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t:<br />

Veröffentlichungen der Schweizerischen Meteorologischen Zentralanstalt<br />

Publications de I'institut Suisse de Meteorologie Pubblicazioni deüa Centrale Meteorologica Svizzera<br />

30<br />

Erfahrungen mit Totalisatoren mit schiefen, geneigten und<br />

bodenebenen AuffangHächen im Einzugsgebiet der Baye de Montreux<br />

EmHuss der Temperatur auf die Messung des Niederschlages<br />

mit Totalisatoren<br />

von<br />

Boris Sevruk<br />

City-Druck AG, Zürich-Glattbrugg<br />

1973


Veröffentlichungen der Schweizerischen Meteoroiogischen Zentraianstait<br />

Publications de rinstitut Suisse de Meteoroiogie Pubblicazioni deUa Centrale Meteorologica Svizzera<br />

/?Mer erycATeweH<br />

Nr. la<br />

Nr. lb<br />

Nr. 2<br />

Nr. 3<br />

Nr. 4<br />

Nr. 5<br />

Nr. 6<br />

Nr. 7<br />

Nr. 8<br />

Nr. 9<br />

Nr. 10<br />

Nr. 11<br />

Nr. 12<br />

Uttinger H., Die Niederschlagsstunden in Zürich.<br />

22 Seiten, 1962<br />

AmbrosettiFl., Die Niederschlagsstunden in Locarno-Monti.<br />

12 Seiten, 1965<br />

Thams J, C, unter Mitarbeit von A.Aufdermaur, P. Schmid und E.Zenone.<br />

Die Ergebnisse des Grössversuches HI zur Bekämpfung des Hagels im<br />

Tessin in den Jahren 1957-1963,<br />

32 Seiten, 1966<br />

Grütter M., Die bemerkenswertesten Niederschläge der Jahre<br />

1948-1964 in der Schweiz.<br />

20 Seiten, 1966<br />

Schräm K.und Thams J.C, [Redaktion], 9. Internationale Tagung für Aipine<br />

Meteorologie in Brig und Zermatt, 14.-17. September 1966.<br />

366 Seiten, 1967<br />

Ambrosetti Fl. und Thams J. C, Die direkte Sonnenstrahlung auf die Flächen eines<br />

nach Süden orientierten Würfels ohne GrundHäche in Locarno-Monti.<br />

16 Seiten, 1967<br />

Schräm K. und Thams J.C, Der Tagesgang der Abkühlungs- und<br />

Aufwärmungsgrösse in Locamo-Monti.<br />

20 Seiten, 1968<br />

Ambrosetti PL, Schräm K. und Thams J. C, Die Intensität der direkten<br />

Sonnenstrahlung in verschiedenen Spektralbereichen in<br />

Locamo-Monti.<br />

13 Seiten, 1968<br />

Uttinger H., Die Zah! der Tage mit Windspitzen von mindestens<br />

20 Metern pro Sekunde in Zürich (1934-1967).<br />

22 Seiten, 1968<br />

Mädcr F., Untersuchung über die Windverhältnisse in Bodennähe<br />

bei verschiedenen Wetteriagen.<br />

42 Seiten, 1968 (vergriffen, Neudruck geplant)<br />

Schräm K., Die Windverhältnisse in der bodennahen Luftschicht<br />

an einem Hang von etwa 25 Grad Neigung.<br />

13 Seiten, 1968<br />

Schüepp M., Kalender der Wetter- und Witterungslagen von 1955 bis 1967.<br />

44 Seiten, 1968 (vergriffen)<br />

Ackermann P., Die neue Radiosondenstatton Payerne<br />

der Schweizerischen Meteorologischen Zentraianstait.<br />

36 Seiten, 1968 (vergriffen)<br />

Nr. 13 Junod A., Contribution ä la methodoiogie granuiometrique<br />

des aerosols amicroscopiques.<br />

70 Seiten, 1969


551.508.77 (494.45)<br />

SZ )SSN 0080 - 7346<br />

ERFAHRUNGEN MIT TOTALISATOREN MIT SCHIEFEN, GENEIGTEN UNO BODENEBENEN<br />

AUFFANGFLAECHEN IM EINZUGSGEBIET DER BAYE DE MONTREUX<br />

Boris Sevruk<br />

yersuchsänstalt für Masserbau, Hydrologie und Glaziologie ander ETH Zürich-<br />

A b s t r a c t : Experiences with elevated and ground level stereo and<br />

tilted storage gauges in the basin of Baye de. Montreux..<br />

Ths resuits obtained with precipitation measurements over a period of<br />

19 years in the prealpine basin pf Baye de Montreux show that stereo or<br />

tilted storage gauges. are advantageous for precipitation measurements on<br />

steep, open slopes exposed to rain-bearing winds. In such locations the<br />

stereo or tilted gauges in the proximity of the ridge yield precipitation<br />

figures about twics as high as coiiected by horizontal orifices. In the<br />

wooded zone ahd in sheltered locations the stereo orifices yield only a<br />

smail increase or hohe- at all. The increase pf precipitation with altitude<br />

is more clearly evident in the values of the instruments with. orifice<br />

surfaces parallel to the slope than in those with horizontal orifices.<br />

There is only a slight difference between the rain catch of stereo and<br />

tilted gauges. ,1h locations exposed to the wind the ground level stereo<br />

gauges show about 8 % more rain catch than the elevated stereo gauges.<br />

In sheltered locations this difference in rain catch decreases to only<br />

4 The areal precipitation computed from the measurements of stereo<br />

gauges in t^o subbasins (2.1 Krn^ and 4,. 7 Km^) was greater by 4.5-10.9 3;<br />

than that computed from the measurements of gauges with horizontal orifi­<br />

ces . This increase was even greater when the areal precipitation was<br />

computed from the measurements of ground level stereo gauges and amounted<br />

- to 15.5 to 20.5 3.


ERFAHRUNGEN MIT TOTALISATOREN MIT SCHIEFEN, GENEISTEN UNO BOOENEBENEN<br />

AUFFANGFLAECHEN IM EINZUGSGEBIET DER BAYE OE MONTREUX ' '<br />

Zusammenfassung:<br />

Die 19-jährige Erfahrungen im Forschungsgebiet der Baye de Montreux zeigen,<br />

dass die hangparallele und die bodenebene Methode der Niederschiagsmessung,<br />

in Kleineren gebirgigen Einzugsgebieten, eine genauere Erfassung der Nieder­<br />

schläge ermöglicht. Auf den offenen, steilen Hängen in der Nähe des Grates<br />

hat die schiefe Auffangfläche fast doppelt so viel Niederschlag erbracht<br />

als die horizontale Auffangfläche. In der Mitte des Hanges in der Waldzone<br />

und an geschützten Standorten war ein geringer oder gar Kein Mehrbetrag mit<br />

der schiefen Auffangfläche zu verzeichnen. An Standorten im Windschatten<br />

von Geländeerhebungen zeigte die schiefe Auffengfläche ebenfalls keine<br />

Auswirkung auf die Messwerte. Oie Zunahme des Niederschlages mit der Höhe<br />

war trotzt der'komplizierten orographischen Verhältnisse in diesem Einzugs­<br />

gebiet bei den Messwerten der Geräte mit hangparallelen Auffangflächen<br />

besser zu erkennen als bei denjenigen mit horizontalen Auff'angf läoheni Oie<br />

Differenzen zwischen den Messwerten der schiefen und der geneigten Auffang­<br />

fläche wären gering. In den windexponierten Standorten zeigte die bodenebe­<br />

ne schiefe Auffangfläche noch einen um 3 % höheren Messwert als die schiefe<br />

Auffangfläche in 3 m Höhe über Boden. In geschützten Standorten sinkt die­<br />

se Differenz auf hur 4 %. Oie mittlere Erhöhung des. Gebietsniederschlages<br />

in zwei Teilgebieten (2.1 km2 und 4.7 km2) war 4.5 - 10.9 % nach der Ein­<br />

führung der schiefen statt horizontalen Auffangfläche und 15.5 bis 20.5 %<br />

nach der Einführung der bodehebener Auffangfläche.


