Projektbericht - Fachgebiet Klimatologie - TU Berlin

Orientierungsprojekt 

MAKRO vs. mikro Landschafts- und Geländeklimatologie im Harzer Vorland 

Sommersemester 2012 

Bachelor Landschaftsplanung und -architektur, 2. Semester 

Verfasser 

Alexandra Zettl 

Christian Rüll 

Cosima Seifert 

Cortina Feldmann 

David Aerni 

Lukas Merkel 

Mareike Teske 

Meline Saworski 

Michael Kachnicz 

Natascha Winkel 

Sebastian Seyffert 

Betreuung 

Britta Jänicke 

Marco Otto 

Herausgeber 

TU Berlin 

Institut für Ökologie 

Fachgebiet Klimatologie 

Rothenburgstraße 12 

D-12165 Berlin 

Impressum 

1

Orientierungsprojekt MAKRO vs. mikro - Sommersemester 2012 

Inhalt 

Inhalt ......................................................................................................................................................... 2 

Vorwort ..................................................................................................................................................... 6 

Einleitung .................................................................................................................................................. 6 

1 Projektgebiet ............................................................................................................................................ 8 

1.1 Beschreibung des Projektgebiets ...................................................................................................... 8 

2 

1.1.1 Landschaften des Geoparks Harz: Braunschweiger Land, Ostfalen .......................................... 9 

1.1.2 Geologische Entstehung des Harzes .......................................................................................... 11 

1.2 Regionalklima Harz ......................................................................................................................... 12 

1.2.1 Regionale Klimatologie Mitteleuropas ..................................................................................... 12 

1.2.2 Klima Harz ................................................................................................................................. 13 

1.2.3 Schlussfolgerung ........................................................................................................................15 

2 Material und Methoden......................................................................................................................... 16 

2.1 Niederschlag .................................................................................................................................... 16 

2.1.1 Wolken ....................................................................................................................................... 16 

2.1.2 Niederschlagsentstehung .......................................................................................................... 16 

2.1.3 Niederschlagsmessung .............................................................................................................. 19 

2.1.4 Kategorisierung ......................................................................................................................... 20 

2.1.5 Niederschlagsgenese ................................................................................................................. 20 

2.1.6 Ausblick auf die geländeklimatologische Feldmessung .......................................................... 21 

2.2 Lufttemperatur ................................................................................................................................ 22 

2.2.1 Definition .................................................................................................................................. 22 

2.2.2 Messung .................................................................................................................................... 23 

2.2.3 Verteilung der Lufttemperatur in der Atmosphäre ................................................................ 29 

2.2.4 Temperaturinversionen ............................................................................................................ 31 

2.2.5 Schlussfolgerung ....................................................................................................................... 32 

2.3 Wind ................................................................................................................................................ 33 

2.3.1 Entstehung von Wind ............................................................................................................... 34 

2.3.2 Messung .................................................................................................................................... 34 

2.3.3 Schlussfolgerung ....................................................................................................................... 36

Inhalt 

2.4 Luftfeuchtigkeit ............................................................................................................................... 37 

2.4.1 Messmethoden .......................................................................................................................... 37 

2.4.2 Entstehung............................................................................................................................... 40 

2.4.3 Verteilung ................................................................................................................................. 42 

2.4.4 Ausblick auf die geländeklimatologische Feldmessung ......................................................... 45 

2.4.5 Schlussfolgerung ...................................................................................................................... 47 

2.5 Globalstrahlung .............................................................................................................................. 48 

2.5.1 Globalstrahlung ........................................................................................................................ 48 

2.5.2 Betrachtung verschiedener Skalen .......................................................................................... 53 

2.5.3 Ausblick auf die geländeklimatologische Feldmessung.......................................................... 57 

2.6 Wärmebilanz .................................................................................................................................. 60 

2.6.1 Wärme ...................................................................................................................................... 60 

2.6.2 Wärmebilanz ............................................................................................................................ 62 

2.6.3 Ausblick auf die geländeklimatologische Feldmessung ........................................................ 66 

2.7 Messkonzept – Methoden und Standorte ...................................................................................... 67 

2.8 Makro vs. Mikro ............................................................................................................................ 69 

2.8.1 Entstehung der Hoch- und Tiefdruckgebiete auf der Nordhemisphäre ............................... 69 

2.8.2 Großräumige Wetterlage an den Tagen der Messungen im Rieseberger Moor .................... 71 

3 Ergebnisse .............................................................................................................................................. 72 

3.1 Beitrag zur klimatologischen Einordnung von Vegetationsstufen im Harz ................................. 72 

3.1.1 Einleitung ................................................................................................................................... 72 

3.1.2 Material und Methoden ............................................................................................................ 73 

3.1.3 Ergebnisse .................................................................................................................................. 74 

3.1.4 Diskussion ................................................................................................................................. 77 


3.2 Geländespezifische Auswirkungen auf den Niederschlag ............................................................. 79 

3.2.1 Einleitung .................................................................................................................................. 79 

3.2.2 Material und Methoden .......................................................................................................... 80 

3.2.3 Ergebnisse ................................................................................................................................ 80 

3.2.4 Diskussion................................................................................................................................. 82 


3


3.3 Vergleich der Lufttemperatur eines nord- und eines südexponierten Standorts im Harzer 

Vorland ................................................................................................................................................. 84 

4 

3.3.1 Einleitung ................................................................................................................................. 84 

3.3.2 Material und Methoden .......................................................................................................... 84 

3.3.3 Ergebnisse ................................................................................................................................. 85 

3.3.4 Diskussion ................................................................................................................................ 88 

3.3.5 Schlussfolgerung ...................................................................................................................... 89 

3.4 Einfluss von Wind auf die bodennahe Lufttemperatur ................................................................ 90 

3.4.1 Einleitung ................................................................................................................................. 90 

3.4.2 Material und Methoden ......................................................................................................... 90 

3.4.3 Ergebnisse ................................................................................................................................. 91 

3.4.4 Diskussion ............................................................................................................................... 94 


3.5 Untersuchung mikroklimatischer Unterschiede in der Bowen Ratio .......................................... 96 

3.5.1 Einleitung ................................................................................................................................. 96 

3.5.2 Material und Methoden ........................................................................................................... 97 

3.5.3 Ergebnisse ............................................................................................................................... 100 

3.5.4 Diskussion ................................................................................................................................ 101 

3.5.5 Schlussfolgerung ..................................................................................................................... 104 

4 Schlusswort .......................................................................................................................................... 106 

5 Anhang ................................................................................................................................................. 108 

5.1 Quellenverzeichnis ........................................................................................................................ 108 

5.2 Abbildungsverzeichnis ................................................................................................................... 113 

5.3 Tabellenverzeichnis ....................................................................................................................... 116 

5.4 Protokolle ....................................................................................................................................... 116

Inhalt 

5


Vorwort 

Cortina Feldmann 

Das Studium der Landschaftsplanung und Landschaftsarchitektur an der Technischen Universität 

Berlin, sieht im Rahmen des interdisziplinären Studiengangs die Durchführung von drei Orien- 

tierungsprojekten über je ein Semester, in drei verschiedenen Fachbereichen vor. Diese Bereiche 

sind Landschaftsarchitektur, Umweltplanung und Ökologie. Nach diesen drei Semestern schließt 

ein Vertiefungsprojekt über zwei Semester in einem dieser drei Bereiche an. In einem Orien- 

tierungsprojekt werden den Studenten, neben den fachlichen Inhalten, die Grundlagen des 

Wissenschaftlichen Arbeitens vermittelt. Dazu zählt beispielsweise das Erlernen der Fähigkeiten 

des richtigen wissenschaftlichen Schreibens, des richtigen Zitierens oder das Erstellen eines 

Literaturverzeichnisses. Ebenso erlernen die Studierenden praktische Dinge wie Projektorgani- 

sation, das Ausarbeiten und Präsentieren von Referaten, das eigene Moderieren, Protokollieren 

sowie das Erfassen von Daten und deren Auswertung. Außerdem sollen die zuvor und begleitend 

theoretisch vermittelten Inhalte, Techniken, Methoden und Theorien in einem solchen Projekt 

praxisnahe Anwendung finden. Die Projektarbeit wird in einer Projektgruppe, in einem Plenum, 

geleistet. Die wesentlichen Inhalte des Projekts werden von den Teilnehmern selbstständig in 

Online-Modulen oder Gruppenreferaten erarbeitet. Ebenso gehört zur Projektarbeit die Durch- 

führung einer Exkursion und das Erstellen eines Projektberichts, welcher alle Arbeitsergebnisse des 

Projekts in einer abschließend, gemeinsam erarbeiteten, nach wissenschaftlichen Kriterien erstell- 

en Dokumentation zusammenfasst. 

Der vorliegende Projektbericht von Studenten des zweiten Semesters der Technischen Universität 

Berlin, wurde im Rahmen des Orientierungsprojekts Ökologie im Fachgebiet Klimatologie am 

Institut für Ökologie erstellt. Unter dem Thema MAKRO vs. mikro. Landschafts- und Gelände- 

klimatologie im Harzer Vorland wurden Grundlagen der Geländeklimatologie erarbeitet und am 

Beispiel des Geopark Harz. Braunschweiger Land. Ostfalen angewendet. 

Einleitung 

Christian Rüll, Cosima Seifert 

In der Geländeklimatologie als Teilgebiet der Klimatologie steht die „kleinräumige Modifikation 

des Großklimas durch die spezifischen Wechselwirkungen zwischen Relief bzw. Oberflächentyp 

(Wald, Feld, Stadt, etc.) und Atmosphäre“(BENDIX 2004: 5) im Fokus. Obwohl es sich nur um ein 

Teilgebiet handelt, gestaltet es sich bereits so umfassend, dass ein einsemestriges Projekt nicht 

mehr als einen Einblick geben kann. Um dennoch möglichst viele Erkenntnisse zu gewinnen, 

befassten sich die Projektteilnehmer mit einem speziellen Thema. Unter dem Titel MAKRO vs. 

mikro dienten die folgenden Fragestellungen zu dessen Erschließung. Was steckt hinter der 

Einteilung Makro-Mikro? Welche Phänomene gehören zur Makroskala, welche zur Mikroskala? 

Wie wirken sich makroklimatische Phänomene auf die Mikroskala aus? 

Der Projektbericht soll eine Synthese aus den Fragestellungen und den erzielten Erkenntnissen 

des Orientierungsprojekts liefern. Seine Strukturierung spiegelt den Arbeitsprozess von der 

6

Vorwort / Einleitung 

Grundlagenerarbeitung bis hin zur praktischen Messung und Auswertung der Ergebnisse wieder. 

Zum Einstieg erfolgt eine Betrachtung des Untersuchungsgebiets im Harz, wofür zunächst 

allgemeine topografische sowie klimatische Verhältnisse erläutert werden. Daraufhin werden im 

Kapitel Material und Methoden alle für die Messungen relevanten Klimaelemente und deren 

Auswirkungen im Gelände in Form von themen-spezifischen Ausarbeitungen erschlossen. 

Weiterhin geht es um das Messkonzept, die für die Exkursion zur Verfügung stehende 

Messausrüstung und die Vorstellung der ausgewählten Standorte. Der letzte Unterpunkt stellt 

den Bezug zum eigentlichen Thema des Projekts her. Es wird dargelegt, wie stark sich makro- 

klimatische Ereignisse auf das standortbezogene Mikroklima auswirken. Im dritten Kapitel 

werden die Messergebnisse und Standortbeobachtungen der Exkursion aufgearbeitet und daraus 

Erkenntnisse über die mikro-, meso- und makroskaligen Bedingungen und die damit ver- 

bundenen geländeklimatischen Phänomene für das Exkursionsgebiet gewonnen. Im abschlie- 

ßenden Fazit werden sämtliche Ergebnisse bilanziert und ihr Wert unter den gegebenen 

Voraussetzungen eingeschätzt, zum Beispiel im Hinblick auf den Messzeitraum. Ferner soll die 

Bedeutung des Projekts für das Fachgebiet Landschaftsplanung diskutiert werden. Weitere 

Arbeitsresultate, wie Protokolle, sind im Anhang zu finden. 

Abb. 1: Die Projektgruppe in Beienrode auf dem Gelände des Hauses der helfenden Hände (von linkshinten 

nach rechts-vorne: Marco, Cosima, Sebastian, Mareike, David, Cortina, Natascha, Britta, 

Lukas, Michael, Meline, Alexandra, Christian) 

7


1 Projektgebiet 


Das Projektgebiet ‚Rieseberger Moor’ liegt im Norden des Nationalen Geoparks Harz, Braun- 

schweiger Land, Ostfalen. In diesem Kapitel werden zunächst Definitionen für Geopark bzw. 

Nationalen Geopark genannt, die unterschiedlichen Landschaften des Geoparks beschrieben 

sowie eine Übersicht zur geologischen Entwicklung dieses Gebietes gegeben. 

Danach folgt die klimatologische Einordnung des Projektgebietes. Dafür wird zunächst ein 

Überblick zur Allgemeinen Klimatologie und der Klimatologie Europas gegeben und abschlie- 

ßend auf die besonderen Klimabedingungen des Harzes eingegangen. 

1.1 Beschreibung des Projektgebiets 


Ein Geopark bezeichnet einen Raum, in dem sich eine große Anzahl überregional bedeutender, 

seltener, geologischer und geomorphologischer Formationen und Geotope befinden. Geotope 

sind z.B. Steinbrüche, Höhlen, Seen, Ton- und Kiesgruben, Bergwerke und natürliche Auf- 

schlüsse. Geoparke haben den Schutz des geologischen Erbes, sowie die nachhaltige regionale 

Entwicklung zum Ziel, welches durch die Förderung eines naturnahen Tourismus (Geotourismus) 

und eine zeitgemäße Umweltbildung erreicht werden soll. Städte, Gemeinden, Landkreise, 

Landes- und Forstämter, Tourismusverbände, Institute, Museen, Firmen und Vereine schließen 

sich zusammen, um einer breiten Öffentlichkeit die geologischen Besonderheiten der Region 

zugänglich zu machen. Informationszentren und -stellen bieten umfangreiche Bildungsangebote. 

Es werden Landmarken herausgestellt und um die Geopunkte angeordnet. Landmarken sind 

weithin sichtbare Objekte in der freien Landschaft (Berggipfel, Halden, Fördertürme) oder 

besonders populäre Objekte, wie Burgen, Schlösser und Aussichtstürme. Wege und Geopfade/ 

Geo-Routen, führen den Besucher entlang der Geopunkte (FREILICHT- UND ERLEBNISMUSEUM 

OSTFALEN (FEMO E.V.) UND REGIONALVERBAND HARZ E.V. 2012). 

Seit dem Jahr 2002 vergibt die GeoUnion Alfred-Wegener-Stiftung in Berlin das Gütesiegel 

„Nationaler GeoPark in Deutschland“ an Geoparks, die einem besonders hochwertigen Qualitäts- 

standards gerecht werden (FREILICHT- UND ERLEBNISMUSEUM OSTFALEN (FEMO E.V.) 2012). In 

Deutschland wurden bisher 13 Geoparks mit dem Prädikat Nationaler Geopark ausgezeichnet. In 

Abb. 2 sind diese hellgrau unterlegt. Sowohl auf europäischer, wie auch auf weltweiter Ebene, 

sind Geoparks in Netzwerken zusammengeschlossen. Dem Europäischen Geopark Netzwerk 

(EGN) gehören derzeit 50 Geoparks aus 19 europäischen Ländern an. Das Global Network of 

National Geoparks (GNN) der UNESCO hat derzeit Mitglieder von 88 Geopark-Regionen aus 27 

Ländern, darunter auch sechs Regionen aus Deutschland, z.B. aus der Region Harz. Braun- 

schweiger Land. Ostfalen (GEOUNION 2012). 

8

Abb. 2: Übersichtskarte der nationalen Geoparks in Deutschland (GEOUNION 2012) 

1.1.1 Landschaften des Geoparks Harz: Braunschweiger Land, Ostfalen 

Projektgebiet 

Der Nationale Geopark Harz . Braunschweiger Land . Ostfalen umfasst ein Gebiet von ca. 80 km 

in Ost-West-Erstreckung (Breite des Harzes) und 120 km Länge in Nord-Süd-Erstreckung, 

zwischen Wolfsburg im Norden, Seesen im Westen, Eisleben im Osten und Nordhausen im 

Süden. Er liegt auf dem Gebiet dreier Bundesländer: Niedersachsen, Sachsen-Anhalt und 

Thüringen (ZEELMER et al. 2009: 5). Innerhalb des Geoparks vollzieht sich ein naturräumlicher 

Wechsel von der Geestniederung des Aller-Flachlandes über das reich gegliederte ostfälische 

Hügelland bis hin zum Harzer Mittelgebirge. 

Der Harz ist das nördlichste Mittelgebirge in Deutschland. Er verläuft 80 km in West-Nord- 

West/Ost-Süd-Ost Richtung, diese Ausrichtung wird europaweit als herzynisch bezeichnet 

(ZEELMER et al. 2009: 5). Der Harz erhebt sich, von Norden aus gesehen, wie ein von Ost nach 

West ansteigender Keil aus der norddeutschen Tiefebene. Der Harz wird als gekippte Scholle 

(oder auch Pultscholle) bezeichnet, da er eine nach Nordosten fallende Gestalt aufweist (KNOLLE 

et al. 1997: 12). 

