Hydrologie von GLOBE

HYDROLOGIE
Projektbeispiel
Eine Hypothese formulieren
Eine Schülerin untersucht die Messwerte der Alkalität einer Wasserstelle, die von einer
Klasse der Schule Crescent Elk in Kalifornien gesammelt wurden. Der hydrologische
Standort SWS-02 ist die kleine Süsswasserbucht Elk Creek. Obschon es mehrere Abweichungen
in den Messungen gibt, stellt die Schülerin fest, dass die Alkalitätswerte im
Sommer höher und im Winter tiefer sind. Sie weiss, dass Niederschläge die Alkalität
beeinflussen können und beschliesst deshalb, die Messwerte der Niederschläge und der
Alkalität gemeinsam auf einer Grafik darzustellen (siehe Grafik HY-AL-1). Daraus ist klar
ersichtlich, dass die Niederschläge vor allem von November bis März sehr hoch sind, im Juli
und August sind sie am tiefsten. Die Schülerin formuliert die folgende Hypothese: in Elk
Creek ist die Alkalität bei schwachem Niederschlag höher, bei starkem Niederschlag ist
sie tiefer.
Sammeln der Daten
Sie untersucht die Daten der einzelnen Tage und stellt fest, dass drei Punkte besonders
tief sind. Am 15. August 1997 ergab die Messung 1mg/l, am 15. und 18. September 1998
hingegen 9 mg/L. Diese Messwerte liegen wesentlich unter den restlichen Messwerten,
aber die Schülerin will die Untersuchung weiter führen. Sie hofft, dass alle Daten korrekt
sind.
Um die Relationen hervorzuheben, will sie die stark abweichenden Daten in der Grafik
herausnehmen. Sie erstellt eine neue Grafik mit den monatlichen Mittelwerten der
Niederschläge und der mittleren Alkalität der letzten fünf Jahre (1997 – 2001, siehe Grafik
HY-AL-2). Danach holt sie die monatlichen Messdaten (Total Niederschläge, Anzahl
Regentage, Mittelwert Alkalität, Anzahl Tage, an denen die Alkalität gemessen wurde) aus
der GLOBE-Datenbank und fügt sie in eine Tabelle ein.
Analysieren der Daten
Die Schülerin bemerkt, dass die Niederschläge nicht an allen Tagen für jeden Monat
gemessen wurden. Sie denkt, dass es sinnvoller ist, die Mittelwerte der Niederschläge
pro Tag zu untersuchen als das Total der Niederschläge pro Monat. Sie nimmt an, dass
die Tage, an welchen nicht gemessen wurde, ungefähr die gleiche Niederschlagsmenge
wie im Rest des Monats haben. Die Schülerin errechnet diesen Mittelwert indem sie
die totale Niederschlagsmenge (in mm) durch die Anzahl Tage teilt.
Beispiel:
Die totale Niederschlagsmenge für April 1997 war 113.4mm.
Die Messungen wurden an 30 Tagen vorgenommen, deshalb ergibt die durchschnitt-
liche Niederschlagsmenge 3.8mm/t (Millimeter pro Tag), da 113.4 / 30 = 3.78.
Anschliessend scheidet die Schülerin die Monate ohne Messungen für Niederschläge
oder Alkalität aus. Für 6 von 60 Monaten gibt es keine Alkalitätsmessungen,
für 3 von 60 Monaten keine für die Niederschläge. Zudem wurden im Oktober 2000
überhaupt keine Daten erhoben. Es bleiben also 50 Monate, die sie untersuchen muss.
Die Schülerin ordnet die Daten nach den Niederschlägen, wie in der Grafik (HY-AL-1).
Sie errechnet die Mittelwerte für Niederschlag und Alkalität in Gruppen von 10 Monaten.
Die 10 Monate mit den ausgiebigsten Niederschlägen sind November (1-mal), Dezember
(2-mal), Januar (3-mal), Februar (3-mal) und März (1-mal).
Der Mittelwert der Niederschläge beträgt für diese Monate 12,7mm/t.
Die Alkalität hingegen variiert zwischen 55 und 72mg/l, der Mittelwert beträgt 66 mg/l.
Während die Niederschlagsmengen für die drei Gruppen der 10 folgenden Monate
(5.5, 3.3. dann 1.4mm/t) sinkt, schwankt die mittlere Alkalität: 74, 76 und 78mg/l.
In den Monaten mit den tiefsten Niederschlagsmengen (0.1mm/t), variiert die Alkalität
zwischen 66 und 99mg/l, mit einem Mittelwert von 86mg/l. Diese «trockenen» Monate
sind Juni (1-mal), Juli (3-mal), August (4-mal) und September (2 -mal).
So hat die Schülerin überprüft, dass die Alkalität durchschnittlich in den «trockenen»
Monaten höher ist als in den Monaten mit starken Niederschlägen.
90 GLOBE 2007