EINLEITUNG<br />

Vor vierzig Jahren begann man mit den hydrologischen Forschungsarbeiten<br />

imvoralpinen Einzugsgebiet der Baye de Montreux, oberhalb der am Genfer­<br />

see gelegenen Stadt Montreux. Für die.Messung des Niederschlages wurden<br />

auf einer Fläche von rund 14 km^ folgende Apparate verwendet: 43 Totali­<br />

satoren mit horizontaler Auffangfläche und Windschutzring, 6 Tagessammler<br />

nach Hellmahn und 4 Pluviographen. Neunzehn Jahre später wurde.ein Totali­<br />

sator geneigt, und an neun Totalisatoren an verschiedenen Standorten schiefe<br />

Auffangflächen angebracht. Dazu wurde das Niederschlagsmessnetz im Sommer<br />

um weitere 45 bodenebene Monatssammler mit schiefer oder geneigter Auf­<br />

fangfläche ergänzt. Die Beschreibung aller dieser Niederschlagssammler<br />

ist aus der Arbeit von HOEGK (1947) zu entnehmen. Diese Massnahmen sollten<br />

dazu dienen, die Niedefschlagsverhältnisse auf den offenen, steilen<br />

Luv-Hängen des Einzugsgebietes abzuklären, weil die ursprünglich verwen­<br />

deten Totalisatoren mit horizontaler Auffangfläche offensichtlich zu we­<br />

hig Niederschlag anzeigten. Die Ergebnisse dieser Versuche und die lang­<br />

jährigen Erfahrungen mit Niederschlagssammler mit schiefer, geneigter<br />

und bodenebener Auffangfläche, im Einzügsgebiet der Baye de Montreux,<br />

sind in diesem Bericht zusammengefasst.<br />

ALLGEMEIN .<br />

Historischer Ueberblick '<br />

Für die hydrologischen Berechnungen in kleineren, gebirgigen Einzugs­<br />

gebieten sind auch" die'auf ein geneigtes Gelände fallenden Nieder­<br />

schläge von grossem Interesse. Der Niederschlag in solchem Gelände<br />

hängt stark von den hier' auftretenden Windverhältnissen ab. Er fällt<br />

nicht senkrecht zu einer horizontalen Auffangfläche, sondern eher senk­<br />

recht zum Hang, was einerVerkleinerung .der Auffangfläche^ gleichkommt.<br />

Bei starkem Aufwind ist es sogar möglich, dass die leichteren Regentrop­<br />

fen, gar nicht in .die.horizontale Oeffnung des Auffanggefässes gelangen<br />

(HOVINO 1965). Aus diesen Gründen wurde auf geneigtem Gelände.die hang-,<br />

parallele Methode- der Niederschiagsmessung empfohlen (HORTON 1919) und<br />

bis zum Zeitpunkt der Installierung im Gebiet der Baye de Montreux im


- 2 -<br />

Jahre 1943 von mehreren Autoren befürwortet (GEIGER 1928, PERS 1932a,<br />

PAGLIUCA 1934, FOURCAOE 1942). Es wurden verschiedene Formen der hangpa­<br />

rallelen Auffangf läche ohne oder mit Windschutzring (HAYES-KITTRED.GE<br />

194S) untersucht. Die kreisförmige, parallel zum Hang geneigte Auffang­<br />

fläche wurde am häufigsten verwendet (PAGLIUCA 1934, HAYES-KITTREOGE 1949,<br />

STOREY-WILM 1944, ALDRIDGE 1967). Dabei stellte man die üblichen Nieder­<br />

schlagssammler mit horizontaler Auffangfläche senkrecht zum Hang. Es würden<br />

auch schiefe Auffangflächen benützt, d.h. Niede-rschlagssammler mit hang­<br />

parallel abgeschnittenem Aufsatz von rechteckigem (FERS 1932b), oder<br />

eliptischem (STOREY-HAMILTON 1934, HAYES 1944, STORR 1967) Querschnitt.<br />

Bei den verschiedenen Konstruktionen von Niederschlagssammlerh mit boden­<br />

ebener, hangparalleler Auffangfläche, traten zwischen den gemessenen<br />

Niederschlägen gewisse systematische Differenzen auf, welche grösser wa­<br />

ren als man aufgrund der Variation des Ortes erwartete (KASSER 1S54).<br />

Die hangparallele Auffangfläche fangt am Luv-Hang mehr Niederschlag auf<br />

als die horizontale Auffangfläche (WICHT 1944, BROOKS'1945, HAMILTON 1954,<br />

HELMERS 1954). Dies betrifft auch Schnee (HAUPT 1972). In einigen Fällen<br />

ergab dier hangparallele Aufstellung der NiederschlagsSammlern am Luv-Hang<br />

das Doppelte des ursprünglichen Messwerte (HAYES 1944, PERS 1934). Die<br />

Differenz zwischen den Messwerten der horizontalen und der schiefen Auf-<br />

fangflächen in einer exponierten Waldlichtung wird kleiner, wenn der Wind-<br />

einfluss durch den heranwachsenden Wald reduziert wird (WICHT u.a. 1969).<br />

Mit im Boden versenkten Apparate mit hangparallelen Auffangflächen wurde<br />

die Zunahme des Niederschlages mit der Meereshöhe am Luv-Mäng nachgewie­<br />

sen (HAYES 1344).<br />

Auf dem Lee-Hang oder im Windschatten erhielt die hangparallele Auffang­<br />

fläche entweder gleich viel (HAMILTON 1954), oder etwas weniger Nieder­<br />

schlag als die horizontale Auffangfläche (GEIGER 1928, HAYES 1944, MASATSU-<br />

KA 1360).<br />

Die Verbesserung der Niederschiagsmessung durch die hangparallelen Auffang­<br />

flächen hat eine Erhöhung des Gebietsniederschlages zur Folge. So war die<br />

Differenz der Mittelwerte von zwei Niederschlagsmessnetzen in einem Gebiet<br />

wovon das eine mit horizontalen Auffangflächen und das andere mit geneig­<br />

ten Auffangflächen ausgestattet würden, 3.2 % (JACKSON-ALDRIDGE 1972) und<br />

15 S (HAMILTON 1954).


Ah Hängen mit häufigen Bergabwinden können die schiefen, über den Boden<br />

aufragenden Auffangflächen, infolge des Schatteneffekts des Aufsatzes, z<br />

einer Verminderung der Messwerte führen (STORR 1966).<br />

In den letzten zwanzig Jahren sind Arbeiten erschienen, in welchen sich<br />

die Autoren gegenüber der hangparallelen Messmethode kritisch äussern<br />

(SERRA 1952, 1953, SCHNEIDER - CARIUS 1954, TOLLNER 1965) oder sie befür<br />

Worten (GRUNOW 1953, 1954, 1960,HAMILTON, HELMERS 1954). Die World Meteo<br />

rological Organisation hat im Jahre 1961 die Verwendung der hangparalle­<br />

len Auffangflächen auf offenen und unbewachsenen Luv-Hängen im Gebirge<br />

empfohlen (WMO 1961), aber in der späteren Ausgabe der gleichen WMO-In-<br />

struktionen vom Jahre 1971 werden hangparallele Niederschlagssammler<br />

nicht mehr erwähnt '(WMO 1971). Beim Studium des Einflusses des Mikro-<br />

reliefes auf die Niederschlagsverteüung bewährte sich die Verwendung<br />

von Niederschlagssammlern mit schiefen Auffangflächen (SANDBORG 1969,<br />

1970, RAOOMSKY 1962). Eine ausführliche Beschreibung der Theorie und<br />

Praxis der Messung mit schiefen Niederschlagssammlern wurde von LEVERT<br />

(19E2) verfasst. CORBETT (1967) fast Resultate mehrerer Autoren zusammen<br />

EINZUGSGEBIET DER BAYE DE MONTREUX<br />

1) Horizontale Auffängfläche<br />

Die Resultate verschiedener Autoren über die Mängel der horizontalen Auf<br />

fangfläche auf exponiertem Gelände wurden im Einzugsgebiet der Baye de<br />

Montreux bestätigt.<br />

Oie neunjärigen Nlederschlagsmittel 1931/32 - 1939/49, die mit den Jahre<br />

totaiisatoren mit horizontaler Auffangfläche und Windschutzring (Abb.1)<br />

bestimmt worden sind, haben gezeigt, dass im obersten Teil des Einzugsge<br />

bietes auf dem steilen Luv-Hang der Verraux stets die geringsten Nieder­<br />

schläge gemessen wurden (LUETSCHG 1945). Die Jahressummen betrugen rund<br />

die Hälfte des Niederschlages der mit dem gleichen Totalisator in den<br />

windgeschützten Talstationen gemessen wurden. Eine deutliche Abnahme<br />

des Niederschlages mit zunehmender Höhe wurde mit den Messwerten der To­<br />

talisatoren mit horizontaler Auffangfläche am Luv-Hang von Verraux näch-<br />

gewiesen (LUETSCHG 1937).


