Globalstrahlung - Institut für Waldökologie und Waldinventuren

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1 1 Einleitung Einleitung UUU UUU In den Jahren 2007 und 2008 findet die zweite Bodenzustandserhebung im Wald „BZE II“ statt (Riek & Wolff 2007). Die eigentliche Durchführung obliegt zwar beauftragten Behörden der einzelnen Bundesländer, aber die bundesweite Begleitung liegt bei dem Institut für Waldökologie und Waldinventuren (WOI), Eberswalde. Zur künftigen dortigen Auswertung der BZE und zur anschliessenden Übertragung von Auswertungsergebnissen in die Waldfläche ist es sinnvoll forststandörtlich relevante Informationen digital zu verwenden. Eine wichtige Größe für den Standort und somit die Bestandesentwicklung ist die Globalstrahlung, die z. B. bewölkungsabhängig aber auch reliefbedingt im Raum variiert. Unter dem Begriff „Lage“, der das Relief einschließt, wird der forstliche Standort u.a. durch die Hangrichtung, also die Exposition, spezifiziert (AKS 1996, NFP 2000). Monatliche Globalstrahlungsdaten (GS) der gesamten BRD können in grober Auflösung vom DWD bezogen werden. Um sie reliefangepasst und somit standörtlich hochaufgelöst vorliegen zu haben, werden Transformationsschritte im Rahmen dieses F & E - Vertrages entwickelt und angewendet. 2 2 Datenmaterial Datenmaterial UUU UUU 2a 2a Globalstrahlung Globalstrahlung UUU UUU Von dem WOI wurden Tagessummen der GS der zwölf Monate des DWD in Offenbach mit 1 x 1 km Zellengröße geliefert. Es handelt sich um Mittelwerte der Periode 1981-2000. Es sei hier besonders darauf hingewiesen, daß mittlere Tagessummen, nicht Monatssummen, vorliegen. Werte eines Tages der Monate Juni und Dezember sind in Abb. 1 und 2 gezeigt. Die physikalische Einheit ist Wh/qm. Die vom WOI auch gelieferten Daten des Jahres sind allerdings in kWh/qm abgelegt ! Es gilt daher: Jahreswert = 12 Mon. ((Tageswert * Monatstage) / 1000) ÖBW: Bericht Globalstrahlung / BZE 10/2008 3 Eine Definition der Globalstrahlung lautet: „Die zum Erdboden gelangende direkte Sonnenstrahlung, die diffuse Himmelsstrahlung und die an den Wolken zum Erdboden ... reflektierte Sonnenstrahlung fasst man als Globalstrahlung zusammen.“ (van Eimern & Häckel, 1979, S. 22). . Abb. 1: Mittlere Tagessumme der GS im Juni der Periode 1981 - 2000 in 1 x 1 km - Zellenauflösung. Hell etwa 5700, dunkel etwa 4400 Wh/qm. Die Methode, mit der der DWD seine punktuellen Globalstrahlungsdaten (Stationsdaten) und zusätzliche Grundlagendaten in die flächenhafte digitale Information mit 1 x 1 km Auflösung überträgt, bleibt dem Anwender verborgen. In der Erläuterungsdatei des WOI bzw. des DWD heisst es dazu: „Datenbasis: Die Grundlage der Globalstrahlungsdaten sind die etwa 40 Strahlungsmessstationen im Messnetz des Deutschen Wetterdienstes. Darüber hinaus werden Aufzeichnungen der Sonnenscheindauer von rund 200 DWD-Stationen in die Berechnung einbezogen. Neben diesen örtlichen Messwerten liefert der geostationäre Satellit METEOSAT flächendeckende Daten zur räumlichen Verteilung der Globalstrahlung. Geostatistische Verfahren: In geeigneter Weise werden die unterschiedlichen Daten miteinander verknüpft; dabei
wird auch die Höhenabhängigkeit der Globalstrahlung auf die Gitterpunkte eines Rasters interpoliert. Die Gitterpunkte haben einen Abstand von nur 1km und decken die gesamte Bundesrepublik ab. Ein Rechenprogramm setzt die Ergebnisse in Bilder um. Daten: Darstellung der mittleren monatlichen Globalstrahlung. Die Daten basieren auf den 20-jährigen Mittelwerten aus dem Zeitraum 1981-2000 und bilden die ‚normalen’ durchschnittlichen Strahlungsverhältnisse ab.“ . Abb. 2: Mittlere Tagessummen der GS im Dezember der Periode 1981-2000 in 1 x 1 km - Zellenauflösung. Hell etwa 1384, dunkel etwa 349 Wh/qm. . In diesem Kontext ist aber davon auszugehen, daß die Übertragung nach etablierten, über die Jahrzehnte entwickelten, bestmöglichen Verfahren durchgeführt wird und somit eine verwendbare Information vorliegt. Zu bemerken ist allerdings, daß die monatlichen flächenhaften GS-Daten z.T. gewisse Sprünge im Raum ausweisen (Abb. 1, Monat Juni in Nordostdeutschland) und daß sich das vom DWD verwendete DGM (Auflösung unbekannt) der BRD unterschiedlich in den Daten bemerkbar macht. Dies zeigt der Vergleich zwischen Monat Juni und Dezember in den Abbildungen 1 und 2. Das Werteniveau, das sich nach späterer Anwendung von Transformationsschritten (Abschnitt 3) wieder im Bereich schwach ÖBW: Bericht Globalstrahlung / BZE 10/2008 4 geneigter, freiliegender Zellen einstellen muß, wird beispielhaft für vier Monate in der Abb. 3 gezeigt: Im Juni reichen die Werte bundesweit von etwa 4400 bis 5700 Wh/qm, im März hingegen nur von etwa 2000 bis zumeist 3300 (4100) Wh/qm. Der stärker bewölkte und durch niedrige Sonnenstände charakterisierte Monat Dezember erreicht im Mittel nur etwa 11 % des Niveaus des Juli, der im Lauf des Jahres den höchsten Mittelwert aufweist (5100 Wh/qm). . Durch die unsymmetrische Form der Punktwolke in Abb. 3 wird zudem deutlich, daß die Relationen der GS-Werte zwischen den Monaten räumlich recht unterschiedlich ausfallen (vgl. Abb. 1 und 2). . . . Abb. 3: Gegenüberstellung der bundesweiten mittleren TS des GS zweier Monate (Wh/qm) auf Basis der 1x1km-Zellen. Oben: Juni gegen März, unten: Juli gegen Dezember.
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Seite 7 und 8: 3 3 Methode Methode der der GS GS-D
Seite 9 und 10: . Abb. 9: Einstrahlungsindex [ ] de
Seite 11 und 12: 4 4 Ergebnisse Ergebnisse der der G
Seite 13 und 14: . Abb. 15: Ergebnis der Transformat
Seite 21: 7 7 Literatur Literatur Literatur A

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