Von Osten kommend (bei Mansfeld) erhebt sich sanft ansteigend eine leicht wellige, mit aus- 

ladenden Flusstälern geprägte Offenlandschaft mit Äckern, Grünflächen und Streuobstwiesen bis 

zu einer Höhe von 400 m ü. NN. Bei Harzgerode beginnt der Unterharz, der sich bis zu 600 m ü. 

NN erhebt. Hier ist eine Bewaldung mit Buche, Eiche, Bergahorn und Fichte vorzufinden. Der 

Oberharz steigt bis zu 700 m ü. NN an. Er ist geprägt von Hochflächen, Bergwäldern, Bergwiesen, 

9


Kerbtälern und Seen. Der ehemalige Bergbau hat diese Landschaft durch die künstlich angelegten 

Grabenläufe und Stauseen stark geprägt. (z.B. der Oderteich, Wormkesperre). Der Oberharz fällt 

nach Norden, Westen und Süden schnell in die umgebene Tiefebene ab. Der Hochharz liegt fast 

mittig, etwas nach Norden verschoben, im Oberharz. Der Brocken ist mit 1.142 m ü. NN der 

höchste Berg des Harzes. Die am Brockenhang liegenden Hochmooren sind Quellgebiete der 

Ecker und Ilse, der Bode und der Oder (ZEELMER, H. et al. 2009: 5 f.). 

Die Karstlandschaft Südharz verläuft von Seesen bis Eisleben, entlang des westlichen und 

südlichen Harzrandes. Karstlandschaften sind oberirdische Geländeformen in Karbonatgestein, 

die durch Verwitterungen entstanden sind. Charakteristika sind, neben den löslichen Gesteinen 

und den spezifischen Oberflächenformen, die unterirdischen Entwässerungssysteme (FU BERLIN 

2006). Sie ist geprägt von Gipsgestein und schroffen Dolomitklippen. Durch die hohe Wasser- 

löslichkeit des Gesteins entstanden Erdfälle, Höhlen, Versickerungsstellen, Trockentäler und 

Karstquellen. Unzählige Hohlräume prägen den Untergrund und stürzen immer wieder ab. Der 

Ostrand des Harzes zwischen Sangershausen und Hettenstedt, Mansfeld und Eisleben ist geprägt 

von 800 Jahren Bergbau und die dafür typischen Schlacke einstiger Kupfer -und Silberbergbaus. 

Dort befinden sich ca. 2000 Halden unterschiedlicher Formen und Größen. 

Zwischen dem südlichen Harzrand, den Höhenzügen der Windleite und dem Kyffhäuser und 

zwischen Nordhausen bis nach Artern, befindet sich die von der Helme durchflossene Senke 

‚Goldene Aue’. Der Name rührt von der gold-gelben Farbe des reifen Korns und der Stoppelfelder 

her. Diese Region steht für die hohe Fruchtbarkeit der Böden. Sie zählt zu den ertragsreichsten 

Gebieten Deutschlands (ZEELMER et al. 2009: 7). 

Nördlich des Harzes schließt das hügelige Braunschweiger Land an, das dann in das nord- 

deutsche Flachland übergeht. Aus dem Flachland ragen lang gestreckte oder schildförmig 

aufgewölbte Salz-Sattel, die sich durch langsame Aufwärtsbewegung des Salzes bildeten: die 

ostfälische Hügellandschaft. Diese Salzstrukturen verlaufen in zwei Richtungen. Im östlichen Teil 

überwiegt die Ausrichtung parallel zur Erstreckung des Harzes (herzynische Richtung): Allter- 

talgraben, Dorm, Elm, Asse-Heeseberg Zuges, Fallsteins, Huys Harlys und Lichtenberge. 

Im westlichen Teil dominiert eine Nord-Süd Ausrichtung (rheinische Richtung): Hainberge, 

Oderwald Oesel, Lutter Sattel (ZEELMER et al. 2009: 7). Das Untersuchungsgebiet befindet sich im 

Norden des Harzvorlandes, im Naturschutzgebiet Rieseberger Moor. 

Die nördliche Grenze des Geoparks bildet das Allertal als Übergang vom Harzvorland zum 

norddeutschen Flachland. Die Flechtinger Scholle liegt etwa 60 km nördlich, parallel zum Harz 

ausgerichtet und taucht wie der Harz nach Südwesten ab. Die nördliche Lössgrenze verläuft in 

West-Ost Richtung (ZEELMER et al. 2009: 9). 

Das nördlich von Königslutter gelegene Naturschutzgebiet Rieseberger Moor, hat eine Größe von 

145 ha. Der Niedermoorbereich des Rieseberger Moors weist einen bis zu drei Meter mächtigen 

Torfkörper, die Gesamtheit aller Torfschichten, auf. Typisch sind ausgedehnte Bruchwaldkom- 

plexe, die mit Birken und Schwarzerlen bestanden sind. In der Randzone stehen Eichen, die die 

Nähe von Mineralböden anzeigen, Weidengebüsche und kleinflächig Quellsümpfe mit der 

10

Projektgebiet 

Stumpfblütigen Binse. Neben mesophilem und feuchtem Grünland, Großseggenriede, sowie 

Röhrichten und Hochstaudenfluren, beinhaltet das Gebiet auch eine trockene Heidefläche und 

kleinräumig Magerrasen. Im Zentrum der Moorfläche ragt eine 7 m hohe Sandinsel heraus. 

Hervorzuheben ist die besondere biogeographische Lage, die sich aus der Grenzlage des Gebiets 

zwischen Tief- und Hügelland sowie aus der Übergangslage zwischen subatlantischem und 

subkontinentalem Klima ergibt. So wachsen im Gebiet einige Pflanzenarten, die hier am Rand 

ihrer regionalen Verbreitungsgrenze vorkommen, wie z.B. Faden-Segge, Kammfarn und 

Englischer Ginster (NLWKN 2012). 

Die Moorentwicklung des Rieseberger Moores setzte vor rund 7.000 Jahren v. Chr. ein. Das Moor 

bildete sich in einer etwa 1 x 1 km großen Landschaftssenke. Als Ursache kommt steigender 

Grundwasserstand infrage, möglicherweise gab es auch zeitweise offene Wasserflächen. Seit Mitte 

des 18. Jhd., bis zur Umwandlung in ein Naturschutzgebiet in den 1950er Jahren, erfolgte im Moor 

der Torfabbau. Das Rieseberger Moor ist ein gutes Beispiel der mittlerweile selten gewordenen, 

ungestörten Niedermoorgebiete. Die meisten Niedermoore wurden nach Entwässerung und 

Abtorfung in Wiesen und Weiden umgewandelt. Die größte Bedrohung heute geht von der 

Absenkung des Grundwasserstandes aus (REGION BRAUNSCHWEIG 2007). 

1.1.2 Geologische Entstehung des Harzes 

Im Erdaltertum (Paläozoikum bis vor ca. 400 Mio. Jahren) war die Region des Harzes von einem 

Meer bedeckt, auf dessen Grund sich Tonschiefer, Grauwacke, Kieselschiefer, Kalk und Quarzit 

ablagerten. Während der Gebirgsbildung in der Steinkohlenzeit (Karbon vor ca. 360–290 Mio. 

Jahren) wurde die Erdoberfläche zu Satteln und Senken gefaltet und aus dem Meer heraus- 

gehoben. Vor ca. 300 Mio. Jahren drangen Magmaströme durch Schwachstellen der Erdkruste ein, 

die nach Abkühlung als Granitmassive zurück blieben. Nachfolgende Abtragungsprozesse führ- 

ten zu einer Einebnung und Absenkung des Gebirges, das in der Zechsteinzeit (vor ca. 250 Mio. 

Jahren) wiederholt vom Meer überflutet wurde. Zuflüsse aus Skandinavien und anderen Festland- 

gebieten brachten umfangreiches Sedimentmaterial mit, welches in wechselnden Schichten 

Ablagerungen von Salzen und Gips bildete. Spannungen in der Erdkruste waren Auslöser für die 

im Trias (vor ca. 220 Mio. Jahren) beginnenden und bis zum Tertiär (vor ca. 70 Mio. Jahren) 

anhaltende so genannte "saxonische Gebirgsbildung". An Schwachstellen gebrochene Erdschollen 

gerieten in Bewegung. Während einige Schollen sich absenkten, wurden andere herausgehoben. 

Durch horizontale Bewegungen kam es zur Überschiebung von Erdschollen. Die "Harznordrand- 

störung" war maßgebend für das Herausheben des Harzes. Weil der Harz sich dabei gleichzeitig 

nach Norden bewegte, wurden die jüngeren Ablagerungen am Nordrand steil aufgerichtet und 

teilweise überkippt. Durch das Überschieben erhielt die Pultscholle des Harzes ihre Neigung in 

Nordwest/Südost-Richtung. Während des Tertiärs, unter subtropischem Klima, sorgten 

Abtragungsprozesse zur Einebnung des Gebirges. Das widerstandsfähigere Granitgestein wurde 

freigelegt und bildet heute die Harzgipfel. Es entstanden die Harzhochflächen. Im Quartiär (ab 

vor ca. 2 Mio. Jahren) kühlte sich das Klima ab. Flüsse schnitten sich in die Harzhochflächen ein 

und es entstanden die Täler von Bode und Selke. Während der Elster-Eiszeit berührten die Eis- 

massen nur einen kleinen Teil des Unterharzes. Die Eismassen der Saale-Eiszeit kamen bis an den 

11


Harznordrand. Die Ablagerungen der Gletscher und ihre Schmelzwasser sind heute Basis für 

Kies- und Sandabbaue im nördlichen Harzvorland und in der goldenen Aue. Beim Abschmelzen 

des Eises entstanden die Urstromtäler Großer Bruch und Allertal. Die im Eis mitgeführten 

Geschiebe (Granite, Porphyre, Gneise und Sandsteine) wurden unter dem Gewicht des Eises 

gegeneinander und über den Untergrund geschliffen. Sande lagerten sich in Form von Löss ab 

und bildeten die mineralstoffhaltige Grundlage für die fruchtbaren Schwarzerden (FREUNDESKREIS 

SELKETALBAHN E.V. 2012; MÜLLER 2009: 12 f.; HANLE 2009: 8 f.). 

1.2 Regionalklima Harz 


Bevor in diesem Kapitel auf das Regionalklima sowohl Mitteleuropas, als auch des Harzes, wird 

die Klimatologie im Allgemeinen beschrieben. Klimatologie ist die Lehre vom Klima und befasst 

sich mit dem Zustand der Atmosphäre und der darunter liegenden Erdoberfläche. Der Begriff 

Klima bezeichnet eine, von der mittleren Sonnenneigung abhängige Erwärmung der bodennahen 

Atmosphäre. Die Neigung ist durch die geografische Breite bedingt und führt dazu, dass 

großräumig in Klimazonen unterschieden wird (SCHÖNWIESE 2008: 11 ff.). 

Klima ist somit der Zustand an einem Ort, der durch den Raum und die Zeit bestimmt wird. Der 

Raum umfasst die Geographie (z.B. Relief.) und die damit verbundene Betrachtungsebene, die das 

Klima in Mikro-, Meso- und Makroklima einteilen. Das Mikroklima kennzeichnet sich durch 

Wettererscheinungen in einem Längenbereich < 2 km aus, wohingegen das Mesoklima einen 

Bereich von 2-2000 km und das Makroklima einen Bereich > 2000 km abdeckt. Die Zeit schließt 

den Wetter- und Witterungsablauf ein, der sich durch die Klimaelemente Temperatur, Luftdruck, 

Luftfeuchtigkeit, Niederschlag und Wind beschreiben lässt. Des Weiteren beeinflussen Klima- 

faktoren die Klimaelemente. Zu diesen Klimafaktoren zählen die geographische Breite und die 

Land- Wasserverteilung (LAUER & BENDIX 2004: 10 ff.). 

Um auf das Klima im Harz eingehen zu können, soll im Folgenden das vorherrschende Klima in 

Mitteleuropa beschrieben werden. 

1.2.1 Regionale Klimatologie Mitteleuropas 

Ausschlaggebend für das Klima in Europa ist die geografische Lage und somit die Lage in der 

gemäßigten Zone. Gekennzeichnet ist diese durch den rhythmischen Ablauf der Jahreszeiten und 

durch die Westwinde, da der Anteil dieser ganzjährig überwiegt. Grund dafür ist das Luftdruck- 

gefälle zwischen den niedrigen und hohen Breiten, unter Einwirkung der Corioliskraft (Drehung 

der Erde um die eigene Achse). Daraus ableitend liegt Mitteleuropa im Feuchtklima, da der vom 

Meer kommende Westwind Feuchtigkeit mitbringt. Somit findet in Mitteleuropa ein Übergang 

vom Maritim- zum Kontinentalklima statt. Das bedeutet, dass nach Osten hin die Niederschlags- 

mengen abnehmen und die Temperaturschwankungen zunehmen. Die Klimadiagramme in Abb. 

3 verdeutlichen diesen Übergang. Regelmäßige, lange Trockenzeiten fehlen, da zu allen 

Jahreszeiten Niederschläge fallen (BENDIX & LAUER 2004: 235 ff.). Regionen wie der Harz, weisen 

jedoch spezifische Klimaeigenschaften auf, auf die im Folgenden näher eingegangen wird. 

12

Abb. 3: Klimadiagramme der Gemäßigten Zone (verändert nach FORKEL 2009) 

1.2.2 Klima Harz 

Projektgebiet 

„Durch seine exponierte Lage ist der Harz auch in klimatischer Hinsicht eine Besonderheit“ 

(KNOLLE et al.: 22). Diese Aussage kann durch die Höhenlage und die Lage zur Hauptwind- 

richtung, die die entscheidenden Klimafaktoren sind, begründet werden. Die Nordwest-Südost- 

Ausdehnung des Harzes zwingt den Westwind das Gebirge zu übersteigen. Der dadurch 

ausgeprägte Luv-Lee-Effekt und der damit verbundenen Stau- und Föhnprozess sorgen für die 

entscheidenden Einflüsse auf die Klimaelemente. Das führt dazu, dass unterschiedliche 

Luftmassen die Wetterverhältnisse bestimmen und somit das Klima des Harzes von anderen 

Mittelgebirgen abweicht. Die nachfolgende Ausführung verdeutlicht die Auswirkungen auf die 

einzelnen Klimaelemente durch den Harz (ebd.). 

Grundsätzlich nimmt mit zunehmender Höhe ü. NN, aufgrund des geringeren Luftwiderstandes, 

die Windgeschwindigkeit zu. Daneben wirkt im Harz, wie bereits erwähnt, die Lage zur 

Hauptwindrichtung als lokaler Faktor. Die Luftmassen strömen den Harz aus westlicher Richtung 

an, stauen sich auf westlicher Seite des Harzes und steigen auf. Die Folge ist, dass die 

Windgeschwindigkeit verstärkt wird. Beispielhaft kann hier die Windgeschwindigkeit des 

Brockens mit einem Jahresdurchschnitt von 10,8 m/s und die von Wernigerode im Unterharz auf 

östlicher Seite (240 m ü. NN) mit 3,6 m/s verglichen werden. Deutlicher wird der Einfluss der 

Lage bei der Betrachtung der Windrichtung. Wo auf westlicher Seite die Westwinde überwiegen, 

strömt der Wind in Wernigerode zunehmend aus nordwestlicher Richtung (WINDFINDER.COM 

GMBH & CO. KG 2012). Die gestauten Luftmassen werden um den Westharz und seinen Erhö- 

hungen herum geführt und strömen vermehrt aus nordwestlicher Richtung in den Ostharz und 

das Harzvorland. Auf der Luv-Seite des Harzes wird der Wind verstärkt und ablenkt, wohingegen 

auf der Lee-Seite neben der Abschwächung des Windes auch eine Änderung der Windrichtung 

stattfindet. Westliche Winde sind aber auch im Ostharz und im Harzvorland zu messen, da durch 

die Ausrichtung der Talrinne nach Osten hin abfallende Winde sich diesem Verlauf anpassen. 

Auswirkungen auf die Bewölkungsverhältnisse, sowie Strahlungs- und Luftfeuchtigkeits- 

verhältnisse, lassen sich anhand des Stau- und Föhnprozesses erklären. Beim Aufsteigen der Luft 

im Westharz kühlt sich diese zunächst ab, bis das Kondensationsniveau erreicht ist und die 

relative Luftfeuchte 100 % beträgt. Die Luft kann den Wasserdampf nicht weiter behalten und es 

13


kommt zur Wolkenbildung. Die Luft steigt solange auf, bis sie am Bergkamm angekommen ist. 

Von dort aus sinkt sie ab, erwärmt sich und die Wolken lösen sich auf (DWD 2012). 

Das bedeutet, dass die Bewölkung auf der Luv-Seite des Harzes viel stärker ausgeprägt ist. 