2.) Schiefe Auffangflache:<br />

- 4 -<br />

Die Zweifel an den Messwerten der Totalisatoren mit horizontaler Auffang­<br />

fläche im steilen und exponierten Gelände im Einzugsgebiet der Baye de<br />

Montreux haben dazu geführt, dass zum Teil nach 19-jährigem Betrieb, die<br />

horizontalen Auffangflächen einiger Totalisatoren durch schiefe ersetzt<br />

worden, sind (Abb.2). Dieser Umstellung der Auffangflächen gingen umfang­<br />

reiche Untersuchungen voraus. An Standorten mit unterschiedlicher Exposi­<br />

tion, Neigung des Hanges und andersartigen Windverhä,ltniSiSen wurden To­<br />

talisatoren mit horizontalen und schiefen Auffangflächen aufgestellt,<br />

die zusätzlich durch einen bodenebenen Monatssämmler Kontrolliert wurden..<br />

Nach mehreren Versuchen stellte. HOECK (1948,. 1951 ) fest,, dass die schie­<br />

fe Auffangfläche den Verhältnissen' der Einzugsgebiete, die gegen die<br />

regenbringenden Winde hin offen sind, besser entspricht und in der Regel<br />

mehr Niederschlag auffängt als die horizontale Auffangfläche. Die Nieder­<br />

schlagsmessungen der beiden Auffangflächen stimmten nur in Windstille<br />

überein. Die Messwerte der geneigten und schiefen Auffangflächen auf<br />

exponiertem Hang zeigten den gleichen Niederschlagsverlauf wie. die Tal­<br />

stationen.'. Dagegen gab die nahestehende horizontale Auffangfläche ein<br />

ganz anderes Niederschlagsregime wieder. Die Unterschiede zwischen den<br />

Messwerten der schiefen und geneigten Auffangfläche wären gering.<br />

Die NiederschlagsKarte mit den Isohyeten des mit schiefen Auffangflächen<br />

gemessenen Niederschlages zeigte gegenüber den Messwerten der horizonta­<br />

len Auffangfläche ein weniger. Kompliziertes Bild:. Ausserdem hat die Ein­<br />

führung der schiefen Auffangflächen eine Erhöhung des Gebietsniederschla­<br />

ges im obersten Teileinzugsgebiet Pont Bride! (4.7 Km^) um 6-11 % zur<br />

Folge.<br />

Aufgrund der Resultate dieser Vergleichsversuche wurden an neun Totalisa­<br />

toren schiefe Auffangfläche eingeführt. Mit Ausnahme des Totalisators 5<br />

(Tab.1), der sich auf dem Westhang eines Hügels im Norden des Einzugsge­<br />

bietes befand, waren in drei Reihen acht weitere Totalisatoren auf dem<br />

den niederschlagsreichen Westströmung ausgesetzten Hang von Verraux und<br />

Dent de Jaman, aufgestellt. Die Totalisatoren 1, 2, 3, befanden sich in


- 5 -<br />

Gratnähe an einer dem Wind ziemlich ausgesetzten Hanglage (Abb.3). In<br />

der Mitte des Hanges, ca. 300-400 m unterhalb dieser obersten Apparate,<br />

befanden sich, teilweise durch Bäume geschützt, die Totalisatoren 4, 5,<br />

6, 7 und 8. Der Totalisator 9 liegt in der Mitte eines Jungwaldes, di­<br />

rekt am Fuss des Hanges. Wie die 19-jährigen Messungen zeigten (SEVRUK<br />

1972a), betrug der in der Nähe des exponierten Grates mit schiefer<br />

Auffang.fläche aufgenommene Niederschlag nahezu das Doppelte der bei<br />

horizontaler Auffangfläche gemessenen Menge (Abb.4). Diese Ergebnisse<br />

wurden durch Messungen mit bodenebenen Monatssammlern bestätigt. In der<br />

Mitte des Hanges in der Waldzone und an geschützten Standorten, war mit<br />

den schiefen Auffangflächen jedoch nur ein geringer oder kein Mehrbetrag<br />

zu verzeichnen (Totalisatoren 4-8, Tab.1, Abb.5). An Standorten im Wind- -<br />

schatten von Geländeerhebuhgen zeigte die schiefe Auffangfläche ebenfalls<br />

keine Auswirkung auf die Messwerte (Totalisator 9, Abb.5). Die erwartete<br />

Zunahme des Niederschlages mit der Höhe war, trotzt der komplizierten<br />

orographischen Verhältnisse in diesem Einzugsgebiet, bei den Messwerten<br />

der Geräte mit schiefer Auffangflächen, besser zu erkennen, als bei den­<br />

jenigen mit horizontalen Auffangflächen (Abb.5).<br />

Die Niederschlagsverteilung in zwei Höhenprofilen auf Verraux,, von HASSER<br />

(1954) untersucht, offenbarte im Gegensatz zu LUETSCHG (1937), dass nur<br />

in der unmittelbaren Höhe des Grates eine Abnahme der Messwerte festzu­<br />

stellen war. Sonst bewegte sich die Differenz der Messwerte im ganzen<br />

Profil von 300 m Höhenunterschied zwischen 99 und 104 % des Mittelwertes.<br />

Die Totalisatoren im obersten Teil des Einzugsgebietes, die ursprünglich<br />

am wenigsten Niederschlag zeigten, haben nach der Absehrägung der Auf­<br />

fangflächen die grössten Messwerte des ganzen Einzugsgebietes geliefert.<br />

Das Bild über die Niederschlagsverteilung hat sich mit der Einführung<br />

der schiefen Auffangfläche grundsätzlich geändert. Der mittlere Nieder­<br />

schlagsmesswert am Hang, berechnet aus den Messungen der 8 Totalisatoren,<br />

nahm im Sommer um 230 mm oder 27 % zu. Im Winter waren es 140 mm oder 21%.


3) Geneigte. Auffangfläche<br />

- 6 -<br />

In Gratnähe des höchsten Punktes des Einzugsgebietes auf dem sehr steilen<br />

Luv-Hang der Cape au Moine [Abb.1) wurde nach 19-jährigem Betrieb ein<br />

Totalisator mit horizontaler Auffangfläche samt Windschutzring normal zum<br />

Hang geneigt, die Auffangfläche also parallel zum Hang gestellt (Abb.5).<br />

Neben diesem geneigten Totalisator wurde noch ein Totalisator mit schie­<br />

fer Auffangfläche angebracht.<br />

Die Neigung des Totalisators hatte die gleiche Erhöhung des Niederschlags­<br />

messwertes zur Folge, wie die Abschrägung der horizontalen Auffangfläche.<br />

Der Vergleich der beiden Nessreihen mit horizontaler und geneigter Auf­<br />

fangfläche erf olgte durch die Doppelsummenanalyse (SEVRUK 1972b). Die<br />

Doppelsummenlinie zeigte im Jahre 1950, als der Totalisator geneigt wurde,<br />

erwartungsgemäss einen deutlichen. Knick. Für das Sommerhalbjahr ergibt<br />

sich ein Umrechnungsfaktor von etwas mehr als 2.0 d.h., dass die geneigte<br />

Auffangfläche doppel so grosse Niederschlagssummen aufgefangen hat wie<br />

die horizontale. Im Winter ist der Umrechnungsfaktor kleiner als im<br />

Sommer und beträgt nur 1.6.<br />

Die Differenzen zwischen den mitschiefen und mit geneigten Auffangflächen<br />

gemessenen Niederschlagswerten sind klein und erreichen je nach Saison<br />

höchstens 1.5 %. Im Jahresdurchschnitt haben beide Totalisatoren fast die<br />

gleiche Niederschlagsmenge aufgefangen (Tab.2).<br />

4) Regressionsanalyse<br />

Die langjährigen Niederschlagsmessungen mit horizontalen, mit geneigten<br />

und mit schiefen Auffangflächen auf Cape au Moine (1B40 m ü.M.) wurden<br />

mit den Messungen eines Totalisators mit horizontaler Auffangfläche<br />

in Les Ppntets (1370 m ü.M.) in Beziehung gebracht. Dieser Totalisator<br />

steht windgeschützt in einem Tal, ca. 1 km WSW von Cape au Moine ent­<br />

fernt und besitzt eine optimale Lage. Die Korrelatlonskoefiziehten mit<br />

den Messwerten dieses Totalisators sind für die.Messwerte der schiefen<br />

und geneigten Auffangflächen auf Cape au Moine bedeutend höher als für<br />

diejenigen der horizontalen Auffangfläche (Abb.7). Im Winter ist der


- 7 -<br />

Körreiationskoeffizient am niedrigsten [0.828] für die Jahres- und Som­<br />

mersummen nimmt er etwas zu, wobei er für die Niederschlagssummen der<br />

Monate Juni - September 0.977 beträgt (Abb.7).<br />

5) Bodenebene Auffangfläche<br />

In unmittelbarer Nähe der Totalisatoren, die in einer Höhe von rund 3 m<br />

über Boden angebracht wurden, hat man Monatssammler mit fast bodenebener<br />

schiefer [Abb.8) oder geneigter [Abb.9) Auffangfläche eingegraben. Diese<br />

Monatssammler konnten nur in den Monaten Juni - September gemessen werden.<br />

Die Differenz zwischen den unkorrigierten Niederschlagssummen der Totali­<br />

satoren und Monatssammlemwar von der Exposition des Standortes abhängig<br />

und erreichte auf offenem, dem Wind ausgesetztem Hang [im 10-jährigen<br />

Mittel 1951-1960) ca. 6 % und im Windschatten ca. 4 %.<br />

Wie die weitere Untersuchung der beiden Apparate zeigte, ist die Differenz<br />

der Messwerte des Totalisators und des Monatssammlers nicht nur auf den<br />

Windeinfluss zürückzuführeh. Diese Differenz ist auch durch die unterschied­<br />

lichen Haftwasserbeträge und Verdunstungsverluste beeinflust [SEVRUK 1972c).<br />

