Veroeff_30.pdf, 6.8 MB - MeteoSchweiz
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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 />
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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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Publ. WMO / OMM, 326, 2, 96-102, 1972.<br />
17 NECHAJEV, I. N. and T. S. ROMANOVA: Errors of precipitation measure<br />
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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 />
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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