Folglich sind Luftfeuchtigkeit, Bedeckungsgrad und die Anzahl der trüben Tage höher. Zum 

einen kann daraus geschlussfolgert werden, dass die Sonneneinstrahlung geringer ist. Zum 

anderen kommt es zur Niederschlagsbildung, da die Luft die Feuchte beim Aufstieg nicht weiter 

halten kann. Mehrere Klimadiagramme (LÜBKER 2009), basierend auf den Daten des Deutschen 

Wetterdienstes, und veröffentlichte Messungen (GLÄSSER 1994: 271 ff.) zeigen, dass die Nieder- 

schlagsmenge nach Osten des Harzgebietes im Durchschnitt bis zu 50 % abnehmen. Durch die 

Abb. 4 und 5 kann dieser Unterschied in der Niederschlagsmenge veranschaulicht werden, wobei 

die beiden Orte in der Luftlinie nur ca. 38,5 km auseinander liegen. Als Vergleichswert sind hier 

blaue Bänder verwendet worden, die deutsche Durchschnittswerte wiedergeben. 

14 

Abb. 4: Niederschlag - Braunlage (LÜBKER 2009)

Abb. 5: Niederschlag - Harzgerode (LÜBKER 2009) 

Projektgebiet 

Bei den Temperaturverhältnissen ist zu erwähnen, dass sich bezugnehmend auf den Stau- und 

Föhnprozess, im Winter große Unterschiede zwischen den Gebieten des Harzes und seinem 

Vorland nicht erkennen lassen. Das liegt daran, dass es auf Grund der Abnahme der Bewöl- 

kungsverteilung nach Osten hin zu einer stärkeren Ausstrahlung der Wärme kommt und sich 

diese Gebiete schneller abkühlen, als es im Westharz der Fall ist. Im Sommer verursacht die 

geringe Einstrahlung jedoch eine schwächere Erwärmung der Hochlagen gegenüber den mitt- 

leren Lagen und dem Harzvorland (GLÄSSER 1994: 107 ff.). 

1.2.3 Schlussfolgerung 

Das Klima des Harzes wird nicht alleine durch seine Höhengliederung bestimmt. Die 

geographische Lage in Europa und die Nordwest-Südost-Ausrichtung sind wichtige Klima- 

faktoren. Auf der Hauptluvseite des Harzes sind die Klimaelemente Bewölkung, Niederschlag und 

Luftfeuchtigkeit größer, die Sonnenscheindauer und Strahlung kleiner als in den Hauptlee- 

gebieten. Damit erklären sich Klimaunterschiede zwischen dem Westharz und dem Ostharz/ 

Harzvorland. 

15


2 Material und Methoden 

Mareike Teske 

In diesem Kapitel werden die Referate der Projektteilnehmer vorgestellt. Diese wurden zu Zweit 

oder Alleine erarbeitet und in einem 20 minütigem Vortrag den anderen Projektteilnehmern 

vorgestellt. Das Übergeordnete Thema dieser Aufgabe sind die Klimaelemente. Klimaelemente 

sind messbare Einzelerscheinungen die zur Charakterisierung eines Klimas an einem bestimmten 

Ortes beitragen. Die Ausarbeitungen sollen, für die in Kapitel 2.2 beschriebenen Feldmessungen 

im Harzer Vorland als Grundlage dienen. 

2.1 Niederschlag 

Mareike Teske 

Das Kapitel 2.1 beschäftigt sich mit der Niederschlagsentstehung und -messung. Es wird zuerst 

kurz auf den Entstehungsort Wolke eingegangen. Danach folgen die Niederschlagsentstehungs- 

vorgänge Koagulation und Depositionswachstum. Es wird ein Einblick in die verschiedenen Mess- 

techniken gegeben und abschließend,im Bezug auf die Exkursionswoche auf das Regionalklima 

Harz am Beispiel des "Regenfänger Harz" eingegangen. 

2.1.1 Wolken 

Wolken entstehen durch Kondensation und Deposition von Wasserdampf in der Atmosphäre. Sie 

bestehen aus kleinen Wassertröpfchen (Wasserwolken),Eiskristallen (Eiswolken) oder aus einer 

Mischform (Mischwolken). Durch die geringe Fallgeschwindgkeit der Wolkenteilchen, resultie- 

rend aus dem geringen Gewicht, werden die Teilchen in der Schwebe gehalten (WEISCHET & 

ENDLICHER 2008). Es gibt verschiedene Wolken und Wolkenstockwerke (Abb. 6). 

16 

Abb.6: Übersicht über die Wolkengattungen und wichtigen Wolkenarten (WEISCHET & ENDLICHER 2008) 

2.1.2 Niederschlagsentstehung 

Niederschlag entsteht dann, wenn die Wolkenteilchen groß genug werden, um gegen die Schwer- 

kraft oder den Aufwind anzukommen und aus der Wolke ausfallen. Ob der Niederschlag an der 

Erdoberfläche ankommt und in welcher Form, hängt von der Lufttemperatur, den Auf- oder

Material und Methoden 

Abwinden und dem Sättigungsdefizit ab. Der Größenunterschied zwischen Wolken- und Regen- 

tropfen liegt in ruhender Atmosphäre bei ca. 100µm. Die Tab. 1 soll die Größenunterschiede noch 

einmal verdeutlichen (LAUER, W. & J. BENDIX 2004). Um Niederschlag zu produzieren, ist also ein 

Wachstum von Wolkenteilchen nötig. Hier gibt es zwei Arten der Niederschlagsbildung. 1. 

Koagulation von Wolkentröpfchen, diese findet in den Unteren und Mittleren Wolkenstock- 

werken statt und 2. durch die Eisphase mit Depositionswachstum, welches sich in den 

Mischwolken im mittleren und hohem Wolkenstockwerk abspielt(WEISCHET & ENDLICHER 2008). 

Tropfendurchmesser [μm] Fallgeschwindigkeit [m∙s -1 ] 

Großer Regentropfen 5000 8,9 

Kleiner Regentropfen 1000 4,0 

Feiner Regen 500 2,8 

Niesel 200 1,5 

Großer Wolkentropfen 100 0,3 

Gewöhnlicher Wolkentropfen 50 0,076 

Kleiner Wolkentropfen 10 0,003 

Tab. 1: Abgrenzung von Wolken- und Regentropfen in einer ruhenden Atmosphäre und Fallgeschwindig 

keit (verändert nach LAUER &BENDIX 2004) 

Koagulation 

Unter Koagulation versteht man den Zusammenschluss von Wassertröpfchen durch Kollision 

(Zusammenstoß) und Koaleszenz (Ineinanderfließen, Anhaften) (LAUER 2004). Der Prozess der 

Koagulation ist nur in reinen Wasserwolken möglich. In der Regel entstehen Niesel oder klein- 

tröpfiger Niederschlag. Wichtig für die Koagulation, sind die „kolloide Labilität“ und die Koagu- 

lationsstrecke. Unter kolloid-labil versteht man das Tropfenspektrum in einer Wolke, dass große 

Tröpfchen mit einem Durchmesser von ca. 36 µm sowie kleine Tröpfchen aufweist. Durch diesen 

Größenunterschied kommt es zu unterschiedlichen Fall- oder Steiggeschwindigkeiten. Durch die 

sich schneller bewegenden großen Tröpfchen, kann es eher zu Zusammenstößen kommen. Die 

durch die Koagulation entstandenen großen Tropfen haben nun eine höhere Wahrscheinlichkeit 

als Niederschlag an der Erdoberfläche anzukommen (WEISCHET & ENDLICHER 2008). Die Koa- 

gulationsstrecke ist abhängig von der Vertikalstreckung der Wolke. Bei einer Wolke ohne Auf- 

trieb, muss die Wolke ca. 1000m mächtig sein, damit die Tropfen groß genug werden und es zu 

Niederschlag kommt. 

Nieselregen 

Ruhige Wolken kommen im tiefen Wolkenniveau vor und werden selten mächtiger als 1000 m. 

Bei ruhigen Wolken kann es zu Nieselregen kommen. Findet Auftrieb in der Wolke statt, ist es für 

die Tröpfchen nicht möglich gegen den Aufwind anzukommen und es fällt kein Niederschlag. 

Ausnahmen bilden hier die Wolken über dem Meer und in den Tropen, wo wasserdampfreichere 

Wolkenluft existiert (ebd.). 

17


Platzregen 

Bei Wolken mit aufsteigendem Wind, müssen die Tröpfchen an Größe gewinnen, um gegen den 

Aufwind anzukommen. Bei einer Größe von 5 mm zerplatzen die Tröpfchen allerdings in kleine 

Tröpfchen. In einer Wolke mit 8 m/s wachsen Tropfen immer einige Male über ihr Vermögen an 

und zerplatzen wieder. Dadurch reichert sich die Wolke mit Tropfen an, die kurz vor ihrer 

Maximalgröße stehen und das Wassergewicht in der Wolke nimmt zu. Wenn der Auftrieb 

abnimmt, fällt ein starker Regen mit großer Tropfendichte und großen Tropfen zu Boden, der 

sogenannte Platz- oder Starkregen (ebd.). 

Depositionswachstum 

Niederschlagsbildung durch das Depositionswachstum ist nur in Mischwolken möglich, in denen 

unterkühlte Wassertröpfchen und Eiskristalle zusammen vorkommen (WEISCHET & ENDLICHER 

2008). Die Mischwolken können in den Mittleren Breiten im Sommer bis zu 5-6 km hoch sein 

und müssen über die Eiskeimgrenze reichen. Aus diesem oberen Teil der Wolke, der bis zu -40 °C 

aufweisen kann, gelangen große Eispartikel in die tiefere Schicht der Wolke (LAUER 2004). In 

diesem Mischverhältnis kommen deutlich mehr Kondensationskerne vor, als Depositions- oder 

Eiskerne (WEISCHET & ENDLICHER 2008). Durch den niedrigen Sättigungsdampfdruck über den 

Eisteilchen, kann eine Deposition mit dem vorhandenen Wasserdampf stattfinden und die 

Wassermoleküle der Wassertropfen werden von den Eisteilchen angezogen. Die Eisteilchen 

wachsen an, dadurch verringert sich die Anzahl der Wasserteilchen (LAUER 2004). 

Regen 

Eisteilchen können größer werden als Wasserteilchen und so ist es möglich, dass höhere Regen- 

summen an der Erdoberfläche ankommen. Die Temperaturschichtung in der unteren Tropo- 

sphäre entscheidet, ob der Niederschlag in flüssiger oder fester Form ausfällt und am Boden 

eintrifft (LAUER 2004). 

Graupel oder Hagel 

Aus den Eisteilchen bilden sich durch das Ankristallisieren der ankommenden Wassermoleküle 

verzweigte Schneekristalle. Wenn die Schneekristalle die Größe von 1mm erreicht haben, nimmt 

die Fallgeschwindigkeit gegenüber den Wasserteilchen zu und die Vergraupelung oder Schneeflo- 

ckenbildung ersetzt das Depositionswachstum. Wenn unterkühlte Wassertröpfchen an Schnee- 

kristallen gefrieren, wird Erstarrungswärme freigesetzt. Bei tiefen Temperaturen und geringer 

Auftriebsbewegung können die Wassertröpfchen beim auftreffen sofort zu Eis kristallisieren und 

es entsteht Reifgraupel. Sind die Temperaturen nicht tief genug, die Bewegung in der Wolke aber 

stärker, kommt es erst zur Umschließung des Schneekristalls mit Wasser, welches nicht sofort 

gefriert. Gefriert das Wasser um den Schneekristall und bildet eine glatte Oberfläche, ist Frost- 

graupel entstanden. Bei besonders starken Bewegungen in der Wolke, wachsen diese Graupel- 

körner zu Hagelkörner an, da eine längere Strecke absolviert wird, in der sich immer wieder 

Wasserteilchen um das Korn legen können (WEISCHET & ENDLICHER 2008). 

18

Schnee 


Schneeflocken entstehen in Mischwolken mit wenig Aufwind und einer großen Zahl an Eis- 

keimen. Damit Schneeflocken entstehen können, müssen sich mehrere Schneekristalle verbinden. 

Dies geschieht mit Hilfe von nicht sehr stark unterkühlten Wassertröpfchen, die sich an einem 

Schneekristall anlagern. Durch die Temperatur die nahe dem Gefrierpunkt liegt, gefrieren die 

Wasserteilchen nicht sofort und so kann sich ein zweites Schneekristall an dem Wasserteilchen 

anlagern. Große Schneeflocken entstehen, wenn weitere Schneekristalle eine Bindung eingehen. 

Ist die Temperatur niedriger, gefrieren die Wassertröpfchen schneller und weniger 

Schneekristalle können sich verbinden. Es entsteht Pulverschnee. Kältere Temperaturen bedeuten 

demzufolge nicht größere Schneeflocken (ebd.). 

2.1.3 Niederschlagsmessung 

Das Maß des Niederschlags, ist die Menge des Niederschlagwassers, dass an einem Ort der Erd- 

oberfläche, in einem bestimmten Zeitintervall gemessen wird (ebd.) Es gibt verschiedene Formen 

der Niederschlagsmessung, welche im Folgenden kurz erläutert werden. 

Totalisatoren sind Messgeräte, die den Niederschlag über einen langen Zeitraum messen (z.B 1 

Monat oder 1 Jahr) und vor allem in schwer zugänglichen Gebieten aufgestellt werden. Eine 

dünne Ölschicht verhindert das Verdunsten des Niederschlagswassers (STOLZENBERGER-RAMIREZ). 

Es gibt unter den Totalisatoren, den sogenannten Hellmann-Regenmesser. Dieser wird in ca. 1-1,5 

m Höhe angebracht und besteht aus einem Auffangzylinder mit einer genormten Öffnungsfläche 

von 200 cm² und einer Kanne, in der das Niederschlagswasser gesammelt wird. Der Inhalt wird 

alle 12 bis 24 Stunden gemessen. In den kalten Jahreszeiten wird der Niederschlagsmesser beheizt, 

um festen Niederschlag, wie Schnee oder Hagel besser messen zu können. Die Temperatur ist 

dabei gering, um Verdunstung zu vermeiden. Durch starken Wind kann es jedoch zu Messfehlern 

kommen (LAUER 2004). 

Registrierende Niederschlagsmesser verfügen über einen Schwimmer oder eine Wiegevorrich- 

tung. Bei der Niederschlagswippe wird das Wasser auf eine Kippschale geleitet, die ein Auffang- 

volumen von 0,1 mm aufweist. Ist die Kippschale voll, schlägt die Kippwaage um und löst damit 

einen Magnetschalter aus. Die 0,1mm werden dann zur bestehenden Messung addiert (ebd.). 

Mit einem Wetterradar können Niederschlagsmengen flächendeckend in einem Radius von ca. 

100 km um die Radarantenne gemessen werden. Es werden ausgesendete Mikrowellen von Hyd- 

rometeoren reflektiert und mit Hilfe der Radarantenne aufgezeichnet. Die aufgezeichnete 

Intensität der Reflektion steht im direkten Zusammenhang mit der Regenrate. Allerdings ist diese 

Berechnung noch nicht sehr genau, da z.B. schmelzende Eisteilchen ein überproportionales 

Radarecho hervorrufen (ebd.). 

19


20 

Abb. 7: links: Hellmannregenmesser, rechts mit Kippwaage (Foto: RENTEL,W.). rechts: Totalisator am 

Schönwieskopf (Foto: MAG. CATHLEEN PEER) 

Es gibt verschiedene Faktoren, die die Messung beeinflussen können. So wird bei Wind weniger 

Niederschlag gemessen, als eigentlich fällt. Um die Auswirkung der Komponente Wind zu mini- 

mieren, könnte das Messgerät in den Boden einlassen werden. Allerdings ist hier eine Verfäl- 

schung der Messergebnisse durch Spritzwasser möglich. Ein geschützter Standort, könnte 

wiederum weniger Niederschlag bis zum Messgerät lassen. Des weiteren kann es zur Verdunstung 

von Niederschlagswasser kommen. 

2.1.4 Kategorisierung 

Niederschlag kann in verschiedenen Kategorien unterteilt werden. Betrachtet man den 

Aggregatzustand, so kann in flüssigen Niederschlag (z.B. Regen) und in festen Niederschlag (z.B. 

Schnee, Hagel) unterschieden werden. Die statische Einteilung erfolgt in Starkregen, 

Schneeschauer, Nieselregen, Dauerregen etc. Man unterscheidet des Weiteren zwischen 

fallendem Niederschlag (z.B. Regen, Schnee) und abgesetztem Niederschlag (Tau, Reif). Wenn 

man von zyklonalen (Warmfronten), konvektiven (Gewitter) oder orographischen 

(Steigungsregen) Niederschlägen spricht, handelt es sich um Niederschlagsgenese (WEISCHET & 

ENDLICHER 2008). 

2.1.5 Niederschlagsgenese 

Unterscheiden wird zwischen dem Orographischen-, Konvektiven- und Zyklonalen Niederschlag, 

welche im Folgenden genauer beschrieben werden. 