Die Haftwasserbeträge hängen stark von der Konstruktion des Auffanggefässes<br />

ab und sind beim Totalisator viel höher als beim Monatssammler, bei wei-.<br />

ehern sie im Mittel nur rund 2.6 % ausmachen [SEVRUK 1973). Um diesen<br />

Betrag ist die oben aufgeführte Differenz noch zu erhöhen.<br />

6) Gebietsniederschlag<br />

Der Einfluss der hangparallelen und b.odenebenen Methode auf die Nieder­<br />

schiagsmessung in gebirgigen Gegenden kann am deutlichsten bei der Be­<br />

rechnung des Gebietsniederschlages gezeigt werden.<br />

Im oberstem Teil des Einzugsgebietes der Baye de Montreux, wo die Tota­<br />

lisatoren mit schiefen und bodenebenen Auffangflächen aufgestellt wurden,<br />

befinden sich zwei,verschiedene Teilgebiete [Tab.3); Das Teilgebiet I<br />

ist durch einen bewaldeten Grat teilweise vor den. regenbringenden,West­<br />

winden geschützt und befindet sich somit im Lee. Dagegen ist das Teilge­<br />

biet I I dem Westwind geöffnet und befindet sich überwiegend im Luv. Dem­<br />

zufolge waren die Messwerte der Totalisatoren mit horizontaler Auffang-<br />

.fläche vor allem im Teilgebiet I I zu niedrig. Die Einführung der schie-


- a -<br />

fen Auffangfläche hatte hier eine Erhöhung des Gebietsmittels um fast<br />

11 % zur Folge. Im Teilgebiet I waren es nur 4.5 Im Vergleich<br />

zu der horizontalen Auffangfläche bewirkte die; bodenebene Aüffangfläche<br />

eine Erhöhung des Gebietsmittels um 20.5 % im Teilgebiet I i ünd 15.5 %<br />

im Teilgebiet I . Zusammen in beiden Gebieten ergab die bodenebene Auf­<br />

fangfläche um rund 16 % mehr Niederschlag als die horizontale Auffang­<br />

fläche. Die Haftwasserverluste der Monatssammler mit boaenebener Auf­<br />

fangfläche würden bei diesen Berechnungen korrigiert- (SEVRUK 1973).<br />

ZUSAMMENFASSUNG<br />

Die langjährigen Erfahrungen im Forschungsgebiet der Baye de Montreux<br />

zeigen, dass die hangparallele und die bodenebene Methode der Nieder­<br />

schiagsmessung, in kleineren gebirgigen Einzugsgebieten, eine genauere Er­<br />

fassung der Niederschläge ermöglicht. Auf den offenen, steilen Hängen<br />

in der Nähe des Grates hat die schiefe.Auffangfläche fast doppelt so<br />

viel Niederschlag erbrächt als die horizontale Auffangfläche-. Auf solchen<br />

Standorten zeigte die bodenebene Auffangfläche noch einen um 8 % höheren<br />

Messwert als die schiefe Auffangfläche. Die mittlere Erhöhung des Gebiets­<br />

niederschlages in zwei Teilgebieten war 6.5 % nach der Einführung der<br />

schiefen statt horizontalen Auffangfläche und rund 16 % nach der Ein­<br />

führung der bodenebenen Auffangfläche.


Literatur<br />

- 9 -<br />

ALDRIDGE, R.: An analysis of rainfall record for the Native Catchment,<br />

Taita Experimentai Station. New Zealand Jour.Science, 1JJ, 26-31, 1967.<br />

BROOKS, C. F.: Impracticability of precipitation gages that are Kept<br />

pointed into the wind. Bull. Amer. Meteorol. Soc, 26, (98), 1945..<br />

CORBETT, E. S.: Measurement and estimation of precipitation on experimentai<br />

watersheds. In: Sopper, W.E.; Lull, H.W. (Eds.) Proceeding of the Inter­<br />

national Symposium on Forest Hydrology. Pergamon, Oxford, 107-129, 1967.<br />

FOURCADE, H. G.: Some^notes on the effect of the' incidence of rain on the di­<br />

stribution of rainfall over the surface of unlevel ground. Trans. Roy.<br />

Soc. S. Afr., 29, (3),(235-254), 1942.<br />

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Tabelle 1 Vergleich der mittleren Jahressummen gemessen mit horizontaler und schiefer Auffängfläche<br />

No.<br />

No.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

8<br />

9<br />

Totalisator<br />

Storage Gauge<br />

Cape au Moine<br />

Courcys<br />

Comparison pf yearly totals of catch for storage gauges with horizontal orifice and stereo orifice<br />

Perte ä l'Etoile<br />

Creux du Marais<br />

Solädier<br />

Sapez<br />

Etolle de Jaman<br />

Preisaz<br />

Verraux<br />

Höhe<br />

Altitude<br />

m ü.M.<br />

m<br />

1 850<br />

1820<br />

1730<br />

1685<br />

1560<br />

1470<br />

1430<br />

1425<br />

1255<br />

Hang / Slope Standort<br />

Site '<br />

Neigung<br />

Gradient<br />

Grad<br />

Degrees<br />

42<br />

42<br />

44<br />

28<br />

32<br />

31<br />

46<br />

31<br />

29<br />

Exposition<br />

Aspect<br />

WSW<br />

WSW<br />

WSW<br />

WSW<br />

W<br />

WSW<br />

W<br />

WSW<br />

WSW<br />

Steilhang *<br />

Steep slope<br />

Couloir *<br />

Gully<br />

Couloir *<br />

Gully<br />

Hang<br />

Slope<br />

Hügel <<br />

Hill<br />

Am Waldrand<br />

Edge cf Wood<br />

Waldschneise<br />

Cleared strip<br />

Jungwald<br />

Young trees<br />

Waldlichtung<br />

Clearing<br />

offen / exposed; twz. offen / partly exposed; * beschattet / sheltered.<br />

Niederschlagsmittel<br />

Yearly Totals<br />

horizontale schiefe<br />

Auffangfläche Auffangfläche<br />

Horizontal Stereo<br />

Orifice Orifice<br />

mm mm<br />

921<br />

1236<br />

1262<br />

1551<br />

1540<br />

1872<br />

1730<br />

17 00<br />

2053<br />

1782<br />

2616<br />

2103<br />

1562<br />

1709<br />

1888<br />

2105<br />

1921<br />

20 2 G<br />

Veränderung<br />

der Messwerte<br />

mit schiefer<br />

Auffangfläche<br />

Change of<br />

Yearly Totals<br />

31<br />

102<br />

86<br />

- 2<br />

7<br />

0<br />

15<br />

10<br />

- 5


Tabelle 2 Vergleich der Niederschlagssummen gemessenen mit dem geneigten Totalisator und dem Totalisator<br />

Totalisator<br />

Storage Gauge<br />

Geneigt<br />

Tilted<br />

Schief<br />

Stereo<br />

mit schiefer Auffangfläche auf Cape au Meine [1650 m ü.M.)<br />

Comparison of precipitation catch of tilted and stereo gauge on Cape au Moine [1850 m a.s.l.)<br />

19 - jährige Niederschlagsmittel in mm [1950/51 - 1968/69)<br />

Mean precipitation values in mm [1950/51 - 1968/69)<br />

M o n a t e / Month Summe der Monate/Monthly Sums<br />

Winter / Winter Sommer / Summer Jahr Winter Sommer<br />

10 11 12 1 8 10-9 10-3 4-9 6-9<br />

A mm 116 127 131 118 112 97 115 145 193 189 243 176 1762 701 1061 801<br />

B mm 111 126 127 115 114 97 , 119 157 198' 184 235^ 174 1757 690 1067 791<br />

Differenz A-B mm 5 1 4 3 - 2 0 - 4 - 1 2 - 5 5 8 2 5 1 1 - 6 1 0<br />

Difference %A 4.3 0.8 3.1 2.5 -1.8 0 -3.5 -8.3 -2.6 2.1 3.3 1.1 0.3 1.6 - 0.6 1.2


Verzeichnis der Abbildungen<br />

- 16 -<br />

Abb.1 Totalisator mit horizontaler Auffangfläche und Windschutzring<br />

(Foto Sevruk). Im Hintergrund Cape au Moine (1940 m ü.M.).<br />

Fig.1 Storage gauge with horizontal orifice and windshield,<br />

Im background Cape au Moine (1940 m v.s.l.).<br />

Abb.2 Totalisator mit schiefer Auffangfläche (Foto Sevruk).<br />

Fig.2 Stereo storage gauge.<br />

Abb.3 Querprofil durch das Einzugsgebiet mit den Standorten der Totalisa­<br />

toren mit schiefer Auffangfläche.<br />

Fig.3 Cross-sections of the watershed with the location of stereo gauges.<br />

Abb.4 Winter- und Jahressummen der Niederschläge gemessen am gleichen<br />

Standort mit horizontaler Auffangfläche (1932-1950) bzw. schiefer<br />

Auffangfläche (1951-1969). Totalisator 1.<br />

Fig.4 Winter and yearly (Jahr) totals measured on the same location by<br />

means of storage gauge with horizontal orifice (1932-1950) and<br />

stereo (schief) storage gauge (1951-1969).<br />

Abb.5 Die Höhenabhängigkeit der Niederschlagssummen und die Beziehung<br />

zur Neigung der Auffangfläche.<br />

Fig.5 Precipitation catch as function of altitude and form of receiving<br />

area of storage gauge. (m ü.M. - m a.s.l.; Auffangfläche - orifice;<br />

schief - stereo).<br />

Abb.6 Geneigter Totalisator im Hintergrund (Foto Sevruk).<br />

Fig.6 Tilted storage gauge in the background.<br />

Abb.7 Korrelationskoeffiziente der Niederschlagssummen gemessen mit hori­<br />

zontaler Auffangfläche im Tal und mit horizontaler und geneigter<br />

Auffangfläche an einem windexponierten Standort.<br />

Fig.7 Coefficient of correlation of the precipitation sums measured with<br />

horizontal orifice in the valey and with horizontal and tilted<br />

(geneigt) orifice on the wind exposed slope.<br />

Abb.8 Monatssammler mit schiefer, bodenebener Auffangfläche (Foto Sevruk).<br />

Fig.8 Ground level storage gauge with stereo orifice.


