Meßtechnik (Hardware)

Für die erfolgreiche Messung ist nicht nur die passende Meßtechnik entscheidend, auch die Aufstellung der Geräte und Sensoren und das Umfeld spielen eine entscheidende Rolle. Daneben gilt es zu klären, welche Genauigkeiten benötigt werden, um die gewünschten Aussagen zu gewinnen. Auch als wir die Technik für die Wetterstation Wöllsdorf ausgewählt haben, hatten wir noch keine klare Vorstellung davon, was wir mit den Meßwerten anstellen woll­ten. Schon nach den ersten Tagen ergab sich Anpassungsbedarf, der sich zum Glück noch im Rahmen des gewählten Systems umsetzen ließ.

1. Welche Meßgeräte hat eine Wetterstation?
2. Anforderungen an die Meßgenauigkeit der Sensoren
3. Meßtechnik der Wetterstation Wöllsdorf
   1. Grundausstattung
   2. Sonnenscheindauer
   3. Regnet es oder regnet es nicht?
   4. Boden
4. Quellen und Verweise

Welche Meßgeräte hat eine Wetterstation?

Wetterstationen sind sehr unterschiedlich umfangreich ausgestattet. Die nebenamtlichen Wetterstationen des Deutschen Wetterdienstes, die mancher privaten Wetterstation als Vorbild dienten, messen oft nur Lufttemperatur (2 m und 5 cm), Luftfeuchte und Niederschlag, seltener auch Wind­ge­schwin­dig­keit und Windrichtung. Welche Ausstattung für die eigene Station sinnvoll ist, hängt natürlich immer davon ab, was man sich von den Messungen erhofft. Sich darüber im Vorhinein Gedanken zu machen, ist durchaus zu empfehlen, um Fehlkäufe und Enttäuschungen zu vermeiden. Das Angebot an Meß­technik ist sehr vielfältig. Die nachfolgende Übersicht soll dazu Anregungen geben.

Für die Messung der verschiedenen Wetterelemente gibt es jeweils einzelne Meßgeräte, andererseits aber auch kompakte Einheiten, die verschiedene Sensoren in einem Gerät zusammenfassen. Von den Wetterdiensten wiederum gibt es Vorgaben über die Meßanordnung, die mit den Kompaktgeräten (oft als „Wetterstation x in 1“ bezeichnet) nicht zu erreichen sind. Hier hört man immermal wieder von Leuten, die erst später auf diese Regeln der Wetterdienste stoßen und sie gern so gut wie möglich einhalten würden, dabei aber am kompakten Aufbau der einmal beschafften Technik scheitern.

Die Festlegungen für die Wetterelemente sehen grob so aus:

Wenn man noch nicht weiß, wie intensiv das Hobby werden soll, und das Budget nicht allzu eng ist, ist man mit je eigenen Geräten für die einzelnen Wetterelemente am besten beraten.

Auf Hausdächern herrschen zum Beispiel ganz andere Temperaturen als im Garten. Besonders, wenn das Dach dunkel ist, heizt es sich tagsüber bei Sonnenschein stark auf. Das kann leicht 10 K und mehr ausmachen. Der Wind wird durch das Hausdach verwirbelt. Trotzdem ist die Windmessung an der Stelle immer noch besser als an tieferen Orten. Nur Helligkeit und UV-Strahlung lassen sich auf dem Dach ungehindert messen.

Bei der Temperatur läßt sich die Anforderung noch am leichtesten erfüllen. Wenn man seine Werte mit anderen vergleichen will, ist das auch zu empfehlen, denn die Temperaturen unterscheiden sich sehr stark, sowohl mit der Höhe über dem Boden als auch mit der Anbringung des Sensors in Bezug auf Hauswände.

Zuweilen findet man auch Sensoren aus der Umweltmeßtechnik an Wetterstationen.

Anforderungen an die Meßgenauigkeit der Sensoren

Der Deutsche Wetterdienst stellt die nachfolgend aufgeführten Anforderungen an die Genauigkeit der Sensoren. Meßtechnik für private Wetterstationen erreicht diese Werte oft nicht, sollte aber dennoch für diesen Zweck genügen. Es hängt auch von der Fragestellung ab. Wenn der Temperatursensor zum Beispiel eine Genauigkeit von ±1 K hat, dann ist es für die Grillplanung egal, ob es in Wirklichkeit draußen nun 20°C oder 22°C sind. Wenn es dagegen darum geht, ob es im Garten Frost gab, ist es ein großer Unterschied, ob es nun −1°C oder +1°C waren.