Orographischer Niederschlag 

Orographischer Niederschlag, auch Steigungsniederschlag genannt, ist eine Form des Nieder- 

schlags, der durch Hebung der Luft auf der Luvseite und in den Hochlagen eines Gebirges ausge- 

löst wird. Feuchte Luft wird durch Gebirge dazu veranlasst aufzusteigen. Die aufsteigende Luft 

kühlt sich ab und es entsteht Niederschlag. Die Wolke bleibt an dem Gebirge „hängen“, so leitet 

sich z.B. auch der Name „Regenfänger Harz“ ab. Die Luft auf der anderen Seite, der sogenannten


Lee-Seite ist meist trocken. In Deutschland wirkt der Harz als Klimascheide. Auf Grund des 

überwiegend vorkommenden Westwindes, kommt es im westlichen Teil des Harzes (Luv-Seite) 

zu deutlich höherem Niederschlag, als im Osten(siehe Abb. 8) (KOCH). 

Abb. 8: Harz als Klimascheide (o.A.) 

Konvektiver Niederschlag 

Bei konvektivem Niederschlag handelt es sich um eine kurze und starke Form von Niederschlag. 

Er entsteht durch starke Vertikalbewegung in der Wolke. Wenn durch Erwärmung bodennaher 

Luftmassen, eine instabile Luftschichtung entstanden ist, kommt es zum vertikalen Auftrieb mit 

entsprechender Kondensation. Voraussetzung ist aufsteigende Luft, die genügend Feuchtigkeit 

und somit ausreichenden Auftrieb besitzt (KOCH). 

Zyklonaler Niederschlag 

Wenn Kaltluftmassen und Warmluftmassen aufeinander treffen, wird die warme Luft zum Auf- 

steigen gezwungen und es entsteht Niederschlag. Die Luftmassen bewegen sich und so wandert 

auch der Niederschlag weiter (KOCH). Dieser Vorgang ist in Abb. 9 noch einmal verdeutlicht. 

Abb. 9 : Entstehung von Zyklonalen Niederschlägen an einer Kalt-/Warmfrontgrenze (KOCH) 

2.1.6 Ausblick auf die geländeklimatologische Feldmessung 

Die Exkursionswoche führt uns in den Harz. Hier befindet sich der Brocken mit 1142 m Höhe. Wie 

in Kapitel 5.1 bereits beschrieben, dient der Brocken als Klimascheide. Das Gebiet westlich vom 

Brocken ist durch den Orographischen Regen sehr niederschlagsreich. Während der Exkur- 

sionswoche, wird zur Messung des Niederschlags ein Totalisator verwendet. Dieser Totalisator 

verfügt über eine Kippwaage, welche die Messdaten digital aufzeichnet. Eine Interessante Frage- 

stellung wäre, in wie weit sich die Messungen an Wind geschützten oder Wind ausgesetzten 

Standorten verändern und ob die Vegetation Einfluss auf das Messergebniss nimmt. 

21


2.2 Lufttemperatur 

Cortina Feldmann, Cosima Seifert 

Um die physikalische Größe Lufttemperatur zu verstehen, muss zunächst die Definition 

betrachtet und diese anhand von Formeln hergeleitet werden. Des Weiteren gilt es, eine 

Abgrenzung zu anderen Klimaelementen wie Luftfeuchte und Niederschlag zu ermitteln um 

somit auch Zusammenhänge zu verdeutlichen. Inwieweit wird die Lufttemperatur von anderen 

Klimaelementen beeinflusst? Können sogar bei der Messung Rückschlüsse auf andere Beo- 

bachtungsgrößen der Klimatologie gehalten bzw. dadurch Prognosen für die Lufttemperatur- 

entwicklung formuliert werden? Wie wird die Lufttemperatur überhaupt gemessen? Der folgende 

Text soll Antwort auf diese Fragen geben. Es wird auf unterschiedliche Methoden bei der 

Messung eingegangen, die Auswertung von Daten wird beschrieben sowie die Bedeutung dessen 

erläutert. Außerdem sollen Kenntnisse über die Verteilung der Lufttemperatur in der Atmosphäre 

ebenso wie zur Entstehung von Temperaturinversionen vermittelt werden. 

Im Rahmen des Projekts Makro vs. Mikro – Landschafts- und Geländeklima im Harzer Vorland 

sollen zusätzlich Bezüge zu den Temperaturverhältnissen in der Region Harz hergestellt werden. 

2.2.1 Definition 

Temperatur im Allgemeinen beschreibt den Wärmeinhalt eines Körpers. Lufttemperatur ist das 

Maß für den Wärmezustand der Luft. Die Lufttemperatur im physikalischen Sinne ist eine 

Zustandsgröße, anhand dieser der thermodynamische Sachverhalt eines Systems bestimmt 

werden kann (KUTTLER 2009: 49). LAUER & BENDIX (2004) erklären die Lufttemperatur als Betrag 

der molekularen Bewegungsenergie in einem Luftkörper und leiten diese Definition aus der 

mechanischen Wärmetheorie ab. 

22 

2 

m�v 

2 

m�v 

T� 

2 

� 

3 3�k 

�k 

2 

T = Absolute Temperatur [K], m = Masse [kg], v = Molekulare Geschwindigkeit [m*s-¹], 

k = Boltzmann-Konstante 1,381*10-²³ [J*K-¹], m*v²/2 = Kinetische Energie der Molekularbewegung 

[kg*m²*s-¹ = J] 

Die Gasgleichung für trockene Luft ergibt Aufschluss über die Abhängigkeit der Lufttemperatur 

von Luftdruck und Luftdichte. 

p 

T � 

� � R 

T = Absolute Temperatur [K], p = Luftdruck [Pa = kg*m-¹*s-²], ρ = Luftdichte [kg*m-³], 

RL = Spezifische Gaskonstante trockener Luft, 287,05 [J*kg-¹*K-¹] 

Die Lufttemperatur stellt demzufolge neben dem Luftdruck und der Luftdichte eine wesentliche 

Beobachtungsgröße in der freien Atmosphäre dar (LAUER & BENDIX 2004: 70, 84). 

L 

(1) 

(2)


Nach LAUER & BENDIX (2004) IST NACH internationaler Vereinbarung (SI) die verwendete Einheit 

für Angaben zur Lufttemperatur Kelvin (K). Weiterhin in der Meteorologie angewandt ist die 

Einheit Grad Celsius (°C). Ausnahmen sind hier die USA und Groß Britannien, deren Messungen 

in Grad Fahrenheit (°F) angegeben werden. In allen drei Skalen sind Fixpunkte festgelegt worden 

(siehe Tab. 2). Der Nullpunkt in der Celsius-Skala ist die Schmelztemperatur von Eis (0 °C) und 

der zweite Fixpunkt ist der Siedepunkt von Wasser (100 °C). 

In der Tab. 2 ist zu erkennen, dass nur für die Kelvin- und die Celsius-Skala dieselben Fixpunkte 

gelten. Sie liegen genau 100 Einheiten auseinander. Der Aufbau der Kelvin-Skala ist so, dass die 

tiefste Temperatur (der absolute Nullpunkt mit keinerlei Bewegungsenergie der Moleküle) 0 

Kelvin (-272,15 °C) beträgt. Für die Umrechnung gilt daher: T [°C] = T [K] - 273,15. Der Vorteil 

einer Kelvin-Skala ist, dass nur positive Temperaturen vorkommen (physikalische Sonderfälle 

nicht beachtet), welches die Berechnung erleichtert (WEISCHET & ENDLICHER 2008: 102; LAUER & 

BENDIX 2004: 70 ff.; ZMARSLY et al. 2007: 38). 

Temperatur des schmelzenden 

reinen Eises 

Temperatur des siedenden reinen 

Wassers bei einem Luftdruck von 

1013,25 hPa 

Celsius-Skala Kelvin-Skala Fahrenheit-Skala 

0 °C 273,15 K 32 °F 

100 °C 373,15 K 212 °F 

Tab. 2: Skalen mit Fixpunkten (verändert nach DEUTSCHER WETTERDIENST 2012) 

2.2.2 Messung 

Die Messung der Lufttemperatur findet mit einem Thermometer oder Messfühler statt, welche im 

Wärmegleichgewicht mit der Luft sein müssen. Der Energietransport zwischen dem Messkörper 

und der Luft soll ausgeglichen sein, damit das Thermometer die gleiche Temperatur wie die Luft 

hat. Um dies zu erreichen, weisen WEISCHET & ENDLICHER (2008) sowie LAUER & BENDIX (2004) 

darauf hin, dass die Lufttemperatur unter Ausschluss aller Strahlungseinflüsse gemessen wird. 

Das bedeutet, dass die wahre Lufttemperatur die Schattentemperatur ist (WEISCHET & ENDLICHER 

2008: 101). Außerdem muss das Thermometer gut ventiliert sein und außerhalb der „bodennahen 

Luftschicht“ (ebd.: 102) in einer Höhe von 2 m über dem Erdboden angebracht werden. Der Grund 

dafür ist, dass in der bodennahen Luftschicht die Lufttemperatur und auch andere 

klimatologische Parameter extreme Änderungen auf kleinster Fläche aufweisen. Von großem 

Interesse und charakteristisch sind diese Werte allenfalls mikroklimatologisch, makroklimato- 

logisch beeinträchtigen sie aber die Vergleichbarkeit der Werte (LAUER & BENDIX 2004: 101 ff.). 

Analoge Messmethode 

Analog wird die Lufttemperatur mit einem mit Quecksilber oder Alkohol gefülltem 

Flüssigkeitsthermometer gemessen. Dies basiert auf der Volumenänderung der Flüssigkeiten bei 

steigender oder sinkender Temperatur. Nimmt die Lufttemperatur zu, nimmt auch das Volumen 

der Flüssigkeit zu und steigt in der Glasröhre, in welcher sie sich befindet, nach oben. Nimmt die 

23


Lufttemperatur ab, geschieht das Gegenteil. An der zuvor erwähnten Glasröhre befindet sich eine 

geeichte Skala, an welcher die Lufttemperatur abzulesen ist. Quecksilber ist für Messungen 

normaler und hoher Lufttemperaturen zu verwenden, erstarrt aber bei einer Temperatur von - 

38,9 °C. Bei diesen Lufttemperaturen sind mit Alkohol gefüllte Thermometer zu verwenden 

(LAUER & BENDIX 2004: 71). 

Ein Internationales Standartinstrument ist das Aßmannsche Aspirationspsychrometer (Abb. 10, in 

welches neben einem normalen noch ein sog. Feuchtes Thermometer eingebaut ist. Der Sensor 

befindet sich in einer hochglänzenden, stark reflektierenden Metallröhre, dem Strahlungsschutz 

(WEISCHET & ENDLICHER 2008: 101; LAUER & BENDIX 2004: 72). Vor der Messung wird das 

Federwerk für den Antrieb der Belüftung in Betrieb gesetzt, sodass während der Messung ein 

ständiger Luftstrom an den Thermometern vorbeigeführt wird. Anschließend wird das 

Thermometer in einer Höhe von 2 m über dem Erdboden gehalten, der für eine optimale 

Messung Rasen sein sollte. Das Thermometer sollte mindestens 2 Minuten in der Position 

gehalten werden, bevor die angezeigte Lufttemperatur abgelesen wird. Hierbei ist darauf zu 

achten, dass im rechten Winkel auf die Skala geschaut wird, da sonst ein Messfehler von 1 °C und 

mehr auftreten kann. 

24 

Abb. 10: Aspirationspsychrometer nach Aßmann (o.A.) 

Für eine international vergleichbare Messung, sollten laut LAUER & BENDIX (2004) „Vier 

Bedingungen der Messanordnung“ befolgt werden. Erstens, die Messung sollte auf gemähtem 

Rasen und entfernt von Gebäuden oder anderen Gegenständen stattfinden. Zweitens, das Ther- 

mometer sollte zwei Meter über der Erdoberfläche aufgestellt werden, außerhalb der bodennahen 

Luftschicht (siehe Kapitel 2). Drittens, die Schattentemperatur soll gemessen werden, d.h. das


Thermometer muss vor Strahlung geschützt werden (siehe Kapitel 2). Wäre kein 

Strahlungsschutz existent, würde die Flüssigkeit/das Quecksilber die Strahlung absorbieren und 

in Wärmeenergie umwandeln. Viertens, eine gute Ventilation bzw. Umströmung durch einen 

Luftstrom muss gewährleistet werden. Diese ist notwendig, um einen ungehinderten Wärmefluss 

zu erhalten. „Die aus dem Wärmeleitungsgleichgewicht mit strahlungsgeschützten 

Thermometern gewonnenen Temperaturangaben für die Luft werden als „wahre Lufttemperatur“ 

bezeichnet“ (WEISCHET & ENDLICHER 2008: 101). 

Digitale Messmethode 

Die Lufttemperatur wird gegenwärtig überwiegend elektronisch mit Widerstandsthermometern 

durch Messfühler bestimmt, welche mit Halbleitern (Heißleiter-) oder mit Metallen (Kaltleiter- 

Widerstandsthermometer) funktionieren. Bei Metallen steigt der Widerstand mit dem Tem- 

peraturanstieg, jedoch sinkt er bei Halbleitern in der Regel (Thermistoren). Die Verwendung von 

Bimetallstreifen ist ebenso möglich, ist aber weniger genau (siehe Tab. 3). Üblich sind laut LAUER 

& BENDIX (2004) Widerstandsthermometer, wie z.B. das Pt-100=Platinum Resistance Thermo- 

meter oder Thermistorprinzip. Der hierbei entstehende Widerstandswert wird mit einem trans- 

portablen Computer (Datalogger) registriert, mit einer Kalibrierungsgleichung umgerechnet und 

gespeichert (LAUER & BENDIX 2004: 71). 

Messbereich Messgenauigkeit 

Quecksilberthermometer -30 - +50 °C 0,1 °C 

Bimetallthermometer -35 - +45 °C 0,5 - 1 °C 

Pt 100 -200 - +850 °C 0,1 - 0,2 °C 

Tab. 3: Vergleich der drei häufig verwendeten Thermometer (verändert nach DEUTSCHER WETTER 

DIENST 2012) 

In Abb. 11 ist eine Automatische Wetterstation (AWS) der Technischen Universität Berlin (TU- 

Berlin) abgebildet, wie sie auch auf der Exkursion verwendet wird. Die Sensoren, welche die 

Lufttemperatur messen, werden in zwei unterschiedlichen Höhen der AWS befestigt. Bei der 

AWS der TU-Berlin handelt es sich um den Temperatur- und Feuchtesensor CS215 der Firma 

Campbell, zu sehen in Abb. 12. Die Sensoren werden an sog. Auslegern an dem drei Meter hohen 

Mast befestigt. Ein Sensor wird in einem Meter Höhe, der andere in drei Metern Höhe installiert. 

Dadurch können zum einen Differenzen und zum anderen die vertikale Verteilung abgeleitet 

werden. Da mehrere dieser Stationen an verschiedenen Messorten aufgestellt werden, und bei 

allen die Sensoren an gleicher Stelle installiert werden, sind die Messwerte somit mit einander 

vergleichbar, nicht jedoch mit Werten des DWDs, dessen Werte in zwei Metern Höhe gemessen 

werden (TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN (HRSG.) 2011). 

25


Automatische Wetterstation (AWS) 

26 

Abb. 11: Automatische Wetterstation (TU BERLIn 2011) 

Das Platin-(Pt)-100 Verfahren ist ein häufig verwendetes Messverfahren. Bei Zu- oder Abnahme 

der Lufttemperatur ist die Modifikation des elektrischen Widerstands eines der Norm entsprech- 

enden Platindrahtes eindeutig daraus herzuleiten. Der Platinfühler hat bei 0 °C einen Widerstand 

von 100 Ohm. Pro 1 °C ändert der Sensor diesen um 0,4 Ohm. Der Messbereich des Temperatur- 

sensors CS215 (siehe Abb. 12) liegt zwischen -40 °C und +70 °C. Er hat eine Auflösung von 0,01 °C, 

eine Genauigkeit von ±0,3 °C bei 25 °C; ±0,4 °C über +5 °C bis +40 °C; und ±0,9 °C über -40 °C bis 

+70 °C. Die Reaktionszeit beträgt

Vor- und Nachteile 


Die Vorteile Loggergestützter Erfassungsgeräte sind, dass eine kontinuierliche und automatische 

Messung in beliebigen Intervallen von Sekunden bis Tageswerten möglich ist. Es ist kaum Per- 

sonal nötig, die Geräte sind hochauflösender und es treten keine Ablesefehler auf. Aus diesen 

Gründen finden heute überwiegend digitale Messmethoden Verwendung. Fehler bei der Messung 

können durch elektrische Anschlussfehler hervorgerufen werden (LAUER & BENDIX 2004: 71). 

Ein Vorteil des Flüssigkeitsthermometers ist beispielsweise, dass eine mobile Messung möglich 

ist, jedoch ist manuelles Ablesen nötig, was Ablesefehler beim Nichteinhalten des 90° Winkels 

mit sich bringen kann (ebd.: 72). 

Beide Thermometer sind in Wetterhütten verwendbar. Nachteile beider Geräte sind der Alter- 

ungsprozess, der Ungenauigkeiten hervorbringt, sowie das eine unkorrekte Eichung oder ein 

ungünstiger Standort, verfälschte Werte zur Folge haben kann. 