- 17 -<br />

Abb.9 tlonatssammler mit geneigter, bodenebener Auffangfläche. Im Winter<br />

wird die Oeffnung zugedeckt (Foto Sevruk).<br />

Fig.9 Ground level storage gauge with tilted prifice. The orifice<br />

is closed during the winter.


SEVRUK,B.: Abb. 1 Abb. 2


1500 —<br />

1500<br />

1500<br />

2000<br />

1500<br />

SEVRUK,B.: Abb. 3<br />

1000 m<br />

Abb. 5<br />

(mm)<br />

2400<br />

2000<br />

1600<br />

1200<br />

800<br />

400<br />

Abb. 4<br />

1500 -<br />

(mm)<br />

1000 -<br />

500 -<br />

+ Jahr<br />

° Winter<br />

Auffangflaeche honzonta)<br />

Auffangt taeche schief<br />

31/32 39/40 49/50 59/60 68/69 Jahr<br />

0 -<br />

o-<br />

I<br />

9<br />

HORtZONTALE AUFFANGFLAECHE<br />

-- SCHIEFE AUFFANGFLAECHE<br />

I I !<br />

87 6<br />

1.1 !<br />

SOMMER<br />

T3-<br />

TOTALISATOR<br />

!<br />

4<br />

1 I<br />

2 1<br />

I I<br />

I<br />

1200 1900 (m ü.M.)


1.0 r-<br />

0.8<br />

0.6<br />

SEVRUK,B.: Abb. 7<br />

J W S 6-9<br />

HORIZONTAL<br />

I I GENEtGT<br />

J JAHR<br />

W WINTER<br />

S SOMMER<br />

6-9 JUNI - SEPT.


SEVRUK,B.: Abb.8 Abb


EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF DIE MESSUNG DES NIEDERSCHLAGES<br />

MIT TOTALISATOREN<br />

Boris Sevruk<br />

Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie an der ETH-<br />

-Zürich<br />

Abstract: Effect of temperature on the precipitation measurement by<br />

means of storage gauges.<br />

The. probiems of precipitation measurement by means of Swiss storage gauges<br />

are discussed briefly. The evaporation losses from Swiss storage gauges<br />

and the change of volume of calcium chloride Solution in relation to the<br />

Solution temperature are investigated. The results of this investigation<br />

show that an oil layer 3.5 mm thick cannot prevent evaporation from the<br />

storage gauge and this may be a source of error in precipitation measure­<br />

ments particulary in summer. The change of Solution level in the Container<br />

of the storage gauge as a function of Solution temperature results in a<br />

further error in precipitation measurement with the Swiss storage gauge<br />

by the Volumetrie method. In dry periods this error can amount to i 10%<br />

of monthly precipitation totals. In order to check the change of Solution<br />

volume, the determination of the Solution temperature in the gauge should<br />

by done, for each Observation. A different relationship between the air<br />

temperature and the Solution temperature in the storage gauge in the<br />

morning and in the aftemoon was found by regression analysis. The Solu­<br />

tion temperature was greater than the air temperature, and this difference<br />

increased during the summer days to 6 °C in the evening.


EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF DIE MESSUNG DES NIEDERSCHLAGES MIT<br />

Zusammenfassung:<br />

TOTALISATOREN<br />

Die Probleme der Niederschiagsmessung mit dem Schweizer Totalisator werden Kurz<br />

besprochen. Die Verdunstungsverluste aus dem Totalisator und die Tempera­<br />

turbedingte Volumenänderung der Chlorcalciumlösung im Totalisator werden<br />

untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen dass eine Oelschicht<br />

von 3.5 mm Dicke die Verdunstung aus den Totalisatoren heraus nicht ganz<br />

verhindern kann und vor allem im Sommer zu einer Fehlerquelle in der Nieder­<br />

schiagsmessung werden kann. Die temperaturbedingte Volumenänderung der Chlor­<br />

calciumlösung im Totalisator hat Fehler der Niederschiagsmessung zur Folge<br />

die i 10 % der Monatssummen erreichen können. Für die Kontrolle der Schwan­<br />

kungen des Wasserspiegels im Totalisator muss bei jeder Messung auch die<br />

Temperatur der Lösung bekannt werden. Sie kann aber auch aus der Lufttempe­<br />

ratur berechnet werden. Die Temperatur der Lösung im Totalisator ist grösser<br />

als diejenige der Luft. Diese Differenz, die sich während des Tages vergrossert,<br />

erreicht am Abend im Sommer bis 6-7 °C.


Einleitung<br />

- 2 -<br />

In entfernten und nicht immer zugänglichen Regionen gibt die Niederschiags­<br />

messung mit Totalisatoren Anhaltspunkte für die Berechnung des Wasserhaus­<br />

haltes. Die Nesswerte der Totalisatoren sind aber durch verschiedene Einflü­<br />

sse verfälscht (ZINGG (1)) und deswegen korrekturbedürftig. Vor allem durch<br />

den Windeinfluss fängt der Totalisator weniger Niederschlag auf als tatsäch­<br />

lich gefallen ist (LUETSCHG (21, GRUNOW (3)). Der Windschutzring beseitigt<br />

die Wirbel rund um die Auffangfläche und ist vorerst bei kleineren Wind­<br />

geschwindigkeiten wirksam (WARNICK (4), WEISS - WILSON (5)1. Mit der sorg­<br />

fältigen Auswahl des Standortes (LUETSCHG (6), SEVRUK (7)) oder durch Ver­<br />

wendung von hangparallelen Auffangflächen an offenen,dem Wind ausgesetzten<br />

Hängen kann man dem Windeinfluss entgegen wirken (HOECK (8), SEVRUK (9),<br />

(10)). Falls der Niederschlag im Totalisator durch volumetrische Nethede<br />

bestimmt wird, stellen die Kontraktion.des Volumens der Chlorcalciumlösung<br />

(MAURER - COLLET (11)) und die thermischbedingte Volumenänderung der Lösung<br />

(MERCANTON (12), BAUER (13)) eine weitere Fehlerquelle dar. Oie durch die<br />

Chlorcalciumlösung gebundene Niederschlagsmenge kann berechnet werden<br />

(BAUER (13), MERCANTON - BILLWILLER (14), HEIGEL (15)). Die Verdunstungs­<br />

verluste des gespeicherten Niederschlages im Totalisator durch die schützen­<br />

de Oelschicht werden oft vernachlässig (SEVRUK (16)). Bisher nur wenig un­<br />

tersucht waren die Verluste des Niederschlages die durch die Benetzung<br />

der Innenwände des Totalisators entstehen (NECHAJEV - ROMANOVA (17)).<br />

Die Benetzungsverluste können einige Prozente der Niederschlagssummen<br />

betragen (SEVRUK (18). In diesem Beitrag wird die Verdunstung aus dem To­<br />

talisator sowie auch die temperaturbedingte Volumenänderung der Chlorcal­<br />

ciumlösung und ihre Einflüsse auf die Messwerte des Schweizer Totalisa­<br />

tors (Abb.1) untersucht.


