Automatische Wetterstation
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© TU Berlin
Niederschlag
Zur Ausstattung der Wetterstation zählt ein Niederschlagsmesser, auch Totalisator genannt, der Firma Young
(Modell 52202 Tipping Bucket Rain Gauge). Dieses Messgerät nutzt das so genannte Wippenprinzip zur automatischen
Registrierung des Niederschlags. Folgende Fragen werden näher erläutert:
1. Was wird gemessen?
In der Atmosphäre kann das Wasser in seinen verschiedenen Aggregatzuständen vorkommen. Tritt es aus der Gasphase in den flüssigen
bzw. festen Aggregatzustand über, fällt es als Niederschlag herab. Jede flüssige oder feste, aus kondensiertem Wasser gebildete und
herabfallende Ausscheidung aus Wolken und Nebel wird als Niederschlag bezeichnet.
Der Niederschlag gehört zu den am längsten beobachteten meteorologischen Elementen. So ließen bereits vor 5000 Jahren die chinesischen Herrscher
den Regen in Behältern sammeln und messen. Bereits in vorchristlicher Zeit wurde in Israel und Indien der gefallene Regen systematisch aufgezeichnet.
Ab 1533 sind Niederschlagsmessungen aus Chile bekannt. Die längste bis heute lückenlose Niederschlagsmessreihe begann 1697 in bei London
(Häckel 1999, S.360).
Die Messung des Niederschlags erfolgt in der Regel in Sammelgefäßen. Das Standartmessgerät ist der Regenmessser nach Hellmann, der eine
Auffangfläche von 200cm2 entsprechend der WMO (World Meteorologial Organisation) Norm hat
und einen Meter über Grund aufgebaut wird.
Das aufgefangene Niederschlagsvolumen kann dann in Beziehung zur Auffangfläche gesetzt werden. Die Werte werden üblicherweise in mm angegeben.
Dabei entspricht 1mm Niederschlag einem Niederschlagsvolumen von 1 Liter = 1dm 3 oder eine
Wassersäule von 1mm Höhe bezogen auf eine Fläche von 1m2.
3. Wie wird die Messgröße erfasst?
Die Messmethode nutzt das so genannte Wippenprinzip. Bei diesem Verfahren wird das aufgefangene Niederschlagswasser
in eine Kippwaage oder kurz Wippe geleitet. Diese Wippe besteht aus zwei getrennten symmetrisch angeordneten und
nach außen spitz zulaufenden Gefäßen. Auf einer Achse gelagert, kann es nach links oder rechts kippen. über die Niederschlagszuführung
fließt das Wasser immer in eine Seite der Wippe. Mit steigendem Wasserspiegel rückt der Schwerpunkt nach außen bis die Wippe umkippt
und die andere Seite der Wippe voll äuft. Die Gefäße der Wippe sind so konstruiert, das sie immer nach 0,1mm Niederschlag umkippt.
Somit ist die Zahl der Wippenschläge ein exaktes Maß für den aufgefangenen Niederschlag. über einen Reedschalter, der ein elektrisches
Signal generiert, lassen sich die Wippenschläge leicht automatisch und digital erfassen und in Niederschlagsmengen pro Zeit umrechnen.
3. Wie erhalte ich aussagekräftige und genaue Messwerte?
Die Qualität der Messung wird bereits durch die Wahl des Ortes der Aufstellung beeinflusst. Steht der Totalisator zu nah an Bäumen,
Sträuchern, Gebäuden oder andere horizontale Elemente, wird der Niederschlag je nach Windrichtung abgehalten oder in verstärktem Maße erfasst
und wäre somit mit einem kaum abschätzbaren Fehler behaftet. Beim Aufstellen des Regenmessers sollte als Faustregel gelten:
Hindernisse sollten mindestens so weit entfernt sein, wie sie hoch sind, besser noch weiter.
Bei langfristig konzipierten Messprogrammen bitte auch das Wachstum der Vegetation und
andere Prozesse infolge von Änderungen der Landnutzung z. B. Urbanisierung beachten.
Auch ein völlig ebener windoffener Standort ist nicht ganz ungefährlich, denn der Totalisator beeinflusst
das Strömungsfeld so, das Regen oder Schnee über die Auffangfläche weggetragen wird, anstatt hinein zu fallen (Häckel 1999, S.362).
Bei der Installation des Regenmessers sollte auf die horizontale Ausrichtung geachtet werden. Die Niederschlagswippe lässt sich mit Hilfe
der Wasserlinse ausrichten (siehe Abbildung).
| Gerätespezifikationen: |
Niederschlag |
| Name des Messgerätes: |
Totalisator Kippwaagenregenmesser (Model 52202) |
| Name des Herstellers: |
R.M. Young Company |
| Größe: |
18cm Ø, 30cm hoch |
| Sensor Element: |
Kippwaage |
| Genauigkeit: |
2% bei bis zu 25mm pro Stunde bzw. 3% bei bis zu 50mm pro Stunde |
| Auflösung: |
0,1mm |
| Auffangfläche: |
200cm2 |
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