Auswertung der Messwerte 

Tagesgang 

Abb. 13 zeigt beispielhaft einen Tagesgang im Sommer in unseren Breiten. Der Verlauf der Kurve 

während der Einstrahlung am Tage ist fast sinusförmig. Ein regelrecht linear negativer Anstieg ist 

nach Sonnenuntergang zu verzeichnen, der je nach Wasserdampfgehalt der Luft und Bewölkung 

unterschiedlich stark sein kann. 

Temperatur [°C] 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

00:00 

02:00 

04:00 

06:00 

08:00 

10:00 

12:00 

14:00 

16:00 

18:00 

20:00 

22:00 

00:00 

Zeit [hh:mm] 

Abb. 13: Tagesgang der Lufttemperatur (verändert nach WETTERKONTOR 2012) 

Kurz vor Sonnenaufgang schwächt der negative Anstieg extrem ab und endet vor Beginn der 

Sinuskurve zwischen 03:00 und 04:00 Uhr. Zur Zeit des Sonnenaufgangs (ca. 04:30 Uhr) ist ein 

Lufttemperaturminimum zu verzeichnen, was durch starke Bewölkung oder Wind, insbesondere 

in der Nähe großer Gewässer gemindert wird. Erscheinungen wie Nebel, Tau oder Reif entstehen, 

wenn die Lufttemperatur unter die Taupunktstemperatur (Kondensatbildung) sinkt. Nach 

Sonnenaufgang ist die schnellste Lufttemperaturänderung des Tages zu verzeichnen. Das Luft- 

temperaturmaximum ist nicht, wie evtl. zu erwarten wäre, während des Sonnenhöchststands, 

sondern verzögert sich, und zwar, je wirksamer die Heizwirkung des Untergrunds ist. Über 

großen Wasserflächen handelt es sich dabei um ca. eine halbe Stunde Verspätung, über 

27


Kontinenten sogar bis zu drei Stunden bei extremer Einstrahlung. Dies gilt für Sommer sowie 

Winter gleich, sofern nicht Einwirkungen wie Wolken, oder Warm- bzw. Kaltluft zu Differenzen 

führen (BENDIX 2004: 87 ff.; HORBERT 2000: 49 ff.; LAUER & BENDIX 2004: 74; WEISCHET & 

ENDLICHER 2008: 103). 

Jahresgang 

Im Jahresgang, welcher auf Tages- oder Monatsmitteln (vgl. Kapitel 2.5.3) als langjährige Durch- 

schnittswerte basiert, zeigt sich für den Brocken der in Abb. 14 abgebildete Verlauf. Es ist zu 

erkennen, dass die Kurve des Jahresgangs erhebliche Ähnlichkeit mit der des Tagesgangs hat. Die 

Monate Dezember, Januar und Februar bilden die kältesten Monate, von März bis Mai zeigt sich 

eine rasche Zunahme der Lufttemperatur. Doch, ähnlich wie im Tagesgang, verzögert sich das 

Lufttemperaturmaximum auf Juli/August, obwohl der längste Tag und der maximale 

Sonnenstand schon im Juni erreicht werden. Von September bis Dezember ist eine rasche 

Abnahme der Lufttemperaturen zu verzeichnen (WETTERKONTOR (HRSG.) 2012; LAUER & BENDIX 

2004: 75). 


14 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

-2 

-4 

-6 

-8 

Jan 

Feb 

März 

April 

Mai 

Juni 

Stunden“. Der Name ruht daher, dass dieses Verfahren in Mannheim eingeführt wurde. Bei 

28 

Juli 

Monat 

Abb. 14: Jahresgang der Lufttemperatur der Monatsmittel der Jahre 2011, 2008, 2005 auf dem Brocken 

(verändert nach WETTERKONTOR 2012) 

Tagesmittel 

„Die gemessene Temperatur gibt nur den augenblicklichen Zustand wieder“ (LAUER & BENDIX 

2004: 72). Die Bildung des Tagesmittelwerts der Lufttemperatur dient dazu, die Angaben für 

vergleichbare Zeiten oder Zeitabschnitte festzusetzen. Als Ausgangsbasis dient hierzu, laut 

WEISCHET & ENDLICHER (2008) der Tagesmittelwert der Lufttemperatur. 

Historisch sind mehrere Methoden der Mittelbildung existent. Um einen repräsentativen Wert 

eines Tages zu erhalten, kann man aus dem arithmetischen Mittel der 24-Stundenwerte das 

„wahre Tagesmittel“ (ebd: 103 ff.) der Lufttemperatur berechnen, indem man die Summe der 

gemessenen Lufttemperaturen jeder vollen Stunde durch 24 dividiert. Da dies laut WEISCHET & 

ENDLICHER (2008) sehr aufwendig ist und die Lufttemperatur, wie in Kapitel 2.5.1 zu lesen, einen 

Tagesgang aufweist, hat sich in weiten Teilen der Welt eine einfachere Methode durchgesetzt, 

welche weniger Beobachtungen und eine einfachere Berechnung benötigt, die „Mannheimer 

Aug 

Sep 

Okt 

Nov 

Dez


diesem Verfahren werden die Summe der Temperaturen um 07:00, 14:00 und 21:00 Uhr durch vier 

dividiert. 

Die USA verwendete hingegen eine noch einfachere, jedoch ungenauere Methode, bei welcher 

das Mittel aus der höchsten und tiefsten Lufttemperatur des Tages gebildet wurde (ebd.: 104). Die 

Abweichungen der Mittelbildung aller drei Methoden zeigt Abb. 15. 

Abb. 15: Effekt der unterschiedlichen Mittelbildung auf den Temperaturmittelwert einer stündlichen 

Messreihe aus dem Lötschental (LAUER & BENDIX 2004: 73) 

Die heutigen, automatisierten Messtechniken sind hingegen noch genauer. Aus 24-Stunden- 

werten oder stellvertretend den vier synoptischen Hauptterminen 00, 06, 12, 18 UTC (Unified 

Time Code = Greenwich Mean Time) wird seit 2004 das Tagesmittel gebildet. Aus diesen Werten 

können Repräsentationswerte für längere Zeiträume bis hin zu mehreren Jahren berechnet 

werden. Die sogenannten „klimatolongischen Mittelwerte“ (WEISCHET & ENDLICHER 2008: 104). 

International sind dafür als Normalperioden die 30-jährigen Reihen 1901-1930, 1931-1960, 1061-1990 

etc. festgesetzt worden (ebd.). 

2.2.3 Verteilung der Lufttemperatur in der Atmosphäre 

Die Atmosphäre ist eine dünne Gashülle der Erde und erstreckt sich von der Erdoberfläche bis in 

400 km Höhe. Sie wird in verschiedene Stockwerke aufgeteilt: Troposphäre, Stratosphäre, Meso- 

sphäre, Thermosphäre und Exosphäre. Maßgeblich entscheidend für klimatologische Betrach- 

tungen ist die unterste Schicht: die Troposphäre. Sie erstreckt sich vom Erdboden 7 bis 18 km in 

die Höhe und ist geprägt durch turbulente, thermodynamische und mechanische Durch- 

mischung. Eine wichtige Rolle nimmt dabei die Lufttemperatur mit ihrer vertikalen und hori- 

zontalen Verteilung ein. 

29


Horizontaler Temperaturgradient 

Um die horizontale Verteilung der Lufttemperatur auf der Erde kartographisch darzustellen, 

werden Isotherme verwendet. Isotherme sind Linien gleicher Lufttemperatur und stellen eine 

Verbindung zwischen Orten mit einheitlichen Lufttemperaturen her. Dabei wird in wahre bzw. 

absolute und in reduzierte Isotherme unterschieden. Die wahren Isotherme geben die real 

gemessenen Werte, also das tatsächliche Wärmebild wieder. Somit zeichnet sich auf dem 

Festland praktisch das Relief ab, da es mit zunehmender Höhe kälter wird. Diese wahren 

Isothermenkarten bieten als Vorteil einen schnellen Lufttemperaturüberblick. Bei den reduzier- 

ten Isothermen werden die Werte unter Verwendung des hypsometrischen Temperatur- 

gradienten auf Meeresspiegelniveau heruntergerechnet. Der hypsometrische Temperaturgradient 

ist das Maß für die höhenbedingte Lufttemperaturabnahme (siehe folgender Abschnitt). Vorteil 

dieser Darstellung ist, dass der Einfluss des Höhenreliefs und die Verteilung von Land und 

Wasser besser erkennbar sind (LAUER & BENDIX 2004: 79 ff.; BLÜTHGEN 1980: 130 ff.). 

Vertikaler Temperaturgradient 

Im Normalfall herrscht ein Temperaturgefälle von der Bodenschicht bis in die hohe Schicht der 

Troposphäre (in der Stratosphäre nimmt die Lufttemperatur nicht mehr mit der Höhe ab). Dies 

ist mit dem Strahlungsumsatz der Globalstrahlung zu erklären. In der Atmosphäre herrscht im 

Gegensatz zur Erdoberfläche eine negative Strahlungsbilanz, da aufgrund von solarer Einstrah- 

lung der Erdboden stärker erwärmt wird. Es wird nach dem Auftreffen der kurzwelligen Sonnen- 

strahlen auf den Boden, langwellige Energiestrahlen in Form von latenter Wärme und fühlbarer 

Wärme freigesetzt. Die bodennahe Schicht wird erwärmt und die Temperatur der Luft nimmt mit 

steigender Höhe ab (WEISCHERT & ENDLICHER 2008: 108). Eine weitere Begründung für die 

Lufttemperaturabnahme mit der Höhe ist anhand der Gasgleichung für trockene Luft (siehe 

Formel 1 im Kapitel 2.2.1) zu erkennen: Die Lufttemperatur steht in Abhängigkeit zu Luftdichte 

und Druck. Luftdichte sowie Luftdruck nehmen mit zunehmender Höhe in der Atmosphäre ab, 

folglich nimmt auch die Lufttemperatur ab (LAUER & BENDIX 2004: 84). Das Maß für die 

Lufttemperaturabnahme mit der Höhe ist der hypsometrische Temperaturgradient. Er 

kennzeichnet wie schnell die Lufttemperatur mit der Höhe abnimmt, d. h. wie unterschiedlich 

die Lufttemperatur in verschiedenen Schichten der Atmosphäre ist, unabhängig von sich vertikal 

bewegenden Luftpaketen. Der hypsometrische Temperaturgradient wird in K pro 100 m 

angegeben (WEISCHET & ENDLICHER 2008: 108). 

Der Mittelwert des hypsometrischen Temperaturgradientens beträgt zwischen 0,5 und 0,6 °C/100 

m (WEISCHET & ENDLICHER 2008: 42). Die Größe des hypsometrischen Temperaturgradienten ist 

zeitlich und räumlich variabel. Ein Beispiel für die räumliche Variabilität ist, wenn Luft durch ein 

Hindernis (z.B. der Brocken im Harz) gezwungen wird aufzusteigen, dann können sich hier 

abweichende Temperaturgradienten ergeben, die sich vom Mittelwert unterscheiden. Da die 

Ursache der vertikalen Temperaturabnahme die Erwärmung am Grund und die Energieabgabe in 

der Höhe der Atmosphäre ist, folgt daraus, dass im Tagesmittel und Jahresmittel die Temperatur- 

unterschiede über einem Gebiet zum Mittag und im Sommer am höchsten sind im Gegensatz zur 

Nacht und zum Winter. Daraus lässt sich ableiten, dass der hypsometrische Temperaturgradient 

30


auch zeitlich variabel ist. Genauso verschieden verhält sich der Temperaturgradient über einem 

Gebirge und in gleicher Höhenlage in der freien Atmosphäre. Durch die Höhenlage des Brockens 

gibt die Berggipfeloberfläche durch die solare Einstrahlung fühlbare und latente Wärme an die 

sich darüber befindliche Luft ab. In gleicher Höhenlage, in der freien Atmosphäre, wird die 

dortige Luftschicht maßgeblich weniger durch die Ausstrahlung des Erdbodens beeinflusst. 

Aufgrund der negativen Strahlungsbilanz kühlen sich der Boden auf dem Gipfel und die darüber 

liegende Luft während der nächtlichen Ausstrahlungszeit stärker ab. Diese Kaltluft fließt dann 

hinsichtlich ihres höheren Gewichts die Berghänge hinunter. Daraufhin kommt „neue“ Luft aus 

der oberen Atmosphäre, welche bezüglich der adiabatischen Zustandsänderung relativ warm ist. 

Somit kann davon ausgegangen werden, dass die Luft über dem Brocken wärmer ist, als in 

gleicher Höhe in freier Atmosphäre (WEISCHET & ENDLICHER 2008: 109). 

Während der hypsometrische Temperaturgradient die Temperaturverteilung in der Höhe inner- 

halb der Schichten bestimmt, kennzeichnet der adiabatische Temperaturgradient die Verän- 

derung innerhalb eines aufsteigenden bzw. absinkenden Luftpakets (Erläuterung zum Luftpaket 

in LAUER & BENDIX 2004: 85). Die Zustandsänderung des Luftpakets wird als adiabatisch 

bezeichnet, weil hier eine Veränderung ohne Zufuhr oder Abgabe von Wärmeenergie erfolgt, also 

ein in sich geschlossenes System vorhanden ist. Der Begriff adiabatisch bedeutet wörtlich 

übersetzt „nicht passierbar“ (KUTTLER 2009: 54 ff.). 

2.2.4 Temperaturinversionen 

Im Vorangegangenen wurde festgestellt, dass die Lufttemperatur mit der Höhe abnimmt. Es kann 

aber auch zu einer Umkehrung, also zur Erwärmung mit zunehmender Höhe kommen. Dieses 

Phänomen wird als Temperaturinversion bezeichnet und ist von besonderer Bedeutung für den 

vertikalen Luftaustausch. Denn Inversionen sind thermostabile Sperrschichten und verhindern 

den Austausch von Luftpaketen. Aus diesem Grund führen sie über Industriegebieten und großen 

Städten oft zu einer bodennahen Ansammlung von Luftschmutzpartikeln, auch Smog genannt. 

Temperaturinversionen können sowohl in der niedertroposphärischen Grenzschicht als auch in 

der höheren Atmosphäre (z.B. in der Tropopause) auftreten (LAUER & BENDIX 2004: 92). 

In der niedertroposphärischen Grenzschicht kommt es häufig zu Strahlungsinversionen, welche 

aufgrund ihres Auftretens in Bodennähe auch Bodeninversionen genannt werden. Dieses Ereignis 

ist die Folge von nächtlicher Ausstrahlung bei windarmem Hochdruckwetter. Nach dem Sonnen- 

untergang, wenn die Ausstrahlungsperiode beginnt, besitzt der Erdboden infolge der hohen 

solaren Einstrahlung am Tag, eine höhere Temperatur als die Luft. Somit gibt er wesentlich mehr 

Wärmestrahlung an die umgebene Luft ab und kühlt rascher und stärker aus. Da nur ein 

schwacher Wind herrscht und dementsprechend eine geringere turbulente Durchmischung vor- 

handen ist, bewegen sich die stark ausgekühlten Luftpakete am Boden erst mit großem 

Zeitrückstand allmählich nach oben. In der ersten Nachthälfte beschränkt sich die Boden- 

inversion meist auf den unteren Metern der bodennahen Luftschicht und weist eine Luft- 

temperaturzunahme vom Boden bis zur Inversionsobergrenze auf. Bis zum Morgengrauen 

besteht die Möglichkeit, dass die Inversionsschicht bis auf einige hundert Metern angewachsen 

ist. Durch die beginnende solare Einstrahlung am Morgen wird die Unterlage wieder erwärmt 

31


und es kommt zur Durchmischung von Luftpaketen. Durch die Erwärmung der Unterlage wird 

die Inversionsschicht angehoben, somit grenzt sich die Bodeninversion mit einer klaren Ober- 

und Untergrenze ab. Einsetzender Wind führt außerdem zum Abbau der Inversionsschicht, 

sowohl von der Unterseite als auch von der oberen Seite. 

Vor allem im Sommer der mittleren Breiten, löst sich eine Inversionswetterlage relativ schnell am 

Vormittag auf. In den Wintermonaten kann es durch die schwächere Einstrahlung und den 

flacheren Einstrahlungswinkel zum tagelangen Bestehen einer Inversion kommen. Die Mächtig- 

keit der Inversionsschicht hängt von der Länge und der Intensität der Ausstrahlung und 

demzufolge auch von der Einstrahlung ab. So ist ein geringer Wasserdampfgehalt in der Atmo- 

sphäre für die effektive Ausstrahlung und eine Hochwetterlage für die Einstrahlung optimal 

(BENDIX 2004: 90 ff.). 

In Deutschland liegen die größten Mächtigkeiten von Inversionen bei 150 bis 200 m. Einen 

weiteren Einfluss auf die Mächtigkeit bildet die Zunahme an turbulenter Durchmischung. Bei- 

spielsweise führt der Kaltluftabfluss bei Tälern zu einer höheren Mächtigkeit als bei reinen 

Strahlungsinversionen im Flachland. Vor allem im Mittelgebirge nehmen solche Talinversionen 

am Ende der Nacht das komplette Tal ein, sodass das Tal bedeckt ist und die Berggipfel von der 

Sonne bestrahlt werden (LAUER & BENDIX 2004: 92; BENDIX 2004: 90; 104 ff.). 