Verdunstung aus dem Totalisator<br />

- 3 -<br />

Die Verdunstung der Niederschlagsmenge im Totalisator wird durch eine<br />

Oelschicht verhindert. Diese Oelschicht soll so dünn wie möglich gehal­<br />

ten werden, weil dickere Schichten bei Kälte das Eindringen von Schnee<br />

in die Chlorcalciumlösung behindern. Die minimale Dicke der Oelschicht,<br />

welche die Verdunstung verhindern kann, beträgt nach GRUNOW (13) 3 mm.<br />

BAUER (14) schrieb, dass eine Oelschicht von 3-4 mm Dicke bei Zimmer­<br />

temperatur leicht aufreist und dabei ihre schützende Wirkung teilweise<br />

verliert. HAMILTON - ANDREWS (20) stellten bei einer Oelschicht von<br />

3.25 mm nur unwesentliche Verdunstung fest. Dagegen empfehlen BEAUSOLIEL-<br />

-DAVIS (21) eine Oelschicht von mehr als 5 mm, wobei auch die Qualität<br />

des Oels berücksichtigt werden sollte. Wie aus einer Umfrage an die Me­<br />

teorologische Dienste verschiedener Länder, die von der Abteilung für<br />

Hydrologie und Glaziologie der ETH-Zürich verschickt wurde, hervorgeht,<br />

werden in Spanien, Frankreich, Kanada, Italien, Norwegen, USA und CSSR<br />

Oelschichten dicker als 3 mm verwendet. Dagegen bleibt man in Deutschland,<br />

Bulgarien, Schweiz, Russland und Finnland bei 2*3 mm. In Oesterreich<br />

wird Verdunstung aus Totalisatoren mit einer Petroleumschicht von 6 mm<br />

Dicke verhindert. Es ist anzunehmen, dass die Niederschlagsmesswerte der<br />

Totalisatoren wegen ungenügender Oelschichtdicke einen Verdunstungsverlust<br />

aufweisen. Um diese nachzuweisen, wurde im Sommer 1371 ein Totalisator<br />

(Abb.1) auf einem sonnigen Dach in Zürich aufgestellt, mit Chlorcalcium<br />

beschickt und nacheinander mit Oelschichten verschiedener Dicke (1.5,<br />

2.5, 3.5, und 5.5 mm ) versehen. Bei den Versuchen würde Spindeloel 2.1<br />

von Schell verwendet. Der Wasserspiegel im Behälter des Totalisators wur­<br />

de dreimal täglich (0815, 1315, 1715) mit einem präzisen Steckpegel auf<br />

0.1 mm genau gemessen. Gleichzeitig wurde auch die Temperatur der Chlor­<br />

calciumlösung 8 cm unter Oberfläche gemessen. Während des Regens wurde die<br />

Auffangfläche des Totalisators zugedeckt. Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich,<br />

erreichen die Verdunstungsverluste an schönen Tagen bei der Oelschicht


- 4 -<br />

von 1.5 mm Dicke leicht messbare Beträge bis zu einigen Zehntel-Millimetern.<br />

Während 12 Tagen mit sehr warmen Wetter verdunsteten durch die 3.5 mm dicke<br />

Oelschicht umgerechnet 6 mm Niederschlag [Abb.2). In dieser Zeitperiode<br />

erreichte die maximale Lufttemperatur 31 °C und das mittlere Sättigungsde­<br />

fizit 8 mb. Nur bei der Oelschicht von 5.5 mm Dicke wurde keine Verdunstung<br />

aus dem Totalisator festgestellt [SEVRUK[1B)). Wie gross der Verdunstungs­<br />

verlust bei den einzelnen Totalisatoren ist, ist schwer zu schätzen. Wie<br />

die Untersuchung der Differenzen der Messwerte eines Hellmann'sehen Nieder­<br />

schlägssammlers [Standard) und eines in der Nähe aufgestellten Totalisators<br />

in Les Auants [9.80 m ü.M.) zeigt, hat der Tetalisator mit der Dicke der Oel­<br />

schicht von 2 mm im Sommer [April - September) um BS weniger Niederschlag<br />

aufgewiesen als der Standard. In den Wintermonaten war es umgekehrt und<br />

der Totalisator fing mehr Niederschlag auf als. der Standard [SEVRUK [21),<br />

[23)). Die Differenzen der Monatswerte dieser beiden Niederschlagssammler<br />

gemittelt über 10 Jahre zeigen einen ausgeprägten Jahresgäng [Abb..3). Bei<br />

den vergleichenden Niederschlagsmessungen auf verschiedenen Standorten<br />

fangen die Totalisatoren im Jahresdurchschnitt allerdings weniger Nieder­<br />

schlag auf als der Standard [LUETSCHG [2), SEVRUK [20), MERCANTON (24)).<br />

Dies kann zum Teil durch die Verdunstung verursacht werden,.<br />

Wärmeausdehnung des Totalisators und der Chlorcalciumlösung<br />

Die Temperatur der Chlorcalciumlösung im Totalisator ändert sich von einem<br />

Messtermin zum anderen in gewisser Abhängigkeit von der Lufttemperatur.<br />

Infolge des Temperaturwechsels weist die Lösung, ohne zwischendurch aufge­<br />

fangenen Niederschlag, verschiedene Volumen auf. Diese Volumenänderung<br />

kann bis 0.6 % pro 10 °C ausmachen [BAUER [13)). Mit zunehmender Temperatur<br />

nimmt das Volumen der Chlorcalciumlösung zu. Dabei erfährt der Metallbe­<br />

hälter infolge der Wärmeausdehnung eine Volumenänderung. Die Ausdehnungs-<br />

koefizient der Chlorcalciumlösung und des Metalls sind verschieden. Dies


- 5 -<br />

führt zu Temperaturbedingten Volumenänderungen der Chlorcalciumlösung die<br />

sich durch Schwankungen des Wasserspiegels im Totalisator um - 1 bis 1.5 mm<br />

zeigen können (SEVRUK (16)). Diese Schwankungen werden beim Abstich des Wasser<br />

spiegeis auf die Niederschiagsmessung übertragen. Der anscheinend kleine<br />

Messfehler der aus diesem Vorgang resultiert, wird bei der Auswertung der<br />

Nessungen des Schweizer Totalisators, mit dem Verhältnis des Querschnittes<br />

des Behälters (2 000 cm2) zur Auffangfläche (200 cm2) d.h. mit zehn multi­<br />

pliziert. Dieser Fehler fällt bei den Totalisatoren, die nur am Anfang und<br />

am Ende des hydrologischen Jahres gemessen werden, nicht ins Gewicht (MER­<br />

CANTON (12)). Dagegen bei den monatlich gemessenen Jahrestotalisatoren betra­<br />

gen die temperaturbedingten Schwankungen des Wasserspiegels vor allem in<br />

den niederschlagsarmen Zeitperioden im Sommer mehrere Prozente der Monats­<br />

summen.<br />

Die Berechnung der temperaturbedingten Volumenanderung der Chlorcalciumlö­<br />

sung und des Behälters kann nach MERCANTON (12) oder BAUER (13) durchge­<br />

führt werden. Auch JAKHELN (25) berücksichtigte den Temperatureinfluss bei<br />

den Messwerten des norwegischen Totalisators. Die Volumenänderung des Behäl­<br />

ters d V für eine Einheitshöhe von 1 cm und für den Temperaturunterschied<br />

von 10 °C kann nach folgender Gleichung berechnet werden:<br />

wo V = Einheitsvolumen (1cm Höhe)<br />

d V = V ( 1+20ot ) (1)<br />

ot = Linearer Wärmeausdehnungskoefizient des Materials des Behälters<br />

Wie aus der Tabelle 2 hervorgeht, übersteigt die durch Erwärmung verursachte<br />

Volumenänderung der Chlorcalciumlösung die Wärmeausdehnung des Behälters<br />

des schweizerischen Totalisators um das zehnfache (Abb.4). Die Volumenän­<br />

derung der Lösung-berechnet nach MERCANTON (12) und BAUER (13) stimmt ganz<br />

gut überein. Der Durchschnitt von 10 Messwerten, .die für die Kontrolle<br />

dieser Resultate an einem Totalisator gemessen wurden, liegt allerdings<br />

etwas höher (Abb. 4).


Temperatür der Lösung<br />

- 6 -<br />

Beim Abstich des Masserspiegels eines Totalisators sollte die Temperatur<br />

der Lösung auch gemessen werden. Wenn dies nicht gemacht, worden ist, was<br />

sehr oft passiert, kann die Temperatur der Chlorcalciumlösung aus der<br />

Lufttemperatur berechnet werden. Um die Beziehung zwischen der Luft- und<br />

Lösungstemperatur zu untersuchen, hat man neben, einem Thermohygrographen<br />

in der meteorologischen Hütte auf dem Dach des Institutes in Zürich ein.<br />

Totalisator aufgestellt und mit 10 kg CaCl2 auf 50 1 Wasser beschickt.<br />

Dieses Volumen entspricht ca 2 000 mm Niederschlagsmenge. Die Temperatur<br />

der Chlorcalciumlösung wurde 6 cm und 20 cm tief unter dem Wasserspiegel<br />

am Morgen um 8 Uhr und am Nachmittag um 15 Uhr gemessen.'Ausserdem hat man<br />

auch die Temperatur im Totalisator 5 cm über dem Wasserspiegel gemessen.<br />

Diese Temperaturwerte wurden mit der Lufttemperatur in der Hütte in Be­<br />

ziehung gebracht.<br />

Am 2 August 1971 Wurden die Temperaturmessungen j ede' halbe Stunde vorge­<br />

nommen. An .diesem sehr warmen Tag mit der maximalen Lufttemperatur von<br />

fast 30, PC stieg die Temperatur der Chlorcalciumlösung im Tetalisator<br />

über 38 °C. Der Tagesgang der Luft- und Lösungstemperatur ist auf der<br />

Abbildung 5 dargestellt. Die Temperatur der Lösung während des Tages ist<br />

grösser als die Lufttemperatür. Dieser Unterschied, der am Morgen 2-3 oc<br />

ausmacht, vergrossert sich gegen Mittag um das Doppelte ünd erreicht am<br />

Abend 6-7 °C (Abb. 5) . Dies geht auch aus der Regressionsanalyseder Luft-<br />

und Lösungstemperaturen, die täglich um 8 und 16 Uhr gemessen wurden,<br />

hervor (Tab.3). Der Unterschied der Temperaturen ist um 16 Uhr grösser<br />

als um 8 Uhr (Abb.6). Die Temperatur der Lösung in. 20 cm Tiefe ist klei­<br />

ner als diejenige in 8 cm Tiefe (Tab.3).


