Wetter- und Klimawissen
[Update/Autor: 25.07.2024/ag-u.team]
Der Erwerb von tiefgreifenden Wetter- und Klimakenntnissen erfordert praktisches Training. Besonders mit einer eigenen Wetterstation bzw. Wetterdatenerfassung lässt sich der Wissenserwerb forcieren. Das ist speziell für Schulen interessant. Beispielsweise können Schülerinnen und Schüler mit einer Schulwetterstation die örtlichen Wetterbedingungen perfekt registrieren und auswerten. Das sorgt geradenwegs für entscheidende Wetter- und Klimakenntnisse, weckt das Interesse an Naturwissenschaften und führt Schülerinnen und Schüler optimal an aktuelle Fragen der Klimaforschung heran. Entscheidende Kompetenzgewinne ermöglicht eine Wetterstation außerdem bei Errichtungs-, Erweiterungs-, Umbau- oder Wartungsarbeiten. Ausbaustufen, die individuell gestaltet werden können, sichern die nachhaltige Nutzung der Station. Ferner kann die Präsentation von Wetterdaten zentrale kommunikative Fähigkeiten in unterschiedlichen Bereichen trainieren.
Vor allem zur Einschätzung der Lage vor Ort und für effektive Reaktionen auf den Wandel ist umfangreiches Wissen erforderlich. Eigene Wetterstationen intensivieren den selbständigen Erwerb von Kenntnissen über den Klimawandel.
Zur Unterstützung der Ausbildung gibt es bei uns Werkstatt-Unterricht, dieser bietet vielfältige Naturkontakte im Zusammenhang mit den Themen: Biodiversität, Wetter, Witterung und Klima. Wer den Kontakt zur Natur nicht verloren hat, wird sich oft Landregen bei mäßig warmen Temperaturen wünschen. Die Dramatik des Klimawandels (Hitze, Trockenheit, Unwetter …) wird in der Gesellschaft viel zu oft ausgeblendet. BNE kann hier den kritischen Blick schärfen und das Problembewusstsein neu justieren.
Auch für gesunde Menschen kann Hitze (Lufttemperatur: ca. 30 °C oder mehr) lebensgefährlich sein. Sogar mit ausreichend Wasser und Schatten liegt die bekömmliche Temperaturobergrenze niedriger als man oft glaubt.
Beispielsweise soll die Lufttemperatur in Arbeitsräumen möglichst nicht über 26 °C steigen. Höhere Temperaturen in Verbindung mit hoher Luftfeuchtigkeit verringern schnell das Konzentrationsvermögen und die Leistungsfähigkeit.
Im Freien kann man sich kaum schützen. Bereits bei Außentemperaturen von mehr als 30 °C gibt es ein erhöhtes Sterberisiko, ab 36 °C wird es extrem gefährlich. Das Kühlsystem des Körpers funktioniert dann nicht mehr richtig und die Körpertemperatur steigt an. Beim Menschen können Körpertemperaturen von über 42 °C zum Tod führen.
Leider werden die Sommer in Deutschland immer heißer und Hitzewellen treten als Extremereignis immer häufiger auf. Das schädigt die menschliche Gesundheit, unsere Ökosysteme und die Infrastruktur. "Heiße Tage" (Lufttemperaturen von ca. 30 °C oder mehr) sowie "Tropische Nächte" (Lufttemperaturen nicht unter 20 °C) beschränken Abkühleffekte.
Während vielen Menschen allerhand Möglichkeiten zur Verfügung stehen, um Hitze, Wassermangel und hohen Strahlungsintensitäten zu begegnen, sieht es in der Natur ganz anders aus. Tiere und Pflanzen leiden flächendeckend sehr stark unter der Wärme.
Ungetrübte Sonnenstrahlung bzw. eine hohe Strahlungsintensität, anhaltende Trockenheit und Hitze führen zu extrem erhöhten Todesraten in der Tier- und Pflanzenwelt. Selbst im Boden stirbt das Leben. Trockener, warmer Boden ist für die Bodenorganismen kein brauchbarer Lebensraum. Auch Pilze und Bakterien, die wichtig für das Wurzelwerk sind, sterben. Besonders sichtbar ist das Sterben bei den Amphibien. Teiche oder Wasserläufe fallen trocken und die Arten sterben aus.
Dauerhaft erhöhte Temperaturen begünstigen die Ausbreitung von gebietsfremden Arten und Schädlingen. Diese fallen über die geschwächten heimischen Arten her. Deshalb sind umgehend die Maßnahmen für den Klimaschutz sowie zum Schutz der heimischen Flora und Fauna zu intensivieren. Grundsätzlich sind kontinuierlich wichtige Parameter zum lokalen Wettergeschehen aufzuzeichnen. Dazu zählen Lufttemperatur, Luftfeuchte, Niederschlagsmenge, Luftdruck, Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Sonneneinstrahlung.
