Human Meteorological Vehicle

(Zum Wechsel der Kapitel bitte obenstehende Grafiken anklicken.)

© TU Berlin

Strahlungsbilanz

Zur Ausstattung des HuMVe gehören zwei Instrumente zur Messung der Strahlung: das Pyranometer und das Netto-Radiometer bzw. Pyradiometer. Das Netto-Radiometer misst die Strahlungsbilanz und wird im Folgenden näher beschrieben:

1. Was wird gemessen?

Das Gerät misst die Strahlungsbilanz (oder Nettostrahlung), d.h. die Differenz zwischen der Gesamtstrahlung von oben (kurzwellige Globalstrahlung und langwellige atmosphärische Gegenstrahlung) und von unten (kurzwellige Reflexstrahlung und langwellige Ausstrahlung der Oberfläche). Bei einer positiven Strahlungsbilanz erhält die Oberfläche mehr Energie als sie abstrahlt und erwärmt sich folglich, sofern nicht andere Prozesse der Wärmeleitung und des Wärmetransports dem entgegenwirken. Die Strahlungsbilanz ist in der Regel an sonnigen Tagen positiv. An klaren Nächten ist sie meist negativ, da mehr Energie abgestrahlt als von der Hemisphäre zugefügt wird und somit die Oberfläche abkühlt.

2. Wie wird die Messgröße erfasst?

Das Gerät verfügt über Thermoelemente, welche die Temperatur Abhängigkeit der einfallenden Strahlung im gerätespezifischen Wellenlängenbereich messen in. Der nach oben gerichtete Sensor misst die eingehende Energie aus der Hemisphäre (180° Sichtfeld), der nach unten gerichtete Sensor misst die Energie, die von der Oberfläche des Bodens (180° Sichtfeld) abgegeben wird. Genauer gesagt misst das Radiometer die Differenz der Temperaturen des oberen und des unteren Sensors bei einer sehr hohen Genauigkeit (etwa 0.001 K). Die gemessene Temperaturdifferenz ist proportional zu der Strahlungsbilanz. Die Werte der beiden Sensoren werden also automatisch subtrahiert und zu einem einzigen Messwert konvertiert. Dieser Wert ist die Strahlungsbilanz und wird in Watt pro Quadratmeter (W/m₂) angegeben.

3. Wie erhalte ich aussagekräftige und genaue Messwerte?

Bei der Benutzung des Messinstruments nach den Richtlinien der WMO ist darauf zu achten, dass der Sensor sich zu keinem Zeitpunkt im Schatten (von Hindernissen wie Bäumen oder Gebäuden) befindet. Aus diesem Grund wird der Sensor auf der Nordhemisphäre normalerweise nach Süden ausgerichtet um Beschattungen zu vermeiden. Falls Beschattung unumgänglich ist, sollte diese dokumentiert werden, um die Messergebnisse besser interpretieren zu können. Zudem ist der Sensor durch die integrierte Nivelliereinrichtung horizontal auszurichten (siehe Kapitel Globalstrahlung).

Auch muss darauf geachtet werden, dass die Messbereiche nicht betreten oder anderweitig gestört werden. Der Messbereich befindet sich bei dem nach unten gerichteten Sensor in einem Kreis mit dem Radius der zehnfachen Länge der Höhe, in dem der Sensor befestigt ist. Aufgrund der Teflonbeschichtung des Sensors ist er sehr haltbar und langlebig, aber dadurch ist er auch sensibler gegenüber der Windgeschwindigkeit, was zur Verringerung der Genauigkeit führen kann. Diese Ungenauigkeiten betragen weniger als 1% pro m/s Windgeschwindigkeit und können mittels einer Gleichung von Brotzge (siehe auch Manual des Herstellers) herausgerechnet werden, wenn die Windgeschwindigkeit ebenfalls gemessen wird.

Trotz der recht hohen Stabilität des Instruments, ist ein vorsichtiger Umgang mit diesem geboten. Es sind wenige Instandhaltungsarbeiten nötig, gelegentliches Reinigen des Sensors mit Wasser oder Alkohol und einem weichen Tuch genügt in der Regel. Alle zwei Jahre sollte die Kalibriering überprüft werden.

Gerätespezifikationen: Strahlungsbilanz
Name des Messgerätes: NR-LITE
Name des Herstellers: Campbell Scientific, Inc.
Gewicht:635g (plus 15m Kabel 200g)
Größe: 2,4cm Ø, 2.75cm hoch
Energieverbrauch: kein Energieverbrauch, passiv
Messfrequenz: 5s Messintervall, abhängig vom Messprogramm und Datenlogger
Sensor Element: Thermoelemente

NR-LITE

	Strahlungsbilanz
Messbereich	-30 bis +70 °C
Output	0-15 mV
Wellenlängenspektrum	0.2 - 100µm
Genauigkeit	± 5% (maximal ±10%)
Kosinus Korrektion	bis 80° Einfallswinkel

nach oben