Da nebenamtliche Wetterstationen beim DWD nie ein Barometer haben, gibt es dafür auch keine Vorgaben von dort. Die absolute Genauigkeit von bezahlbaren Barometern liegt eher im Bereich von ganzen Hektopascal (Millibar). Damit kann man sich zum Beispiel von AWEKAS durchaus schon die Aufforderung zum Kalibrieren einhandeln.

Meßtechnik der Wetterstation Wöllsdorf

Grundausstattung

Am Anfang fehlte uns noch die Detailkenntnis, und wir haben nach einem System gesucht, daß alle gängigen Wetterelemente mißt. Mangels konkreter Vorstellung sollte es „möglichst genau“ sein. Die Wahl fiel am Ende auf das Produkt „Vantage Pro 2“ des US-amerikanischen Herstellers Davis Instru­ments. Dieses Modell war uns bei der Durchsicht von Wetter-Websites privater Wetterstationen besonders oft begegnet, und es war uns außerdem von einem Mitarbeiter des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena empfohlen worden. Das Institut betreibt selbst eine Wetterstation, allerdings mit Geräten aus einer anderen Preisklasse.

Schon nach wenigen Tagen folgte der Kauf einer separaten Anemometer-Transmitter-Einheit, um die Windmessung in sinnvoller Höhe anbringen zu können, was wiederum für eine Kabelverbindung zur eigentlichen Meßstation zu weit entfernt war.

Sonnenscheindauer

Die erste Erweiterung war ein Sonnenscheindauersensor der Firma Instromet aus Großbritannien. Er wird zusammen mit einer Anpassung an das System von Davis Instruments von der niederländischen Firma Aageka Webshops unter der Marke Weerhuisje angeboten. Die bloße Berechnung der Sonnenscheindauer aus dem Meßwert der Globalstrahlung erschien uns zu unsicher, auch wenn es dafür das WeeWX-Zusatzpaket „sunduration“ gibt.

Regnet es oder regnet es nicht?

Als nächstes stellte sich die Frage, wie man feststellen kann, ob es gerade regnet. Der Kipplöffel-Regenmesser bemerkt den Regen erst, wenn der Löffel vollständig gefüllt ist. Bei schwachem Regen kann das sehr lange dauern oder gar überhaupt nicht eintreten. Erste Versuche mit einem Regen­wächter, wie er für Dachfenstersteuerungen verwendet wird, waren nicht erfolgreich. Die Einstellung der Empfindlichkeit erwies sich als ausgesprochen knifflig. Für das Schließen des Fensters ist das nicht so wichtig. Wenn es einmal zu früh geschieht, stört das nicht. Wir aber wollten wirklich wissen, ob es gerade reg­net (oder meteorologisch korrekt: Niederschläge gibt). Hier mußten wir am Ende extrem tief in die Tasche und zu einem Distrometer greifen. Und auch dessen Meßwerte erfordern noch eine ausführliche Nachbereitung. Ob wir uns auch zum Kauf dieses Gerätes durchgerungen hätten, wenn wir früher erfahren hätten, daß die Werte vom DWD-Regenradar frei verfügbar sind, sei dahingestellt.

Boden

Frostschäden im Garten brachten schließlich das Thema der Messung der bodennahen Lufttemperatur auf. Hier blieben wir beim Hersteller Davis Instruments, mußten aber die Sensoren kalibrieren, da sie der Spezifikation nach eine zu große Toleranz in Bezug auf die Frage nach Bodenfrost aufwiesen.

• Sonnenscheindauermessung
• Distrometer
• Blitzsensor

Quellen und Verweise

• Deutscher Wetterdienst: Anforderungen an nebenamtliche Wetterstationen. Offenbach am Main, September 2020.
• Wiki des Wetterstationsforums (Übersicht über Wetterstationsfabrikate, Hinweise zum Kauf)
• Wetterelemente
• Meßgenauigkeit und Fehlerbetrachtung

^*) Großbritannien wird hier erwähnt, weil der britische Wetterdienst MetOffice für seinen Dienst WOW auch Meßwerte von privaten Wetterstationen annimmt.