So misst man das Wetter - Wetterstation

Eine Wetterstation hat die Aufgabe mithilfe verschiedener Messgeräte meteorologische Daten aufzunehmen und anzuzeigen. Wetterstationen werden für staatliche Wettermessungen und Wettervorhersagen sowie für private Zwecke benutzt. Die Messdaten sind auch für Klimastatistiken wichtig.

Man unterscheidet allgemein zwischen analogen und digitalen Wetterstationen. Eine normierte Wetterstation besteht aus einer sogenannten Wetterhütte, auch Wetterhäuschen Thermometer- oder Klimahütte genannt.

Hier sind meistens analoge Wetterstationen untergebracht. Diese sind kleine Kästen aus Holz oder witterungsbeständigen Kunststoffen, die die Wetterinstrumente vor Niederschlag und Schmutz schützen. Die Messinstrumente erfassen die Wetterdaten in bestimmten Zeitabständen, zum Beispiel stündlich.

Bei digitalen Wetterstationen erfolgt die Datenerfassung und Übermittlung per Kabel oder Funk und die Ergebnisse erscheinen in einer Basisstation auf einem Display. Die Daten werden oft für einige Zeit gespeichert, können bei Bedarf wieder aufgerufen oder weitervermittelt werden. Manche Stationen übertragen die Daten in einen Computer und liefern eine Wettervorhersage für die nächsten Stunden.

Ein Teil der Daten wird von den staatlichen Wetterdiensten international ausgetauscht. Neben den staatlichen Wetterstationen gibt es auch eine Reihe privater Messnetze.

Weltweit gibt es unzählige Wetterstationen. Um die Werte vergleichbar zu machen, müssen ganz bestimmte Standards für den jeweiligen Messort gelten. Dazu hat sich WetterReporter Marco Kaschuba die Station auf der Schwäbischen Alb angeschaut.

Wetterhäuschen oder -hütten, in denen die Messapparaturen eingebaut sind, müssen eine standardisierte Bauweise einhalten. Die Ausrichtung und Aufstellung dieser sind überwiegend international genormt, damit die Messdaten mit denen anderer Wetterhütten verglichen werden können.

Diese Bedingungen müssen bei der Aufstellung einer Wetterhütte im staatlichen oder öffentlichen Messnetz erfüllt sein:

Die Außenverkleidung der Wetterhütte spielt hierbei eine große Rolle. So messen klassische weiße Holzhütten einen steileren Temperaturanstieg, insbesondere bei der Maximumtemperatur, als die Wetterstationen mit einer elektronischen Temperaturmessung in einer weißen, belüfteten Hütte aus Plastik. Möglicherweise liegt es daran, dass die Holzhütten nicht oft genug mit weißer Farbe nachgestrichen werden.

Stattdessen blättert der weiße Lack ab und nach gewisser Zeit kommt das dunklere Holz zum Vorschein. Dann heizt sich das Innere der Holzhütte bei Sonneneinstrahlung stärker auf als bei Plastikhütten.

Eine Wetterwarte ist eine mit Personal besetzte Station. Die Meteorologen und Meteorologinnen führen dort rund um die Uhr Messungen an Ort und Stelle durch. Wetterwarten werden überwiegend von staatlichen bzw. nationalen meteorologischen Behörden betrieben. In Deutschland ist das der Deutsche Wetterdienst, kurz DWD.

Die Stationen des Deutschen Wetterdienstes arbeiten automatisch, viele sind jedoch auch mit Fachpersonal besetzt. Wetterwarten, die in höheren Regionen über 750 Meter liegen, werden auch als Bergwetterwarten bezeichnet.

Früher notierten Wetterbeobachter und Wetterbeobachterinnen die Werte auf vorgedruckten Formularen, die sie gesammelt an die Zentrale schickten. Dort wurden die Werte mathematisch zusammengefasst und archiviert. Die meisten Messdaten seit Beginn der Aufzeichnungen sind nach wie vor abrufbar.

Moderne Messinstrumente mit feinster Sensorik erfassen unter anderem die Lufttemperatur, die Erdtemperatur, die Luftfeuchtigkeit, die Windrichtung und -geschwindigkeit sowie den Luftdruck.

Das Personal vor Ort beobachtet:

Einige Wetterwarten messen außerdem die Radioaktivität im Niederschlag und in der Luft.

Immer mehr Wetterwarten sind in den vergangenen Jahren vollautomatisiert worden und damit nicht mehr bemannt. Der Betrieb bringt für die Wetterbeobachtung viele Erleichterungen und sogar Vorteile mit. So messen solche Stationen Wetter nicht nur stündlich, sondern minütlich oder gar im Sekundentakt.