- 7 -<br />

Korrektur der Nie'derschlagsmessüng auf die temperaturbedingte Volumenäwde-<br />

rung der Chlorcalciumlösung.<br />

Wie die Untersuchung der Messwerte eines Totalisators in Les Avants, zeigt, -<br />

Kann die temperaturbedingte Volumenanderung der Cnlorcälciumlösjng die<br />

monatliche Niederschiagsmessung im Sommer beträchtlich verfälschen. Die<br />

Temperatur der Lösung des Totalisators in Les Avants wurde nicht gemessen.<br />

Diese wurde; mit Hilfe der Regression [Tab. 3) von der Lufttemperatur be­<br />

rechnet. Ein Thermohygrograph war neben dem Totalisator mehrere jähre<br />

in Betrieb. Für die Niederschiagsmessung am: Vormittag wurde die Regres­<br />

sion um 8 Uhr benutzt und für den Nachmittag, diejenige um 16 Uhr [Tab.3).<br />

Vom Stand des Wasserspiegels im Totalisator hat man das Volumen und die-<br />

Konzentration der Chlorcalciumlösung bestimmt. Mit Hilfe eienes Graphs<br />

[BAUER [13J),- würde die Volumenänderung der Lösung berechnet ünd die Nid­<br />

ders ohlagsrr.es sung Korrigiert., Wie, aus {der Tabelle 4 ersichtlich, erreichen<br />

die Fehler der Niederschiagsmessung des Totalisatcrs in Les Avants von<br />

-9.3 % bis +B..9 % der Monatssummen. Dieser Fehler, der vor allem bei Klei­<br />

neren Niederschlagssummen im Sommer mehrere Prozente 'betragen Kann, muss<br />

bei den hydrologischen Berechnungen berücksichtigt werden.<br />

Zusammenfassung<br />

Die-Verdunstung aus dem Schweizer Totalisator kann mit einer 3.5 mm<br />

dicken Oelschicht nicht verhindert werden., Die temperaturbedingte Volu­<br />

menänderung der Chlorcalciümlösung im Totalisator hat Fehler der Nieder­<br />

schiagsmessung, zur Folge die i 10%;der Monatssummen erreichen Können Für<br />

die Kontrolle- der Schwer.Kurigen des Wasserspiegels im Totalisator muss bei<br />

jeder Messung-auch die- Temperatur der Lösung be-Kannt werden. Sie Kann aber<br />

auch aus der Lufttemperatur berechnet werden. Die Temperatur der Lösung<br />

im Totalisator ist grösser als diejenige der Luft. Diese Differenz,<br />

die sich während des Tages vergrossert, erreicht am Abend im Sommer bis 6-7°C.


Literaturverzeichnis<br />

- 8 -<br />

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15 HEIGEL., K. : Ueber die Korrektur des Niederschlagsdefizits bei Ver­<br />

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Wetter und Leben, 12, 11-12, 375-377, 1961.<br />

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Geile Symposium,, Distribution oh Precipitation in Mpuntainous Areas,<br />

Publ. WMO / OMM, 326, 2, 96-102, 1972.<br />

17 NECHAJEV, I. N. and T. S. ROMANOVA: Errors of precipitation measure­<br />

ments by means of storage gauges-. Trans.. Voyeyko.v Main Geophys.<br />

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21 BEAUSOLIEL, R.. W. - X,. W. DAVIS: Final report - evaluation of the<br />

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Off. Rep. No.5, Wea. Bur. ESSA, Silver Spring Md. June 1970.<br />

22 SEVRUK, B.: Vergleichende Niederschlagsmessungen im Gebiete der<br />

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rold Schnitter - Kitt, der VAWE, 85, 33/1 - 33/8, 1970.<br />

23 SEVRUK, B;: Comments on "Seasonal Variation in Rain Gage Catch" by<br />

J:. L. Mc Guinness: and G


Tabelle 1. Verdunstungsverluste aus dem Totalisator*<br />

Dicke der Oelschicht 1.5 mm<br />

Tag Sonnenschein- Luft- Sättigungs- Temperatur Wasserspiegel Verdunstung<br />

dauer temperatur defizit der Lösung Gemessen Reduziert* aus Totalisator<br />

1971 Stunden °C mb °C mm mm mm<br />

23.6 12.3 18.5 5.5 22.5 5.0 4.05 0.23<br />

24.6 19.8 4.5 3.82<br />

30.6 0.3 10.0 0.4 13.0 3.0 3.00 0.01<br />

1.7 13.1 3.0 2.99<br />

5.7 12.3 20.4 7.4 21.5 2.5 1.65 0.48<br />

6.7 13.9 20.3 7.5 20.3 1.9 1.17 , 0.74<br />

7.7 '14.0 21.3 7.3 21.7 1.3 0.43 0.58<br />

8.7 22.5 0.8 0.15<br />

auf 13°C


Taue1le 2. Ausdehnung der L'hlorcaiciumlösung und des .Behälters des Totalisatcrs<br />

