Fehler bei der Niederschlagsmessung - TU Bergakademie Freiberg

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4/10 Datenauswertung Niederschlagsmessungen natssummenmittelwerte der betrachteten Geräte ein übergreifender Referenzwert durch Mittelung gebildet. Daraufhin kann jeder Monats- ,Jahres- oder Tagessummenwert auf diesen Referenzwert bezogen und dessen Abweichung dargestellt werden. Somit lassen sich Unterschiede zwischen den Geräten darstellen und vergleichen. Der Lysimeterniederschlag wurde anhand der Gewichtsdifferenz berechnet. Um aus der Gewichtsänderung der einzelnen Geräte auf den Lysimeterniederschlag schließen zu können, müssen zuerst die Perioden mit Niederschlagsereignissen bestimmt werden. In diesem Fall wurden die 10-minütigen Werte des Thiesmessers verwendet. Die Summe der positiven Gewichtsdifferenzen innerhalb der Niederschlagsereignisse ergaben die Gewichtszunahme in kg, wobei 1 kg in etwa einem l Wasser entspricht. Wird nun diese Änderung auf die Lysimeterfläche von 1,0 m 2 bezogen, ergibt sich der Lysimeterniederschlag in mm. Diese Vorgehensweise ist nur möglich, wenn davon ausgegangen wird, dass bei Niederschlagsereignissen die Verdunstung gleich null ist. Die berechneten monatlichen Lysimeterniederschlagssummen 6 BESCHREIBUNG DER wurden DATENSÄTZE anschließend untereinander verglichen. Abschließend soll untersucht werden, ob die Abweichungen der Messwerte der Geräte von bestimmten Umwelteinflüssen abhängen. Die berechneten relativen 6 Beschreibung der Datensätze Fehler der Geräte untereinander werden durch verschiedene Umwelteinflüsse (Wind, Sonneneinstrahlung usw.) verursacht. Wenn es einen Einfluss gibt, dann Zur Untersuchung der Niederschlagsmessungen für das Jahr 2005 wurden Messwerte von müsste dieser Fehler mit den Größen Windgeschwindigkeit, Temperatur usw. korrelieren. Als Geräten problematisch miteinander erweist verglichen. sich die Erstellung Die Datenquellen einer allgemeinen und die Aussage dazugehörigen verschiedenen Zeiträume sind in Tabelle (8) zusammengestellt. Tab.1: Ausgewertete Tabelle Messgeräte 8: Zeiträume der vorhandenen Messwerte Datenquellen Zeitraum Original-Auflösung Sammelkannen Mär 05 - Feb 06 Tageswerte Ombrometer Jan 05 - Dez 05 10-minütig Thies-Messergerät Jan 05 - Dez 05 10-minütig Lysimeter Jan 05 - Jan 06 5-minütig Witterung Mär 05 - Dez 05 Tageswerte zur Abhängigkeit eines Messgerätes von den Umwelteinflüssen, da die „wahren“ 6.1 Witterung Niederschlagswerte im Raum nicht bekannt Sachsen, sind. Halle Demnach – Leipzig ist es sinnvoller, im Jahr den 2005 Zusammenhang zwischen den Gerätefehlern zu ermitteln. Hierzu wird der Korrelationskoeffizient Für die Einschätzung der jeweiligen des Einflusses Messgerätepaar der Umweltgrößen mittels linearer auf die Regression Niederschlagsmessung berechnet. existierenDamit Tagesmesswerte ein signifikanter der Windgeschwindigkeit, Zusammenhang besteht, Bodentemperatur, sollte mindestens ein Temperatur, Korrelati- Globalstrahlung und relativen Luftfeuchte. Die Messwerte und -größen im Detail können im Anhang B.1 eingesehen werden. Die zur Verfügung stehenden Daten zeigen, dass das Jahr 2005 im Vergleich zu den Jahren 1971 bis 2000 temperaturnormal war und die Niederschlagssummen etwas über dem Durchschnitt lagen. Eine Zusammenstellung der Daten befindet sich in der Tabelle (9). Der Winter im Jahr 2005 setzte erst Ende Januar ein und hielt bis etwa Mitte März. Dabei trat auch eine lange Schneebedeckung ein. Besonders der Juli wies ungewöhnlich hohe Niederschlagssummen auf und in den Monaten März, April, August und Oktober regnete es im Theresa Mannschatz - TU Bergakademie Freiberg - Oberseminar - Geoökologie Durchschnitt zu wenig. Die Globalstrahlung lag etwa 10 % über Normal [Döring 2006]. Die Witterungswerte dienen zur Einschätzung der Korrelation der aufgetretenen Messfeh-
5/10 Datenauswertung Niederschlagsmessungen onskoeffizient von > 0,7 (positive Korrelation) oder < −0,7 (negative Korrelation) auftreten (Sevruk 1981). Auswertung und Ergebnisse Die Betrachtung der Messdaten der Lysimeter und Ombrometer zeigte, dass viele fehlende oder falsch registrierte Messwerte auftraten. Der Vergleich der Monatssummen der Sammelkannen zeigte große Unterschiede zwischen den gleichartigen Geräten. Es bestehen Abweichungen zwischen den bodengleichen und den in einem Meter Höhe angebrachten HELLMANN-Messgeräten. Deutlich wird die Abhängigkeit des Messwertes von der Position anhand der Abbildung (1). Beim Vergleich der Lysimeter mit den anderen Geräten zeigt es viel geringere Niederschlagsmengen an (Abbildung (2)), als die anderen Geräte. Wird der Mittelwert „Pges“ aller Monatssummenwerte im Jahr 2005 der Geräte (Ombrometer, Sammelkannen (Mittelwert aller Kannen), Thiesmesser) berechnet, kann, wie in Tabelle (2) dargestellt, die Abweichung der Messgeräte von diesem Mittelwert berechnet werden. Die Betrachtung der relativen Fehler ergibt, dass die Lysimeter durchschnittlich 42,4% weniger Niederschlag aufweisen, als die übrigen Geräte. Das Thiesmessgerät misst die größten Mengen und weicht mit 5,5% vom Mittelwert „Pges“ ab. Das Lysimeter zeigt im Sommerhalbjahr 44,2% weniger an, als die anderen Geräte. Die Sammelkannen weisen die geringste Abweichung von nur 1,2% im Sommerhalbjahr und −0,2% in der Gesamtbetrachtung auf. Der Vergleich der Sammelkannen mit dem Thiesmesser zeigt, dass letzteres zumeist höhere Niederschlagsmengen misst, als die Sammelkannen. Im März, April und Mai weisen die Sammelkannen jedoch ca. 5% mehr Niederschlag auf. Im Sommerhalbjahr beträgt die Abweichung bei P und PK 5%, bei P1 (0,9%) und P2 (−0,4%) nur 0,2%. In den Monaten Oktober, November und Dezember 2005 treten größere Abweichungen von etwa 26% (P, PK) und 16% (P1, P2) auf. Jedoch können diese Abweichungen zumindest im Oktober und November nicht auf das Vorkommen von Schnee zurückgeführt werden. Der Vergleich des Ombrometers mit den Sammelkannen zeigt, dass das Ombrometer etwa zwischen 3% und 16% weniger misst, als die Sammelkannen. Hierbei treten die geringsten Abweichungen zwischen den in 1m Höhe angebrachten Sammelkannen und dem Ombrometer auf. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass die Umweltbedingungen einen ähnlich starken Einfluss auf die Geräte haben. Die Fehler nehmen in den Wintermonaten zu. Das Ergebnis, dass das Ombrometer weniger anzeigt, als die Sammelkannen oder das Thiesmessgerät überrascht. Normalerweise müsste dieses größere Mengen aufweisen, da hierdurch die direkte Gewichtsmessung der Verdunstungsfehler ausgeschaltet ist. Theresa Mannschatz - TU Bergakademie Freiberg - Oberseminar - Geoökologie
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