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Wetterthema

23.11.2022

Messung des Niederschlages

Wie bestimmt man den gefallenen Niederschlag und welche Probleme können bei der Messung auftreten?

Als Niederschlag bezeichnet man Wasser, das aus der Atmosphäre fällt und den Erdboden erreicht, in flüssiger oder fester Form - etwa als Regen, Schnee, Graupel oder Hagel. Die Kenntnis der Menge des über einen bestimmten Zeitraum von Ort zu Ort aufgetretenen Niederschlages ist von großer Bedeutung, zum Beispiel für die Land-, Forst- oder Wasserwirtschaft. Wie viel Wasser kommt den Böden zugute und steht damit den Pflanzen zur Verfügung oder wie groß ist der Abfluss in den Fließgewässern? Deswegen und vor allem auch weil die Niederschlagsmengen in der Fläche häufig stark variieren, gibt es dafür relativ viele Messstationen. Allein staatliche Stellen, darunter der Deutsche Wetterdienst und einige Landesbehörden, registrieren zusammen an rund 4000 Orten in der Republik den Niederschlag.

Das klassische Messgerät stellt der Niederschlagsmesser nach Hellmann dar. Er besteht aus einem röhrenförmigen Metallgehäuse, in dessen obere Öffnung, welche sich in 1 Meter Höhe befindet, der Niederschlag fällt und über einen Trichter in ein Sammelgefäß gelangt. Die Fläche der Öffnung beträgt einheitlich 200 Quadratzentimeter. In dieser klassischen Bauweise muss der Wetterbeobachter das Gefäß in regelmäßigen Abständen leeren, und zwar in ein Messglas, das mit einer Skala versehen ist, mit deren Hilfe die Gesamtniederschlagsmenge (in Millimeter beziehungsweise in Liter pro Quadratmeter) seit der letzten Beobachtung direkt abgelesen werden kann. Trat Niederschlag in Form von Schnee, Graupel oder Hagel auf, muss dieser ggf. erst geschmolzen werden.

Neben der Gesamtmenge an Niederschlag während eines Beobachtungszeitraums ist auch der zeitliche Verlauf einzelner Niederschlagsereignisse von Interesse. Hierfür kommen registrierende Geräte zum Einsatz, die sich automatisch betreiben lassen. Beispielsweise kann zwischen Trichter und Sammelgefäß eine Kippwaage angebracht sein, die wiederum aus zwei kleinen Auffangschalen besteht (siehe unsere Abbildung). Das Wasser tropft aus dem Trichter zunächst in eine der beiden Schalen. Ist sie voll, kippt die Waage, die Schale entleert sich und der Niederschlag beginnt die andere Schale zu füllen, und so weiter. Für einen Kippvorgang wird bei den meisten Geräten eine Wassermenge von 0,1 mm benötigt. Mit Hilfe einer elektrischen Schaltung zählt man die Kippvorgänge und errechnet auf diese Art einen Wert für die Niederschlagsmenge pro Zeiteinheit. Da die Kippwaage nur mit Flüssigwasser funktioniert, beheizt man das Messgerät, um ggf. vorhandene feste Niederschlagsanteile unmittelbar zu schmelzen.

Bei der Niederschlagsmessung treten je nach Wettersituation mehr oder weniger große Fehler auf. Vor allem bei starkem Wind und damit ungünstigen Strömungsverhältnissen im Auffangbereich des Messgerätes können große Abweichungen von den tatsächlichen Werten entstehen. Außerdem kann insbesondere bei hohen Temperaturen und starker Sonneneinstrahlung ein Teil des gesammelten Niederschlags durch Verdunstung wieder verloren gehen. Durch die Bauweise der Geräte und die Wahl des Aufstellungsorts wird versucht, die Fehler möglichst klein zu halten. Mit einem hell lackierten und nahezu geschlossenen Gehäuse soll zum einen der Wind abgehalten und zum anderen eine zu starke Aufheizung unterbunden werden. Der angebrachte Trichter reduziert die einzige Öffnung zur Umgebung auf ein Minimum. Damit einmal in den Auffangbereich gefallener Niederschlag (insbesondere Hagel) nicht wieder herausspringt, ist dessen Rand nach innen abgeschrägt. Um ein Herauswehen von Schnee zu verringern, kann man im Winter in die Auffangöffnung darüber hinaus ein so genanntes Schneekreuz einsetzen. Auch für untereinander vergleichbare Messungen ist die Wahl des Aufstellungsorts von Bedeutung. Der Niederschlagsmesser sollte im besten Fall doppelt so weit von Hindernissen entfernt sein, wie diese hoch sind, damit ihn der Niederschlag möglichst ungehindert erreicht.


Mittwoch, 23. November 2022

Dipl.-Met. Rainer Behrendt,
ARD- Wetterredaktion

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