Wetterstation Urbich – www.urbichwetter.de
Unsere Wetterstation zeichnet diverse Wetterdaten in Erfurt-Urbich auf. Zur Internetpräsentation überträgt ein Webserver vom Typ Eusoport die aufgezeichneten Daten im Intervall von 5 Minuten in die Eusotec Cloud (externe Website / Eusotec GmbH). Dort sind die Messdaten der Wetterstation abrufbar. Einzelheiten zum Wetter können per Mausklick dargestellt werden. Bereits in der Übersicht wurden Sonnenaufgang und Sonnenuntergang speziell für den Standort berechnet. Die aufgezeichneten Wetterdaten sind langfristig in der Cloud verfügbar.
In der Übersichtstabelle werden auch die aktuellen Temperaturen für den Erdboden angegeben. Dafür befinden sich spezielle Messfühler in entsprechender Tiefe (-10 cm bis -80 cm) im Erdreich. Ebenso wird natürlich kontinuierlich die Temperatur der Luft 2 m sowie 5 cm über dem Erdboden gemessen und in der Tabelle angezeigt. Gleichfalls erfolgen die Registrierungen sowie Dokumentationen von Wind, Windrichtung, Regenmengen, UV-Index, Sonnenstrahlung und anderen Wetterdaten fortlaufend.
Als Messtechnik selbst kommt die Wetterstation Davis Vantage Pro 2 Aktiv Plus mit den zugehörigen Sensoren der Firma Davis zum Einsatz. Alle Daten unserer eigenen Wetterstation haben nur informativen Charakter, sie dürfen nicht zum Schutz für Leib und Leben oder von Sachwerten verwendet werden. Es gibt keine Gewähr für Richtigkeit und Genauigkeit!
Wetterstationsgrundlagen
Stationstyp: Wetterstation Davis Vantage Pro 2 Aktiv Plus
Standort: Erfurt / Ortsteil Urbich (PLZ 99098 / HDK11)
Lage: 50° 57' 33" nördliche Breite / 11° 5' 47" östliche Länge
Höhenlage: 243 m üNN
Zeitformat: MEZ / MESZ
Betreiber: Dipl.-Ing. (FH) Olaf Kneissl – www.arbeitsgruppe-umweltstand.de
Datenaufbereitung: Eusoport / Eusotec Cloud – www.eusotec-gmbh.de/data ...
URL: https://www.urbichwetter.de/
Standortbedingungen
Der Standort ist repräsentativ für die Umgebung – Anordnung der Wetterstation im Bereich der Streuobst- und Heuwiesen am östlichen Ortsrand. Es ist keine Erhöhung von über 30 m im Umkreis von 200 m vorhanden. Der Erhalt der jetzigen Flächennutzung ist für mehr als 10 Jahre zu erwarten. Abschirmende Hindernisse haben den nötigen Mindestabstand zum Messbereich/Messfeld. In der Nähe gibt es keine Hochspannungsleitungen oder Sendeanlagen (Mobilfunk/Rundfunk/Fernsehen).
Messdaten – Wetterelemente
Folgende Daten mit Bezug zur DWD-Richtlinie werden erfasst: Lufttemperatur [2 m über Boden]; Lufttemperatur [5 cm über Boden]; Luftfeuchte [2 m über Boden]; Regenmenge; Strahlung (Solarsensor/UV-Sensor); Sonnenscheindauer; Windrichtung; Windgeschwindigkeit; Erdbodentemperatur, Erfassung in div. Tiefen [-5 cm fehlt; -10 cm vorhanden; -20 cm vorhanden; -50 cm fehlt, stattdessen -40 cm vorh.; -100 cm fehlt, stattdessen -80 cm vorhanden].
Die Erdsensoren befinden sich über dem Grundwasserspiegel. Die Lufttemperatur wird 2 m über einer Rasenfläche gemessen. Der Messplatz kann mit Ausnahme der Sonnenaufgangs- und Sonnenuntergangszeiten von der Sonne beschienen werden. Strahlungs- und Witterungsschutz sind an allen Sensoren vorhanden.
Wände/Bauten/Oberflächenversiegelungen sind weit mehr als 10 m entfernt. Die Lufttemperatur wird zusätzlich 5 cm über dem Erdreich (ohne Bewuchs) erfasst. Ein komplettes Erdbodentemperaturmessfeld ohne Bewuchs ist nicht vorhanden, stattdessen wird die Erdbodentemperatur unter der Rasenfläche (gemäht) erfasst. Ein Niederschlagssensor ist in 1 m Höhe und ein zweiter Niederschlagssensor ist 2 m über Grund angeordnet. Hindernisse sind vom Niederschlagssensor mehr als 2 m entfernt. Der Abstand zwischen dem Hellmann-Regenmesser und dem Niederschlagssensor beträgt 2 m.