Niederschlag<br />

im Behälter*<br />

mm<br />

0<br />

400<br />

140 0<br />

2400<br />

34.0 0<br />

* 11= 50 mm<br />

Konzentration<br />

1<br />

2<br />

4.5<br />

7<br />

0.5<br />

**. Nach Hauer ohne Behälter<br />

durch Erwärmung von 10° auf 20° C<br />

Ausgangslösung 8 Kg CaClg, : 8 Kg h^O<br />

Lösung A u s d s h n u n g<br />

Dichts<br />

bei 15PC<br />

g cm'3<br />

1 .359<br />

1 .230<br />

1.118.<br />

1.080<br />

1^ 060<br />

+ Nach Mercanton mit Behälter<br />

Bshälter<br />

A.<br />

mm<br />

0.1 5:<br />

0.25<br />

0.50<br />

0.75<br />

1 .no<br />

Lösung**<br />

B A ir,<br />

mm<br />

2.4<br />

3.5<br />

6.0<br />

7.'5<br />

8.0<br />

8.2<br />

7.2<br />

8.3<br />

10.0<br />

.12.0<br />

B-A<br />

mm<br />

2.25<br />

3.25<br />

5.50<br />

6.75<br />

7.00<br />

B-A'<br />

mm<br />

6.20<br />

7.7<br />

8.80<br />

Gemessen<br />

mm<br />

7.00


- 13 -<br />

labeile 3. Regressionsanaiyse der Temperaturen im Totalisator'<br />

[abhängige- Veränderliche) und der Lufttemperatur<br />

(unabhängige Veränderlich e)<br />

Abhängige Regressions- Konstante Korrelationsveränderliche<br />

Koeficient Koeficient<br />

Lufttemperatur<br />

im Totalisator<br />

Temperatur der<br />

Lösung (Bern)<br />

Temperatur der<br />

Lösung (20cm)<br />

goo igoo . a 16°0 aoo 16°^<br />

1 .070 .1.0,52 3.20 3.96 0.965 0.977<br />

1.033 1.087 1.43 3.31 0.986 0.979<br />

0.984 1.056 0.62 2.27 0.974 0.981<br />

117 67 1.77 67 117 67


Tabelle 4. Fehler uer Niederschiagsmessung in Les Avants verursacht durch<br />

Messtermin<br />

1346<br />

2. April<br />

1. Mal<br />

3. Juni<br />

2. Juli. 19 30<br />

1 . August ZC- lOiO<br />

2. Sept. 03^0<br />

2. OKt.<br />

1947<br />

1. April<br />

3. Mai<br />

1. Juni<br />

1. Juli<br />

1. Aug.<br />

1. Sept,<br />

Zeit AbsLieh<br />

10^0<br />

^gOO<br />

20°°<br />

IgOO<br />

1945:<br />

1-9 30<br />

20°?<br />

1945<br />

1930<br />

* Nach- Bauer :<br />

** 1 1 = 5:0 mm<br />

mm<br />

84:0.0<br />

8.38.5<br />

808.7<br />

786.5<br />

775.5<br />

750.7<br />

739.3<br />

810.2<br />

804,. 2<br />

793.8<br />

777.5<br />

767,0<br />

757.0<br />

.Wärmeausdehnung der Chlorcalciumlösung im Totalisator<br />

Niederschlaggemessen<br />

(NG)<br />

mm<br />

15<br />

298<br />

222<br />

11 0<br />

248<br />

114<br />

80.<br />

104<br />

163<br />

95<br />

100<br />

Temperatur<br />

Luft Lösung<br />

°C °C<br />

15<br />

11<br />

9<br />

19<br />

14<br />

10<br />

14<br />

9<br />

12<br />

13<br />

15<br />

25<br />

16<br />

18.8<br />

14,7<br />

12.6<br />

23.0<br />

18.6<br />

11.7<br />

18.8<br />

12.6<br />

15.7<br />

16. 8<br />

18^8<br />

29.3<br />

19.9<br />

Differenz<br />

in Lösungstemperatur<br />

PC<br />

. - 4.1<br />

- 2.1<br />

+ 1.0.4<br />

- 5.0<br />

- 7.1<br />

+ 7.1<br />

+ 3.1<br />

+ 1.1<br />

+ 2.0<br />

+ 10.5<br />

- 9.4<br />

Vo'lümenänderung<br />

auf 1.0°C* real*'*<br />

3.6<br />

3.5<br />

3.0<br />

2.9<br />

2.8<br />

2.E<br />

3.1<br />

3.0<br />

2.9<br />

2.8<br />

3.7<br />

mm mm<br />

-1 .4<br />

-0.8<br />

+4.4<br />

-2.3<br />

-3.3<br />

+3.4<br />

+1 .2<br />

+0 .4<br />

+ 0.3<br />

+6.6<br />

-4., 6<br />

Niederschlag Korrektur<br />

Korrigiert in % NG<br />

13.6<br />

2,97 .2<br />

217.6<br />

107.7<br />

244.7<br />

117.4<br />

61 .2<br />

104.4<br />

163.9<br />

101 .6<br />

35.4<br />

-9.3<br />

-0.3<br />

+2.0<br />

-2.1<br />

-1.3.<br />

+ 3.0<br />

+2.0<br />

+0.4<br />

+0.6<br />

+8.9<br />

-4.6


Verzeichnis der Abbildungen<br />

Figures<br />

- 15 -<br />

Abb.1. Schweizer Totalisator. Typ Mougin mit Windschutzring<br />

Nipher - Billwiller.<br />

Fig.1. Swiss storage gauge. Type Nougin with the Nipher-<br />

-Billwiller windshle.ld.<br />

Abb.2. Verdunstung aus dem Totalisator bei der Dicke der Del-<br />

schicht von 3.5 mm.<br />

Fig.2. Evaporation losses from storage gauge. Oil layer 3.5 mm<br />

thick. Wässerspiegel im Totalisator = Solution level,<br />

Temperatur der Lösung = Solution temperature.<br />

Abb.3. Jahresverlauf der Differenzen der Niederschlagssummen<br />

gemessen mit dem Hellmann' sehen Niederschlagssammler und<br />

dem Totalisator. Les Avants, Mittel der Jahre 1937/38 -<br />

- 1946/47.<br />

Fig:. 3-.—Seasonal pattern of mounthly difference between catch<br />

of Standard gauge and storage gauge.<br />

Abb.4. Wärmeausdehnung; des Behälters des Totalisators und die Zu­<br />

nahme des Volumens der Chlorcalciumlösung durch Erwärmung<br />

...von. 10O& auf ZOPC.<br />

Fig.4. Change of size. of storage gauge Container (Behälter) and<br />

extension of sol.ution volume (Lösung) as funetioh pf tempe­<br />

rature increase from 10°C to 20°C.<br />

Abb.5. Tagesgang der Lufttemperatur und der Temperatur der Chlor"<br />

calciumlösung im Totalisator.<br />

Fig..5. Daily course of äir temperature (Lufttemperatur) and Solu­<br />

tion temperature (Temperatur der Lösung) in storäge gauge.<br />

Abb.6. Beziehung der Temperatur der Chlorcalciumlösung im Totali­<br />

sator zur Lufttemperatur.<br />

Fig.6. Relationship between air temperature (Lufttemperatur) and<br />

Solution temperature (Temperatur der Lösung.) in storage gauge,


E<br />

o<br />

)<br />

o<br />

SEVRUK,B.: Abb. 1.<br />

900 mm<br />

160<br />

500 mm<br />

3<br />

o<br />

M<br />

E<br />

tn<br />


o<br />

t-<br />

<<br />

<<br />

!o<br />

er<br />

<<br />

z<br />

<<br />

V)<br />

N<br />

Z<br />

UJ<br />

er<br />

UJ<br />

8<br />

0<br />

4 L-<br />

SEVRUK, B.: Abb. 3.<br />

z<br />

UJ<br />

><br />

V)<br />

UJ<br />

O<br />

UJ<br />

2E<br />


36<br />

32<br />

CC<br />

=)<br />

5 28<br />

oc<br />

UJ<br />

0-<br />

UJ<br />

24<br />

20<br />

EVRUK.B.: Abb. 5.<br />

13<br />

01<br />

UJ<br />

O<br />

o<br />

—!<br />

<<br />

CC<br />

o<br />

-J<br />

n:<br />

u<br />

oc<br />

UJ<br />

(3<br />

OC<br />

13<br />

t-<br />

<<br />

OC<br />

UJ<br />

0-<br />

UJ<br />

SEVRUK, B.: Abb. 6.<br />

— 18 —<br />

* Lösung 8 cm<br />

* Lösung 20 cm<br />

* Luft (Hütte) H A<br />

40<br />

(°C)<br />

30<br />

20<br />

)0<br />

H A<br />

a * *<br />

A A ^.<br />

' A H<br />

!0 )4 t8<br />

ZEtT !N STUNDEN<br />

Vormittag (8"")<br />

Nachmittag (!6"")<br />

4+ ^<br />

A<br />

A a<br />

2 2 02<br />

0 !0 20 30 40<br />

LUFTTEMPERATUR tN DER HUETTE CO


Nr. 14 Joss J., Schräm K., Thams J.C, Waldvogel A., Untersuchungen zur quantitativen<br />

Bestimmung von Niederschlagsmengen mittels Radar.<br />

37 Seiten, 1969<br />

Nr. 15 Courvoisier H.W., Die quantitative Niederschlagsprognose winterlicher<br />

zyklonaler Witterungsiagen auf der Aipennordseite der Schweiz.<br />

15 Seiten, 1970<br />

Nr. 16 Schräm Karin und Thams J.C, Die kurzweilige Globalstrahlung und<br />

die diffuse Himmelsstrahlung auf dem Flugplatz Zürich-Kloten.<br />

18 Seiten, 1970<br />

Nr. 17 Kasser P., Schräm Karin und Thams J.C, Die Strahlungsverhältnisse<br />

im Gebiet der Baye de Montreux.<br />

46 Seiten, 1970<br />

Nr. 18 Gutermann Th., Vergleichende Untersuchungen zur Föhnhäungkeit im Rheintal<br />

zwischen Chur und Bodensee.<br />

68 Seiten, 1970<br />

Nr. 19 Ginsburg Theo,<br />

Nr. 20 Primault B.,<br />

Nr. 21 Piaget A.,<br />

Nr. 22 Zenone E.,<br />

Nr. 23 Kirchhofer W.,<br />

Nr. 24 Primault B.,<br />

Die statistische Auswertung von langjährigen Temperaturreihen.<br />

42 Seiten, 1970<br />

Du risque de gel et de sa prevision.<br />

20 Seiten, 1971<br />

Utilisation de I'ozone atmospMrique comme traceur des echänges<br />

entre la troposphere et la stratosphere.<br />

72 Seiten, 1971<br />

Die Gewitterverhäitnisse in den südlichen Zentralalpen und Voralpen.<br />

24 Seiten, 1971<br />

Abgrenzung von Wetterlagen im zentralen Alpenraum.<br />

72 Seiten, 1971<br />

Le climat, 6Mment du plan d'amenagement.<br />

Das Klima, eine der Grundlagen der Landesplanung.<br />

The climate as an eiement of the land management.<br />

28 Seiten und eine Karte, 1971<br />

Nr. 25 Fröhlich C. und Wierzejewski, Die verschiedenen Messverfähren zur Bestimmung der<br />

Strahlungsintensität mit dem Kompensationspyheliometer und die<br />

Entwicklung eines verbesserten ModeHs.<br />

36 Seiten, 1972<br />

Nr. 26 Bouet M.,<br />

Nr. 27 Zenone E.,<br />

Le foehn du Valais<br />

12 Seiten, 1972<br />

Die Gewitterverhäitnisse in den südiichen Zentralalpen und Voralpen<br />

(Fortsetzung von Nr. 22)<br />

II Die einzeihen Gewitter und ihre Verteilung<br />

III Die Dauer der Gewitter<br />

32 Seiten, 1972<br />

Nr. 28 Catzenis J., Primault B., Strehler H., Analyse de la piuviosite* dans le Valais central<br />

15 Seiten, 1972<br />

(vergriffen)<br />

(vergriffen)<br />

Nr. 29 Courvoisier H. W., Die Niederschlagswirksamkeit markanter, hochreichender Kaitiüfteinbrüche<br />

im Sommer in der Schweiz<br />

11 Seiten, 1973<br />

Nr. 30 Sevruk B.,<br />

Erfahrungen mit Totalisatoren mit schiefen, geneigten ünd bodenebenen<br />

Auffängflächen im Einzugsgebiet der Baye de Montreux<br />

Einfluss der Temperatur auf die Messung des Niederschlages mit Totalisator<br />

44 Seiten, 1973

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