Die Lufttemperatur steht zum einen bei der Klimaklassifikation und zum anderen auch bei der 

Erfassung der Klimageschichte im Vordergrund. Die klimatologischen Eigenschaften eines 

Gebietes lassen sich besonders gut aus dem Tagesgang und evtl. dem Jahresgang der Luft- 

temperatur schlussfolgern. Um gemessene Werte der Lufttemperatur vergleichen zu können, 

werden sie weltweit unter genormten Bedingungen durchgeführt. Außerdem ist hier die Bildung 

von Mittelwerten nötig. Weiterhin hat die Lufttemperatur eine große klimatologische Bedeutung, 

da sie in dichtem Zusammenhang und Korrelation mit anderen klimatischen Größen wie 

Luftdruck, relativer Feuchte, Wind und Niederschlag steht, und somit bedeutenden Einfluss auf 

das Wettergeschehen hat. Relief, Boden und Vegetation haben einen hohen Einfluss auf die 

Lufttemperatur und bewirken Schwankungen, ebenso wie der anthropogene Einfluss. Außerdem 

sind andere Messgrößen wie Feuchte, Wind, Strahlung und Druck indirekt über die Messung der 

Lufttemperatur zu erschließen. 

32

2.3 Wind 

Michael Kachnicz 


Wind ist bewegte Luft und somit eines der wichtigsten meteorologischen Elemente. Im Gegensatz 

zu anderen meteorologischen Größen handelt es sich bei dem Wind nicht um eine skalare Größe, 

sondern um eine vektorielle Größe im dreidimensionalen Raum, da zur Beschreibung des 

Windes die Windgeschwindigkeit als auch die Windrichtung notwendig sind. Die Windrichtung 

gibt an, woher der Wind kommt und die Windgeschwindigkeit ist eine gerichtete Größe, welche 

die zurückgelegte Strecke der Luft pro Zeiteinheit im Raum beschreibt. Die Windgeschwindig- 

keit hat einen Einfluss auf die Umgebungstemperatur. So führt Starkwind zum Beispiel zu einer 

stärkeren Lufttemperaturdurchmischung in der vertikalen Ebene (Abb. 17). Turbulenzen ver- 

hindern, dass der Wind gleichmäßig mit parallel zueinander liegenden Stromfäden weht. Meist 

wird nur die horizontale Komponente der Luftströme als Wind bezeichnet, in der Mesoskala ist 

jedoch die vertikale Luftströmungskomponente für die Wolken- und Niederschlagsbildung be- 

deutsam (FLEMMING 1991: 54). Nicht nur in den meteorologischen Prozessen hat der Wind einen 

überaus wichtigen Stellenwert. In der Geschichte der Menschheit hat er schon immer eine 

essentielle Funktion erfüllt: Bereits seit Jahrhunderten nutzen Menschen den Wind als Antriebs- 

kraft für Segelschiffe um weite Strecken auf Meeren oder Seen zu überwinden und heutzutage 

werden Windräder genutzt, um Strom aus Windkraft zu generieren. In die Kreisläufe der Natur 

ist der Wind fest eingebettet: Zum Beispiel als Bestäubungsvermittler zwischen Pflanzen oder zur 

Ausbreitung von Pflanzenarten durch Sporen und Samen. Als Transportmittel aller Lufteigen- 

schaften, insbesondere Wärme und Luftfeuchte, ist der Wind nach der Sonne der einflussreichste 

Klimafaktor. Ob mikroklimatisch oder makroklimatisch, überall nimmt der Wind Einfluss. 

Abb. 16: Einfluss der Windgeschwindigkeit auf die Bodennähe: Starker Wind führt infolge der besseren 

vertikalen Durchmischung zu ausgeglichenen Temperaturen (FLEMMING 1991) 

33


2.3.1 Entstehung von Wind 

Bei der Entstehung von Wind spielen verschiedene Faktoren eine Rolle: Die Erddrehung mit ihrer 

wirkenden Corioliskraft, die Verteilung der Wasser- und Landoberfläche und die Sonneneinstrah- 

lung. Über dem wärmeren Gebiet steigt erwärmte Luft, spezifisch leichtere Luft auf, über dem 

kälteren Bereich sinkt die abgekühlte, spezifisch schwerere Luft ab (Abb. 16). So entstehen Luft- 

druckunterschiede, die wiederum zu Ausgleichsbewegungen der Druckgradientenkraft führen. 

Aus Gebieten mit hohem Luftdruck strömen Luftteilchen dorthin, wo der Luftdruck niedriger ist. 

Je größer der Druckunterschied zwischen den Luftmassen, desto stärker weht der Wind. Durch 

die Reibungskraft erfährt der Wind einen Widerstand an der Erdoberfläche, der entgegensetzt 

zum Strömungsverlauf gerichtet ist. Die Corioliskraft ist die Auswirkung der Massenträgheit bei 

allen Bewegungen auf den Oberflächen rotierender 

Körper. In der nördlichen Erdhemisphäre kann ein mitrotierender Beobachter eine Ablenkung 

aus der eigentlichen Bewegungsrichtung nach rechts feststellen, analog in der südlichen Hemi- 

sphäre nach links (HÄCKEL 1999: 239). Ein Hoch bewegt sich also auf der Nordhalbkugel im 

Uhrzeigersinn und ein Tief entgegen dem Uhrzeigersinn. 

Windrichtung 

Die Windrichtung ist die Richtung, aus der der Wind weht. Die Windrichtung kann mit 

verschiedenen Messinstrumenten gemessen werden. Besonders präzise Messwerte erhält man mit 

dem 3D Ultraschallanemometer, da es Vertikalströmungen aufzeichnen kann. Wind weht 

nämlich nicht nur in der horizontalen Ebene (Nord-, Ost-, Süd-, Westwind) sondern auch in der 

Vertikalen Ebene. Die exakt gemessene Windrichtung, bestehend aus Vertikal- und Horizontal- 

strömungsmessung, könnte Aufschluss darüber geben, ob die bewegten Luftmassen aufsteigend 

oder absteigend sind. Einfache Messinstrumente sind zum Beispiel der Wetterhahn oder der 

Windsack. Diese Windrichtungszeiger können jedoch nur die horizontale Windrichtung anzeigen 

und eignen sich für grobe Windrichtungsbestimmungen. Der Vorteil am Windsack ist, dass er 

sich bei verschiedenen Windstärken unterschiedlich verhält. Bei schwachem Wind hängt er und 

bei starkem Wind bläht er sich auf. Diese Verhaltensweisen eignen sich vor allem auf Flugzeug- 

und Hubschrauber-Landeplätzen. Die Windrichtung hat einen wichtigen Einfluss auf die Tempe- 

raturverhältnisse. Nordwinde bringen Kälte mit, wogegen Wärme mit dem Südwind einhergeht. 

2.3.2 Messung 

Wind wird in den Einheiten km/h, m/s und Knoten (1kn = 1,852 km/h = 0,514 m/s) angegeben. 

Die Messung der Windgeschwindigkeit erfolgt mit dem Anemometer. Es gibt viele verschiedene 

Formen des Anemometers, welche sich in ihrer Funktion und in ihrem Einsatz unterscheiden. 

Das Staurohranemometer eignet sich zum Beispiel besonders gut für Messungen in Rohren, in 

denen Luft- und Gasmassen durchströmen. Das Schalenkreuzanemometer eignet sich dagegen 

für Messungen im Freien. In diesem Text wird im Folgenden vor allem explizit auf die 

Messmethode des Schalenkreuzanemometers und des 3D Ultraschallanemometers eingehen. 

34


Abb. 17: Entstehung thermischer Zirkulaltionen (Strömungsverlauf in Bodennähe vom kalten zum 

warmen Gebiet) (FLEMMING 1991) 

Bevor man mit einer Messung beginnt, sollte man bestimmte Festlegungen beachten, damit die 

Winddaten im Nachhinein sinnvoll weiterverarbeitet werden können. Die Aufstellungshöhe von 

10 m über einer freien Fläche wurde von der World Meteorological Organization festgelegt. Ein 

Gelände wird dann als frei angesehen, wenn die Entfernung zu Hindernissen mindestens der 

zehnfachen Höhe der Hindernisse entspricht. Solche Aufstellbedingungen sind aber nur selten 

vorzufinden, deshalb wird empfohlen das Messinstrument in einer Höhe aufzustellen, die 

weitgehend gleiche Messwerte liefert, die sich bei Messungen in 10m Höhe beim Fehlen der 

Hindernisse ergeben würde (HÖHNE 2000: 18). Eine Mittelwertbildung einer Messung ist in 

diesem Falle sinnvoll, da die Windrichtung und -geschwindigkeit kurz periodischen Schwan- 

kungen großer Amplitude unterliegen. Diese Schwankungen führen zu Turbulenzen. 

Momentanwerte sind aus diesem Grund wenig aussagekräftig. Mittel- und Extremwerte werden 

über vorgegebene Zeitintervalle angegeben und haben einen höheren Informationsgehalt. 

Schalenkreuzanemometer 

Das Schalenkreuzanemometer verfügt über ein Drehkreuz, an dem halbkugelförmige Schalen 

befestigt sind, die durch die kinetische Energie des Windes angetrieben werden. Die kinetische 

Energie wird somit in mechanische Energie umgewandelt und das Drehkreuz kommt in 

Bewegung. Dabei wird die Drehgeschwindigkeit des Drehkreuzes mit einem Messgerät aufge- 

zeichnet und in m/s, km/h oder in Knoten umgerechnet. Das Schalenkreuzanemometer ist ein 

Widerstandsläufer basierend auf dem Widerstandsprinzip. Durch die Windkraft entsteht 

letztendlich Widerstandskraft in den Schalen und genau diese bringt die Schalen des Dreh- 

kreuzes in Bewegung. Das Problem ist, dass Widerstandsläufer sich nicht schneller als der Wind 

drehen können. Sie sind Langsamläufer und die Verluste sind daher sehr groß und der Leis- 

35


tungsbeiwert (aerodynamischer Wirkungsgrad) sehr gering (DAS WINDENERGIE-RGD TEAM 2010). 

Schalenanemometer zeigen bei böigem Wind einen gegenüber dem exakten Mittel erhöhten 

Wert an (HÖHNE 2000: 19). Das Schalenkreuzanemometer läuft schon bei einer Wind- 

geschwindigkeit von ca. 0,3 m/s an, flaut der Wind abrupt ab, läuft es wegen der Trägheit 

noch eine Zeit nach. Die Geschwindigkeit wird gegenüber der real vorherrschenden Wind- 

geschwindigkeit noch für einige weitere Sekunden verzögert gemessen, obwohl bereits ein 

geringerer Wind weht. Somit wird der berechnete Mittelwert nach oben hin verfälscht. 

Die relativ einfache Bauweise ermöglicht einen kostenniedrigen Nachbau. Die rotierenden Teile 

sind jedoch besonders gegenüber Vereisung gefährdet, sofern sie nicht beheizt werden. Die 

Übertragung einer hinreichenden Heizleistung auf die drehbaren Teile ist technisch aufwendig, 

sollen die dynamischen Eigenschaften des Windmessers nicht beeinträchtigt werden. 

3D Ultraschallanemometer 

Das 3D Ultraschallanemometer, umgangssprachlich auch als “Sonic“ bezeichnet, ist ein 

akustischer Strömungsmesser und erfasst Luftströmungen in drei Dimensionen. Das Messgerät 

besteht aus vier Ultraschallsendern, vier Empfängern und kommt ohne bewegte Teile aus, was 

sich positiv auf die Lebensdauer auswirkt. Gemessen werden Frequenzänderungen, Lauf- 

zeitdifferenzen oder Phasenverschiebung der Schallwellen, die vom Sender kontinuierlich oder 

als Impuls zum Empfänger ausgestrahlt werden. Da sich die Auflösung mit der Schallfrequenz 

erhöht, arbeiten die akustischen Strömungsmesser im Ultraschallbereich. Anlaufschwellen und 

Trägheitsfehler, wie sie bei der Messung mit Schalenkreuzanemometern entstehen, sind nicht 

vorhanden. Ein weiterer wichtiger Vorteil dem Schalenkreuzanemometer gegenüber, ist die 

zusätzliche Erfassung der vertikalen Windkomponente die, wie schon genannt, ausschlaggebend 

für Wolken- und Niederschlagsbildung sind. Die Messhöhe liegt bei ca. 5 m über dem Grund. 


Fazit dieser Ausarbeitung ist, dass das 3D Ultraschallanemometer sich für die Windgeschwindig- 

keitsmessungen viel mehr eignet als das Schalenkreuzanemometer. Die Gründe hierfür sind zum 

einen: Die Genauigkeit der Windrichtungsmessung, die horizontal- und vertikalwinde umfasst. 

Mit einem Schalenkreuzanemometer kann man die Windrichtung überhaupt nicht bestimmen. 

Zum Anderen: Die Genauigkeit der Windgeschwindigkeitsmessung, die automatisch aufgezeich- 

net wird und die Höhenlage der Messinstrumente. 

36

2.4 Luftfeuchtigkeit 

Christian Rüll, David Aerni 


Wasser ist eine der bedeutendsten chemischen Verbindungen auf unserem Planeten. Eine 

Besonderheit des Wassers ist, dass es bei den natürlichen, auf der Erde herrschenden, Beding- 

ungen in allen drei Aggregatzuständen vorkommen kann: Eis (fest), Wasser (flüssig) und Wasser- 

dampf (gasförmig) (WEISCHET & ENDLICHER 2008: 160). Bei den Phasenübergängen wird Energie 

umgesetzt. Aus diesem Grund hat das Wasser eine große Bedeutung für das Klima auf der Erde. 

Durch die Freisetzung der gespeicherten Energie können beispielsweise heftige Wetterereignisse 

wie Tornados oder Hagel entstehen (WARNECKE 1991: 152). Wir behandeln in dieser Arbeit den 

Wasserdampf, also das gasförmige Wasser. Dabei handelt es sich nach WEISCHET & ENDLICHER 

(2008) um ein unsichtbares Gas. Aus diesem Grund ist es eigentlich falsch, beispielsweise sicht- 

bare Dunstschwaden über einem Kochtopf als Wasserdampf zu bezeichnen. Tatsächlich handelt 

es sich dabei stets um kondensierte Wassertröpfchen. 

Der gasförmige Anteil des Wassers in der Atmosphäre, sprich der Wasserdampfgehalt der Luft, 

wird als Luftfeuchtigkeit bezeichnet. Wir versuchen im Folgenden zu klären, wie man Luft- 

feuchtigkeit misst, wie sie entsteht und wie sie sich in der Atmosphäre verteilt. Außerdem geben 

wir im Hinblick auf die bevorstehende Exkursion einen Ausblick auf die uns erwartenden 

mikroklimatischen Bedingungen in unserem Messgebiet. 

2.4.1 Messmethoden 

In diesem Kapitel beschreiben wir die Messmethoden, die wir auf der Exkursion zur Ermittlung 

der Luftfeuchtigkeit verwenden werden. Zu Beginn erklären wir außerdem wichtige Messgrößen. 

Diejenigen, die im Zusammenhang mit den Messmethoden von Bedeutung sind und Andere, die 

im Verlauf dieser Arbeit auftauchen werden. Die Informationen über die Messgrößen sowie die 

angegebenen Berechnungsformeln und Formelzeichen sind verwendet nach ZMARSLY, KUTTLER & 

PETHE (2007: 69 ff.). 

Wichtige Messgrößen 

Bezeichnung Formelzeichen Maßeinheit 

absolute Luftfeuchtigkeit ρw g/m³ 

Die absolute Luftfeuchtigkeit drückt aus, wie viel Wasserdampf sich 

in der Luft befindet. Repräsentativ für die Umgebung wird ange- 

geben, wie viel Gramm Wasserdampf in einem Luftpaket von einem 

Kubikmeter vorhanden sind. 

37


spezifische 

Luftfeuchtigkeit 

38 

S g/kg 

Wie die absolute Luftfeuchtigkeit gibt auch die spezifische Luft- 

feuchtigkeit an, wie viel Gramm Wasserdampf sich in einem reprä- 

sentativen Luftpaket befinden. Das Luftpaket wird jedoch nicht über 

das Volumen sondern über die Masse definiert. 

Da sich ein Kilogramm Luft auch bei wechselndem Luftdruck nicht 

verändert, im Gegensatz zum Volumen, bleibt diese Größe in einem 

aufsteigenden Luftpaket konstant. Man nennt solche Größen 

konservativ. 

Mischungsverhältnis Μ g/kg 

Auch das Mischungsverhältnis gibt an, wie viel Gramm Wasser- 

dampf in einem Kilogramm Luft zu finden sind. Der Unterschied 

zur spezifischen Luftfeuchtigkeit ist, dass sich das Mischungs- 

verhältnis auf ein Kilogramm trockene Luft bezieht. Es gibt also das 

Massenverhältnis zwischen dem Wasserdampf und dem restlichen 

Gasgemisch in einem Luftpaket wieder. Diese Größe ist ebenfalls 

konservativ. 