Die genaue Windmessung ist vor Ort beeinträchtigt, deshalb soll ein Windmesser außerhalb des Messfeldes 10 m über Grund angeordnet werden.
Sensorik
Anstatt der Pt100-Sensoren lt. DWD-Richtlinie, werden für die Temperaturerfassung Stahlsensoren eingesetzt. Die Stahlsensoren werden jedoch mittels Pt1000-Sensoren referenziert. Die eingesetzten anderen Sensoren sind spezifische Entwicklungen der Hersteller.
Barometrischer Druck – Auflösung 0,1 hPa
Luftfeuchtigkeit – Auflösung 1 %
Niederschlagsrate – Auflösung 0,2 mm
Sonneneinstrahlung – Auflösung 1 W/qm
Lufttemperatur – Auflösung 0,1 °C (-40 bis 65 °C)
Windrichtung – Auflösung 1°
Windgeschwindigkeit – Auflösung 0,5 m/s
Bodentemperatur – Auflösung 1 °C
UV-Index – Auflösung 0,1 Index
Windchill – Auflösung 1 °C
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Eusotec Cloud – Wetterdaten Erfurt-Urbich (externe Website) |
ReKIS – Regionales Klimainformationssystem (externe Website) |
PIK – Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (externe Website) |
Dürremonitor Deutschland – Bodentrockenheit (externe Website) |
Wetterausbildung am Umweltstand / Primarstufe
BNE-Konzeption / PDF-Datei / Kl. 3–4
Folie: A1 / 594 x 841 mm / 270,06 KB
In der PDF-Datei (Aufruf per Mausklick) sind diverse Hinweise über unsere Wetterschulungen aufgeführt. Fragen zum Wetter, zur Atmosphäre, zu Wettererscheinungen, zu Messgeräten, zu Wettervorhersagen, zu Wetterbeeinflussungen, zu Katastrophen, zum Selbstbau von Messgeräten, zu Wetterexperimenten und zu vielen weiteren Wetterthemen können bei der Ausbildung behandelt werden. Detaillierte Angaben über die Wetterlektionen sind auf der rechten Seite zu finden.
Die Schulungen sind für Wetter-/Klimaprojekte des Umweltstand-Umweltwettbewerbs vorgesehen.
Wetterausbildung am Umweltstand / Sekundarstufe
BNE-Konzeption / PDF-Datei / ab Kl. 5
Folie: A2 / 594 x 420 mm / 208,47 KB
In der PDF-Datei (Aufruf per Mausklick) sind div. Hinweise zu Wetterstationen aufgeführt. Fragen zum Anlass der Anschaffung, zur Sensorik, zu Wetterprognosen und zu empfohlenen Stationsarten werden direkt neben der Zeichnung beantwortet. Das Beispiel einer Stationsmeldung zeigt die Darstellung meteorologischer Daten (aus Messungen und Beobachtungen) in Bodenwetterkarten. Bodenwetterkartensymbole und Erläuterungen sind in den entsprechenden Symboltabellen des DWD zu finden.
Unsere Arbeitsgruppe bietet Unterstützungsleistungen/Anleitungen zum Errichten von Schulwetterstationen in Erfurt! Insbesondere helfen wir bei den Planungen zur wettertechnischen Ausrüstung. Dabei vermitteln wir auch theoretische Grundlagen zur Technik und Kenntnisse zur Konfiguration der Sensoren. Ebenso werden langfristige Nutzungsmöglichkeiten für Bildungszwecke aufgezeigt. Die Leistungen werden allein im Rahmen des Umweltstand-Umweltwettbewerbs erbracht.
Wetterausbildung am Umweltstand / Sekundarstufe
BNE-Konzeption / PDF-Datei / ab Kl. 8
Folie: A2 / 594 x 420 mm / 241,97 KB
Die PDF-Datei (Aufruf per Mausklick) enthält eine grundlegende Übersicht über behandelte Themen bzw. vermittelte Kenntnisse und Fähigkeiten. Die Teilnehmer bauen diverse, funktionsfähige Sensormodelle auf und untersuchen praktische Anwendungen. Dabei wird Wissen selbst erarbeitet und unmittelbar erworben. Die Wissensvermittlung in den Bereichen Messen, Steuern, Regeln (MSR) und Programmieren ist in Verbindung mit Cloud-Schulungen eine gute Vorbereitung auf das umfassende Internet der Dinge.
MSR/IoT-Unterricht erfolgt durch uns im Zusammenhang mit entsprechenden Beiträgen für den Umweltstand-Umweltwettbewerb in Erfurt.
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