Automaten sind in Zeiten leerer Kassen auch ein wichtiger Faktor der Kosteneinsparung und sie können selbst an Orten betrieben werden, wo der Einsatz von Menschen nicht oder nur mit enormem Aufwand möglich ist.

Doch die Automatisierung von Wetterstationen birgt vor allem auf Bergen auch eine Reihe von Nachteilen. So sind automatisch ermittelte Messwerte von Niederschlag und Schneehöhe gerade auf windumtosten Berggipfeln ohne menschliches Eingreifen häufig wertlos, weil Wind Regen oder Schnee über die Messgeräte hinwegbläst und die Werte verfälscht. Auch eine Fülle besonderer Wettererscheinungen wie Eishalos erkennt ein Automat nicht.

Sogar die Messung der Temperatur auf Bergen kann verfälscht sein, wenn etwa die Messfühler vereist sind. Auch Reifbesatz kann die Messdaten von Richtung und Stärke des Windes unbrauchbar machen. Folglich merkt der Automat nicht, ob die ermittelten Werte plausibel sind oder nicht. Selbst optische Hilfsmittel wie etwa Webcams stoßen bei dichtem Nebeltreiben an ihre Grenzen.

Allerdings sind Daten von Bergwarten wichtig, weil sie langjährige und wertvolle Messreihen liefern. Ohne menschliches Zutun lassen sich diese nicht fortführen.

Die Berggipfel fernab sind von sich fortlaufend wandelnden Siedlungsräumen abgeschieden und bleiben daher vom Wärmeinseleffekt unberührt. Aus den genannten Gründen wäre der Vergleich der Messdaten bemannter Bergwarten auch vor dem Hintergrund des fortschreitenden Klimawandels aussagekräftiger.

Manche Städte zeichnen das Wetter seit 150 Jahren auf, andere dagegen erst seit 50 Jahren.  Seit Mitte des 19. Jahrhunderts werden im europäischen Raum halbwegs flächendeckend die täglichen Wetterbeobachtungen notiert. Ehrenamtliche begannen das Wetter systematisch zu beobachten und diese Beobachtungen aufzuzeichnen. Die Beobachter arbeiteten in der Regel auf ehrenamtlicher Basis, aber sie folgten strengen Vorschriften.

Dreimal täglich erfolgten Messungen: um 7:00 Uhr, um 13:00 Uhr und um 21:00 Uhr. Dazu lasen sie die Instrumente einer Wetterstation ab, darunter ein Quecksilberthermometer für die Temperatur, ein Barometer für den Luftdruck, ein Haarhygrometer für die Luftfeuchtigkeit, ein Anemometer für die Windrichtung sowie ein Ombrometer für die Regenmenge. Unregelmäßig aufgezeichnet wurde in den beiden Weltkriegen. Seit dem 2. Weltkrieg sind in den Städten, aber auch in vielen kleineren Gemeinden weitere Wetterstationen und gar Wetterwarten im Betrieb.

Wetterstation müssen in der Regel eine große Entfernung zu künstlichen Oberflächen, Gebäuden und anderen Objekten haben, damit sie nicht die Luftbewegungen, Sonneneinstrahlung und die Niederschlagsmessung nachteilig verändern. Der Wärmeinseleffekt kann daher die Messdaten verfälschen.

Um die Daten von Wetterstation zu vergleichen, ist es unabdingbar, dass sie an festen Orten stehen und regelmäßig gewartet werden. Allerdings wurden in den vergangenen Jahrzehnten zahlreiche Wetterstationen von den städtischen Gebieten in die Außenbezirke verlegt.

Bei etlichen Wetterstationen wurde auch die Messtechnik oder die Zeit der Messungen verändert. Um die Daten verschiedener Stationen zu vergleichen, müssen die Messungen jedoch homogenisiert werden, denn sonst kommt es zu eklatanten Unterschieden.

Meteorologen und Meteorologinnen haben nachgewiesen, dass die unmittelbare Umgebung der Wetterstation einen signifikanten Effekt auf den Trend der Tagesmitteltemperatur hat. Asphalt, Beton und andere Baumaterialien speichern die aufgenommene Wärme länger als Grünflächen. Weniger Grün reduziert die Verdunstung, die eigentlich zur Abkühlung beiträgt.

So kann der Temperaturunterschied zwischen Stadt und Land mehrere Grade betragen. Noch deutlicher ist die Abweichung bei der Tagesminimumtemperatur. Dies schlägt sich auch in der Statistik längerer Zeitreihen nieder.

Wetterstationen sind nicht gleichmäßig über die Erde verteilt. Insbesondere über Meeresgebieten und Wüstenregionen werden wenige Messwerte von meteorologischen Größen erfasst. Außerdem liefern sie nicht immer Daten in kurzen Zeitabständen. Hier unterstützen Wettersatelliten. Die Satellitendaten schließen viele Beobachtungslücken.

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