Dampfdruck E hPa 

Der Dampfdruck gibt auch Auskunft über die Zusammensetzung des 

Gasgemisches der Luft. Druck entsteht immer aufgrund molekularer 

Bewegung. Unter dem Dampfdruck wird der Teil des Gesamtluft- 

drucks verstanden, der durch den Wasserdampf zustande kommt. 

Sättigungsdampfdruck E hPa 

Die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf ist nicht un- 

begrenzt. Der Sättigungsdampfdruck bezeichnet den maximal mög- 

lichen Dampfdruck. Wird er überschritten, beginnt das Wasser zu 

kondensieren. Der Sättigungsdampfdruck ist abhängig von der 

Lufttemperatur (siehe S. 41).

Sättigungsdefizit Δe hPa 


Die Menge an Wasserdampf, die von der Luft noch aufgenommen 

werden kann, bis der Sättigungsdampfdruck erreicht ist, wird Sätti- 

gungsdefizit genannt. Berechnet wird es mittels der Differenz des 

Sättigungsdampfdrucks und des Dampfdrucks (Δe = E-e). 

relative Luftfeuchtigkeit f % 

Tab. 4: Wichtige Messgrößen 

Kapazitive Methode 

Die relative Luftfeuchtigkeit bezeichnet den Sättigungsgrad der Luft. 

Das heißt, sie gibt das Verhältnis zwischen dem aktuellen Wasser- 

dampfgehalt und dem maximal möglichen Wasserdampfgehalt der 

Luft an. Die Formel lautet: f = E/e*100. 

Bei der kapazitiven Methode wird mit Hilfe eines elektronischen Sensorelements die relative Luft- 

feuchtigkeit bestimmt. Das Kernstück des Sensorelements bildet ein Kondensator. Dieser enthält 

ein Di-Elektrikum. Im Fall des von uns verwendeten Sensors CS215 besteht es aus einem Polymer. 

Das Di-Elektrikum nimmt proportional zur Umgebungsfeuchte Wasserdampf auf. Bei schwan- 

kendem Wasserdampfgehalt ändert sich die Kapazität des Di-Elektrikums. Über eine elektro- 

nische Schaltung können derartige Kapazitätsänderungen gemessen werden. Ein Datenlogger 

wandelt die Signale in relative Luftfeuchtigkeitswerte um (SENSIRION AG 2012). 

Die Messgenauigkeit des von uns genutzten Sensors verringert sich bei extremen Luftfeuchtig- 

keitswerten; unterhalb von 10 % und oberhalb von 90 % relativer Luftfeuchtigkeit. (CAMPELL 

SCIENTIFIC 2008: 2). Der Sensor sollte mit einem Strahlungsschutzgehäuse umgeben werden, da 

die Sonneneinstrahlung Messfehler verursachen kann. Ferner ist der direkte Kontakt mit Wasser, 

insbesondere in flüssiger Form, zu vermeiden, da dieses die elektronischen Komponenten stören 

kann (WMO 2008: 20). 

Für den Aufbau gilt es ebenfalls einiges zu beachten. Der Sensor wird an einem Mast in der 

Standarthöhe nach WMO von 1,25 bis 2 m angebracht. Außerdem hat die Messung auf offenem 

Gelände mit kurzem Pflanzenbelag zu erfolgen. Zu größeren gepflasterten Flächen ist ein Min- 

destabstand von 30 Metern einzuhalten (CAMPELL SCIENTIFIC 2008: 3). 

Aspirationspsychrometer 

Das Aspirationspsychrometer besteht aus zwei Thermometern, die von einem Strahlungsschutz- 

gehäuse umgeben sind. Es verfügt über einen eingebauten Ventilator, der fortlaufend 

Umgebungsluft in das Gehäuse leitet. Eines der Thermometer ist von einem feuchten Strumpf 

umgeben, an dem Wasser verdunstet (ZMARSLY, KUTTLER & PETHE 1999: 77). Die Luft am feuchten 

Thermometer sättigt sich mit Wasserdampf, durch die Verdunstung wird der Luft Wärmeenergie 

entzogen und die Temperatur fällt. Aus der Temperaturdifferenz zwischen dem trockenen und 

39


dem feuchten Thermometer kann man mit einer Formel nach SPRUNG die Luftfeuchtigkeit (den 

Dampfdruck) berechnen. 

Die Werte des trockenen Thermometers entsprechen den Werten der Umgebungsluft und 

werden mit einer 1 gekennzeichnet. Die Werte des feuchten Thermometers sind mit einer 2 be- 

schriftet. 

Da die Luft am feuchten Thermometer mit Wasserdampf gesättigt ist, entspricht der Dampfdruck 

e2 dem Sättigungsdampfdruck E2. Der aufgenommene Wasserdampf entspricht dem Sätti- 

gungsdefizit Δe2. 

40 

e2 = E2 = e1+Δe2 (3) 

Da der Dampfdruck der Umgebungsluft von Interesse ist, wird die Formel nach e1 aufgelöst und 

es ergibt sich: 

e1 = E2 ‒ Δe2 (4) 

Der Sättigungsdampfdruck E2 kann einer Tabelle entnommen werden, doch stellt sich die Frage, 

wie sich das Sättigungsdefizit Δe2 ermitteln lässt. Die Temperaturdifferenz ΔT ist proportional 

zum Sättigungsdefizit. Daher kann man das Sättigungsdefizit mit einer Konstante berechnen. 

Δe ~ ΔT (5) 

Δe2 = c ∙ (T1 ‒ T2) (6) 

c = 0,67 hPa ∙ K -1 (7) 

Wird die Formel (6) in die Formel (4) eingesetzt, ergibt sich die Formel nach Sprung: 

e1 = E2 ‒ c ∙ (T1 ‒ T2) (8) 

Bei der Durchführung von Messungen mit dem Aspirationspsychrometer können Fehler unter 

anderem durch ungenaues Ablesen der Temperatur entstehen. Hierbei kommt es auf den 

richtigen Betrachtungswinkel an. Außerdem reagiert das Gerät empfindlich auf verunreinigte 

Luft. Daher sollte der Strumpf regelmäßig ausgewechselt, beziehungsweise gesäubert werden 

(WMO 2008: 10). 

2.4.2 Entstehung 

Wasserdampf entsteht bei Sublimation und Verdunstung (STÜMPEL 2003: 2). Bei ersterer handelt 

es sich um den direkten Übergang von Eis zu Wasserdampf. Da der Anteil an Wasserdampf, der 

durch Sublimation entsteht, verschwindend klein ist, konzentrieren wir uns auf die Verdunstung, 

also den Übergang von flüssigem Wasser zu Wasserdampf. Im Folgenden wird auf die Faktoren 

eingegangen, welche die Verdunstung beeinflussen. 

Bei der Verdunstung überwinden einzelne Wasserteilchen aufgrund ihrer molekularen Bewegung 

die Anziehungskräfte der Wasserstoffbrückenbindungen innerhalb des flüssigen Wassers und 

werden ein Teil des Gasgemisches der Luft. Um die Verdunstung zu erhöhen, müssen die 

Wasserteilchen beschleunigt werden, wozu Energie benötigt wird. Diese Energie wird den 

Molekülen zugeführt, wenn sie von der kurzwelligen, energiereichen Sonneneinstrahlung ge-


troffen werden. Je stärker die Sonneneinstrahlung und folglich die Eigenbewegung der Moleküle 

ist, desto schneller verdunstet das Wasser (vgl. WEISCHET & ENDLICHER 2008: 161). 

Auch wenn keine direkte Sonneneinstrahlung vorhanden ist, findet Verdunstung statt. Aufgrund 

des Wärmevorrats des Wassers weisen die Moleküle immer eine gewisse Eigenbewegung auf, die 

dazu führt, dass vereinzelte Moleküle die Oberflächenspannung überwinden und zu Wasser- 

dampf werden. Dieser Wärmevorrat ist jedoch auch auf vorhergehende Sonneneinstrahlung 

zurückzuführen (ebd.: 160). 

Ob Verdunstung stattfindet und wie schnell sie vonstattengeht, hängt auch von der Aufnahme- 

fähigkeit der Luft ab. Entscheidend ist der Sättigungsgrad der Luft. Mit zunehmender Luft- 

temperatur steigt das maximale Fassungsvermögen der Luft für Wasserdampf (Abb. 18). 

Sättigungsfeuchte [g/m³] 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 

Lufttemperatur [°C] 

Abb. 18: Sättigungskurve bei einem Luftdruck von 1013 hPa (verändert nach WEISCHET &ENDLICHER 

2008: 163) 

Dadurch nimmt auch das Sättigungsdefizit zu und die Luft nimmt mehr und schneller 

Wasserdampf auf (ebd.: 171). 

Für den Verdunstungsvorgang ist auch wichtig, dass mit Feuchtigkeit angereicherte oder gar 

gesättigte Luft abgeführt wird. Die Luft kann horizontal durch Winde abgeführt werden, aber 

auch vertikal durch das Aufsteigen der Luft. Zweiterer Vorgang wird als thermische Konvektion 

bezeichnet und ist abhängig von der vertikalen Temperaturschichtung (ebd.: 172). Je schneller die 

Temperatur mit der Höhe abnimmt, desto schneller steigen die an der Erdoberfläche erwärmten, 

mit Wasserdampf angereicherten Luftmassen auf. 

Diese Faktoren - Sonneneinstrahlung, Lufttemperatur und turbulenter Austausch - bestimmen 

die Verdunstung bei optimaler Wasserverfügbarkeit, beispielsweise über Wasserflächen. Auf 

Landoberflächen enthält der Boden nicht uneingeschränkt Wasser. Die Verfügbarkeit des Boden- 

wassers kommt daher als ausschlaggebender Faktor für die Verdunstung hinzu. Ob Bodenwasser 

verfügbar ist, hängt vom Niederschlag und den Wasserhalteeigenschaften des Bodens wie 

Porenvolumen, Grundwasserstand, Versiegelungsgrad etc. ab (BENDIX 2004: 113). 

Die Verdunstung über unbedeckten Landoberflächen und Wasserflächen nennt man passive 

Verdunstung oder Evaporation. Bei der Mitwirkung von Lebewesen spricht man von aktiver 

41


Verdunstung oder Transpiration. Dazu gehört beispielsweise das Schwitzen von Tieren oder die 

Abgabe von Wasserdampf an Pflanzenoberflächen. Letzteres hat einen erheblichen Einfluss auf 

die Verdunstungsrate von mit Vegetation bedeckten Landflächen. Entscheidend sind die Vege- 

tationsdichte und pflanzenspezifische Eigenschaften wie Wasserverbrauch, Blattoberfläche, An- 

zahl der Spaltöffnungen etc. (HUPFER & KUTTLER 2006: 332 f.). 

Die gesamte Verdunstung, also die Evaporation und die Transpiration zusammen, wird Evapo- 

transpiration genannt. 

2.4.3 Verteilung 

In der Atmosphäre ist der Wasserdampf als Energieträger und Wettermacher von großer 

Bedeutung (STÜMPEL 2003: 1). Kondensiert der Wasserdampf zu flüssigem Wasser, wird Energie 

freigesetzt und es kommt zu Wetterphänomenen, wie Wolkenbildung, Niederschlag oder Nebel. 

Für die Meteorologie ist daher entscheidend, wann die Luft gesättigt ist und die Kondensation 

einsetzt. Diese Information kann man der relativen Luftfeuchtigkeit entnehmen. 

Es ist jedoch, wie viel Wasserdampf in der Atmosphäre genau vorhanden ist, unabhängig davon 

ob und wann der Wasserdampf kondensiert. Für diese Information sind Größen wie die absolute 

und spezifische Luftfeuchtigkeit oder das Mischungsverhältnis interessant, die angeben wie viel 

Gramm Wasserdampf in der Luft vorhanden sind. Daher wird sich im Folgenden stets auf diese 

Messgrößen. 

Räumliche Verteilung 

Dieses Kapitel wird weiter in die horizontale und die vertikale Verteilung unterteilt. 

Die horizontale Verteilung geschieht durch Winde. Dabei muss beachtet werden, dass die Ver- 

dunstung einen erheblichen Einfluss auf die Entstehung der Winde hat. Bei der Verdunstung wird 

Energie benötigt, um das flüssige Wasser in den gasförmigen Zustand zu überführen. Diese 

Energie wird in latenter Form im Wasserdampf gespeichert und trägt nicht zur Erwärmung der 

oberflächennahen Luftmassen bei. Dadurch erwärmen sich Luftmassen über Oberflächen, an 

denen kaum Verdunstung stattfindet, stärker und steigen schneller auf. In Oberflächennähe ent- 

stehen aus diesem Grund Druckgefälle, die durch Winde ausgeglichen werden. So wird die Luft 

generell von dort aus, wo sie sich mit Wasserdampf anreichert, zu den trockeneren Gebieten 

verteilt. 

Ein Phänomen, das auf diesem Prinzip beruht, ist das der Seewinde. Aufgrund der optimalen 

Wasserverfügbarkeit herrschen die größten Verdunstungsraten über den Weltmeeren. Im Ver- 

gleich zu den Meeren entsteht dadurch am Tag über dem Festland ein niedrigerer Luftdruck, der 

durch die Zufuhr von Meeresluft ausgeglichen wird (vgl. BENDIX 2004: 118 ff.). Mit dem Atlantik 

im Westen und dem asiatischen Festland im Osten ist dieses Phänomen mitverantwortlich dafür, 

dass in Europa tagsüber vorwiegend Westwinde herrschen (LAUER 1999: 165). 

42


Global betrachtet entsteht auf Grund der hohen Sonneneinstrahlung am meisten Wasserdampf in 

Äquatornähe und verteilt sich von da aus in Richtung der Pole. Dies lässt sich in Abb. 19 

erkennen. 

Nordpol 

Äquator 

Südpol 

10 20 30 40 50 

absolute Luftfeuchtigkeit [g/m³] 

Abb. 19: Globale Verteilung der Luftfeuchtigkeit mit Modelldaten für den Monat Juli (verändert nach 

WEISCHET & ENDLICHER 2008: 170) 

Für die vertikale Verteilung ist entscheidend, dass Luftmassen, die sich an der Erdoberfläche 

erwärmen und mit Wasserdampf anreichern, aufsteigen. Die höchsten Luftfeuchtigkeitswerte 

findet man direkt an der Erdoberfläche, wo die Verdunstung vonstattengeht. Mit zunehmender 

Höhe und Distanz zum Wasserreservoir nimmt der Wasserdampfgehalt ab (WEISCHET & 

ENDLICHER 2008: 169) (Abb. 20). 

Höhe [km] 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

Mischungsverhältnis [g/kg] 

Abb. 20: Vertikale Verteilung der Luftfeuchtigkeit mit dem Mittelwert des Sommers (April-September) 

von 1961 in Larkhill GB (verändert nach FLOHN in WEISCHET & ENDLICHER 2008: 169) 

Eine Umkehrung des Feuchtigkeitsgefälles kann vorkommen, ist jedoch deutlich seltener und 

kurzfristiger als eine Umkehrung des Temperaturgefälles. Meist entsteht die Umkehrung in der 

43


Nacht, wenn es durch eine Auskühlung der bodennahen Luftschicht zur Kondensation kommt 

und dadurch der Wasserdampfgehalt sinkt. Eine Folge dieses Vorganges ist der Morgentau 

(WEISCHET & ENDLICHER 2008: 168). 

Für die vertikale Verteilung sind auch Umkehrungen des Temperaturgefälles, sogenannte 

Temperaturinversionen, von Bedeutung. Bei einer solchen Inversion wird in einer bestimmten 

Höhe der vertikale Austausch verhindert. Dadurch kann sich der Wasserdampf nicht weiter 

verteilen und sammelt sich an der Unterseite der Inversionsschicht an. Dies hat oft zur Folge, 

dass Wasserdampf kondensiert und eine sichtbare Dunstschicht entsteht (HÄCKEL 1999: 92). 

Zeitliche Verteilung 

Die Sonneneinstrahlung ist von den Faktoren, die die Verdunstung beeinflussen, derjenige, der 

zeitlich die größten Schwankungen erfährt. Im Tagesverlauf gibt es je nach Sonnenstand 

unterschiedlich starke Sonneneinstrahlung und in den Nachtstunden fällt die Sonneneinstrahl- 

ung sogar ganz aus. Im Jahresverlauf verändert sich die Sonneneinstrahlung durch den unter- 

schiedlichen Sonnenlauf der Jahreszeiten. 

Der typischen wird Tagesgang beschreiben wir anhand von zwei Beispielen nach WARNECKE (1991) 

beschrieben, die den Verlauf der spezifischen Luftfeuchtigkeit zeigen. In Abb. 21 sieht man einen 

Tagesgang im Sommer. Mit dem Sonnenaufgang setzt die Verdunstung ein und die spezifische 

Luftfeuchtigkeit nimmt zu. Das Maximum wird kurz vor Mittag erreicht. Am Nachmittag sinkt 

die Luftfeuchtigkeit wieder. Dieser Einbruch ist zurückzuführen auf die starke thermische 

Konvektion, die einen großen Teil des Wasserdampfes in höhere Luftschichten bringt (WARNECKE 

1991: 154) und einen Rückgang der Transpiration, da die Pflanzen ihre Spaltöffnung bei starker 

Sonneneinstrahlung schließen (HUPFER & KUTTLER 2006: 327). Mit sinkender Sonneneinstrahlung 

steigt die Luft nicht mehr so schnell auf und die Pflanzen öffnen ihre Spaltöffnungen wieder. 

Dadurch nimmt die spezifische Luftfeuchtigkeit in den Abendstunden noch einmal zu. Kurz nach 

dem Sonnenuntergang sinkt die Verdunstung auf ein Minimum, die Luft kühlt aus und der 

Wasserdampf kondensiert. Aus diesen Gründen sinkt die Luftfeuchtigkeit im Verlauf der Nacht 

und erreicht kurz vor Sonnenaufgang ihr Minimum. 

44 

spezifische Luftfeuchtigkeit [g/kg] 

14 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

00:00 

02:00 

04:00 

06:00 

08:00 

10:00 

12:00 

14:00 

16:00 

18:00 

20:00 

22:00 

00:00 

Zeit [hh:mm] 

Abb. 21: Tagesgang der spezifischen Luftfeuchtigkeit mit dem Mittelwert des Julis 1996 bei Bonn (verändert 

nach WARNECKE 1991: 154)


Im Winter ist die Sonneneinstrahlung deutlich schwächer. Der Einstrahlungswinkel der Sonne 

verläuft flacher, sie geht später auf und früher unter. Dadurch findet zum einen weniger 

Verdunstung statt und zum anderen ist die Lufttemperatur niedriger, was wiederum zur Folge 

hat, dass die Luft weniger Wasserdampf aufnehmen kann. Der typische Tagesgang der spezi- 

fischen Luftfeuchtigkeit im Winter verläuft daher bedeutend flacher (Abb. 22). Auch hier steigt 

die spezifische Luftfeuchtigkeit nach dem Sonnenaufgang kontinuierlich an. Das Maximum wird 

etwas versetzt mit dem Maximum der Sonneneinstrahlung am frühen Nachmittag erreicht. 

spezifische Luftfeuchtigkeit [g/kg] 

14 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

00:00 

02:00 

04:00 

06:00 

08:00 

10:00 

12:00 

14:00 

16:00 

18:00 

20:00 

22:00 

00:00 

Zeit [hh:mm] 

Abb. 22: Tagesgang der spezifischen Luftfeuchtigkeit mit dem Mittelwert des Februars 1996 bei Bonn 

(verändert nach WARNECKE 1991: 154) 

Im Jahresverlauf zeichnet sich aus den oben genannten Gründen ein erheblicher Unterschied 

zwischen der kalten und der warmen Jahreszeit ab. Das erkennt man am Beispiel in Abb. 6. Diese 

zeigt die Monatsmittelwerte der Jahre von 1951-1980 bei Quedlinburg am nordöstlichen Rand des 

Harzes. 

Dampfdruck [hPa] 

16 

14 

12 

10 

Jan 

8 

6 

4 

Feb 

Mrz 

Apr 

Mai 

Jun 

Jul 

Monat 

Abb. 23: Jahresgang des Dampfdrucks mit den Monatsmittelwerten von 1951-1980 bei Quedlinburg 

(verändert nach GLÄSSER 1994: 231) 

Aug 

Sep 

Okt 

Nov 

Dez 

45



Das Gebiet, in dem wir unsere Messungen durchführen werden, befindet sich im Rieseberger 

Moor, einem Naturschutzgebiet in der Nähe von Königslutter. Es handelt sich um ein Nieder- 

moor mit Birkenbruchwald, Weidengebüschen und Quellsümpfen, das umgeben ist von feuchtem 

Dauergrünland (NLWKN 2011). 

Das nordöstliche Harzer Vorland, in dem sich das Rieseberger Moor befindet, ist eine der 

trockensten Regionen Deutschlands (LAUER 1999: 168). Das liegt daran, dass der Großteil des aus 

dem Westen herangetragenen Wasserdampfes im Harz als Niederschlag ausfällt. Daher wird das 

Moor vorwiegend durch unterirdischen Wasserzufluss und nicht durch Niederschlagswasser 

gespiesen. Das ist jedoch typisch für Niedermoore (GÖTTLICH 1976: 157). Der wichtigste Zufluss ist 

die Lauinger Mühlenriede, die am Bruchberg im Harz entspringt (MONCALEAVO 2011). 

Um zu verstehen, was das Rieseberger Moor für einen Einfluss auf die Entstehung und Verteilung 

von Luftfeuchtigkeit hat, gehen wir auf die mikroklimatischen Verhältnisse in einem Moor ein. 

Moore haben ein spezielles Mikroklima, das sich sehr stark vom umgebenden Klima unter- 

scheiden kann. Die Eigenheiten des Mikroklimas sind vorwiegend auf die Eigenschaften des 

Bodens zurückzuführen. Zum einen enthält der Torfboden mit bis zu 95 Volumen-% sehr viel 

Wasser (GÖTTLICH 1976: 153) und zum anderen hat er im Vergleich mit anderen Böden eine sehr 

tiefe Wärmeleitfähigkeit und -speicherkapazität (DIERßEN & DIERßEN 2001: 81). 

Durch die hohe Wasserverfügbarkeit verdunsten Moore viel Wasser. In Kombination mit hohen 

Transpirationsraten, aufgrund einer dichten Vegetation, entstehen Evaporationsraten, die nur 

von offenen Wasserflächen übertroffen werden (DIERßEN & DIERßEN 2001: 16). Dies ist im 

Rieseberger Moor mit dem Birkenbruchwald, der darauf wächst, der Fall. Durch die hohe 

Verdunstung fließt überschüssiges Wasser nicht so schnell ab wie auf mineralischen Böden, 

sondern wird zu einem großen Teil in der Atmosphäre gehalten. Das verleiht den Mooren eine 

wichtige Funktion als Wasserspeicher für ihre Umgebung (GÖTTLICH 1976: 157). 

Die Wärmeeigenschaften des Torfbodens führen dazu, dass der Boden Wärme nur langsam auf- 

nimmt und abgibt. Im Tagesgang führt dies zu extremen Temperaturschwankungen, da die 

Wärme kaum vom Boden und dadurch umso mehr von der bodennahen Luft aufgenommen wird 

(GÖTTLICH 1976: 167). Im Jahresgang dagegen haben Moore ein milderes Klima mit geringen 

Schwankungen der Tagesmittelwerte. Vor allem im Herbst und Frühjahr ist das von großer 

Bedeutung, da die Moore weniger schnell auskühlen bzw. sich erwärmen als die Umgebung 

(DIERßEN & DIERßEN 2001: 81). 

Aufgrund der hohen Verdunstung und den oft deutlich unterschiedlichen Boden- und Luft- 

temperaturen, im Vergleich zur Umgebung, kommt es im Rieseberger Moor zu 2-3x mehr 

Nebeltagen pro Jahr als im Rest Niedersachsens (GÖTTLICH 1976: 167). Das ganze Jahr durch 

führen die nächtliche Auskühlung und die hohe Luftfeuchtigkeit zu häufigem Strahlungsnebel. Je 

nach Jahreszeit können zudem andere Nebelformen auftauchen. 

Im Herbst und zu Beginn des Winters weist der Moorboden, durch die langsame Auskühlung des 

Torfes, höhere Temperaturen auf als die Böden der Umgebung. Dadurch erwärmen sich die Luft- 

46


massen über dem Moor und nehmen Wasserdampf auf. Durch die Erwärmung steigen sie auf, 

vermischen sich mit der kühleren Umgebungsluft und der Wasserdampf kondensiert wieder. Bei 

den Nebelschwaden, die dadurch entstehen, handelt es sich um sogenannten Mischungsnebel 

(HÄCKEL 1999: 94). Außerdem kommt es im Winter auf unseren Breitengraden oft zu Advektions- 

nebel, wenn warme Luftmassen aus dem Süden herangeführt werden und abkühlen. Über 

Mooren kann dieser Nebeltyp auch noch im Frühjahr vorkommen, da der Torfboden sich 

langsamer erwärmt als mineralischer Boden (ebd.: 92 ff.). 

Abschließend lässt sich sagen, dass durch das spezielle Mikroklima in Mooren sowohl hohe 

absolute, als auch hohe relative Luftfeuchtigkeitswerte zustande kommen. 


Täglich verdunsten und kondensieren große Mengen an Wasser in der Atmosphäre. Daher ist die 

Luftfeuchtigkeit als Bestandteil des Wasserkreislaufs von erheblicher Bedeutung für das Klima 

unseres Planeten. Die Verdunstung ist im Wesentlichen abhängig von der Wasserverfügbarkeit, 

der Sonneneinstrahlung, dem Sättigungsgrad der Luft und der Abführung der mit Wasserdampf 

angereicherten Luftmassen. Aufgrund der optimalen Wasserverfügbarkeit verdunstet über den 

Meeren wesentlich mehr Wasser als über dem Festland. Auf den Landflächen, wo Wasser nur 

eingeschränkt vorhanden ist, spielt die Transpiration der Pflanzen bei der Entstehung von 

Wasserdampf eine große Rolle. 

Die Luftfeuchtigkeit verteilt sich im Raum horizontal und vertikal. Durch den Prozess der 

Verdunstung erwärmen sich die oberflächennahen Luftmassen verschieden stark. Dadurch 

steigen diese unterschiedlich schnell auf und es entstehen Druckgefälle. Diese Druckgefälle 

werden über horizontale Winde ausgeglichen. Vertikal wird die Luftfeuchtigkeit über die ther- 

mische Konvektion transportiert. In verschiedenen Höhenschichten können Inversionen auftre- 

ten, welche die vertikale Verteilung unterbinden. Für die zeitliche Verteilung der Luftfeuchtigkeit 

ist vor allem entscheidend, wie sich die Sonneneinstrahlung verhält. 

Um Luftfeuchtigkeit zu messen, gibt es verschiedene praktikable Methoden. Wir haben in dieser 

Arbeit die für die Exkursion relevanten Messgeräte und Messgrößen erklärt und angegeben, wo 

typischerweise Fehlerquellen auftauchen. 

Abschließend möchten wir im Hinblick auf die Exkursion einige Vermutungen aufstellen und 

Zielsetzungen festlegen. Zu unserem Messgebiet gehört auch ein Teil des Rieseberger Moors, also 

ein Standort mit hohen Verdunstungsraten. Deshalb rechnen wir sowohl im Moor, als auch in der 

unmittelbaren Umgebung mit hohen Luftfeuchtigkeitswerten und Nebelerscheinungen in den 

Morgenstunden. Im Tagesverlauf erwarten wir die höchsten Luftfeuchtigkeitswerte am Abend. 

Wir wollen herausfinden, wie stark der Einbruch der Luftfeuchtigkeitswerte am Nachmittag 

ausfallen wird. Ferner interessiert uns, inwiefern durch die hohe Verdunstung im Moor unter- 

schiedliche Luftfeuchtigkeiten zwischen dem Moor und der Umgebung zustande kommen. 

47


2.5 Globalstrahlung 

Alexandra Zettl, Meline Saworski 

“All the parameters of the Earth's climate (wind, rain, clouds, temperature...) are the result of 

energy transfer and transformations within the atmosphere at the Earth's surface and in the 

oceans.” (WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION) 

Dieses Zitat der World Meteorological Organization beschreibt das Vorhandensein klimatischer 

Parameter, wie Wind, Regen, Wolken oder auch Temperatur, als eine Folge von Energietransfer 

und -umwandlung. Eine zentrale Rolle übernimmt in diesem Kontext die Sonne, da jegliche 

Energie, die auf der Erde ankommt und dort umgewandelt wird, von ihr ausgeht. Diese Energie, 

kurzwellige Strahlung, durchdringt die Erdatmosphäre und gelangt somit zur Erdoberfläche. Die 

dort ankommende Strahlung wird als Globalstrahlung bezeichnet. 

Mit der vorliegenden Arbeit soll der Begriff der Globalstrahlung näher erläutert und in einen 

klimatologischen Kontext eingeordnet werden. Um diese Aufgabe zureichend zu erfüllen, wird im 

ersten Kapitel das Zustandekommen von Globalstrahlung erklärt, grundlegende Fragen nach den 

Bedingungen werden aufeinander aufbauend dargelegt und beschrieben. In einem folgenden, 

zweiten Kapitel wird erläutert, auf welchen klimatologischen Ebenen Globalstrahlung wirkt. Ziel 

ist es hierbei aufzuzeigen, welchen Nutzen es hat, einen Kontext zu den Ebenen herzustellen und 

wie sich die Anwendung des Wissens über Globalstrahlung in der angewandten Klimatologie 

niederschlägt. In einem letzten Teil, Ausblick auf die geländeklimatologische Feldmessung, folgt 

eine Erläuterung zur Funktionsweise und zum Umgang mit dem Pryanometer sowie eine kurze 

Beschreibung des Messstandortes Rieseberger Moor und den vermutlich zu erwartenden 

Ergebnissen der Messung der Globalstrahlung am dortigen Standort. 

2.5.1 Globalstrahlung 

Um sich mit dem Thema der Globalstrahlung auseinander zu setzen, ist es notwendig eine 

Einführung in grundlegende Eigenschaften von Strahlung zu geben. Grundsätzlich wird durch 

Strahlung elektromagnetische Energie transportiert. Die physikalische Größe ist die Strahlungs- 

energie Q, die in Joule angegeben wird. 

In der Meteorologie und Klimatologie wird grundsätzlich zwischen langwelliger (terrestrischer) 

und kurzwelliger (solarer) Strahlung unterschieden (vgl. KUTTLER, PETHE & ZMARSLY 1999, 

KUTTLER 2009). Da die Sonne die einzige Quelle der Globalstrahlung darstellt, befasst sich der 

folgende Text ausschließlich mit der kurzwelligen solaren Strahlung. Die Wellenlänge λ kurz- 

welliger Strahlung umfasst den Bereich 0,1 – 3,5 μm. 

Als Globalstrahlung G bezeichnet man den Teil der solaren Strahlung, der effektiv auf einer 

horizontalen Fläche A in m² der Erdoberfläche pro Zeiteinheit t in s auftrifft. Diese setzt sich aus 

direkter Sonnenstrahlung Is und diffuser Himmelsstrahlung IH zusammen (ENDLICHER & 

WEISCHET 1976: 58). Daraus ergibt sich für die Globalstrahlung: 

48 

G = IS + IH (9)


In der Literatur werden abweichend auch die Abkürzungen S für direkte Sonnenstrahlung und D 

für diffuse Himmelsstrahlung verwendet (HÄCKEL 1985: 196 f.). Die Energie der Globalstrahlung ist 

abhängig von astronomischen und meteorologischen Parametern (WÖRNER 1972: 177). Auf diese 

Parameter und wie sie die Strahlungsenergie beeinflussen wird im Folgenden näher eingegangen. 

Astronomische Parameter 

Astronomische Parameter sind extraterrestrische Einflussgrößen auf die solare Strahlung. 

Solarkonstante 

In diesem Abschnitt sollen die solare und die extraterrestrische Strahlung betrachtet werden, das 

heißt die Energie, die von der Sonne in Form von Strahlung abgeben wird und jene, die zu der 

Erdatmosphäre gelangt. 

Wie bereits eingangs erwähnt stellt die Sonnenenergie die Quelle der Globalstrahlung dar. Durch 

solare Strahlung wird diese Energie E gleichmäßig abgegeben. Da dies in Abhängigkeit der Zeit t 

in Sekunden geschieht, ist die daraus resultierende Größe (der Strahlungsfluss φ) in Joule pro 

Sekunde (J/s) bzw. Watt (W). Der Strahlungsfluss der Sonne φsol beträgt im Mittel 3,8*10 26 W 

(KUTTLER 2009: 59). Wird der Strahlungsfluss im Verhältnis zur Fläche angegeben, sprechen wir 

von der Strahlungsflussdichte ψ (W∙m -2 ). 

Die Strahlung die in Abwesenheit der Erdatmosphäre auf die Erde treffen würde, bezeichnet man 

als extraterrestrische Strahlung bzw. Solarkonstante E0 und wird als Strahlungsflussdichte in 

W∙m -2 angegeben. Die Solarkonstante wird durch folgende Gleichung berechnet: 

E 

0 

�sol 

� 

4�� l 

Dies ergibt sich daraus, dass die solare Strahlung von der gesamten Sonnenoberfläche (4∙π∙l 2 ) 

gleichmäßig abgegeben wird, sich also radialsymmetrisch ausbreitet und die Energie in 

Abhängigkeit von der Strecke abgeschwächt wird. Um die Energie der solaren Strahlung 

berechnen zu können, die die Erdatmosphäre erreicht, betrachten wir den mittlere Abstand l 

zwischen Erde und Sonne als Radius der Kugel, auf deren Oberfläche wir die ankommende 

Energie berechnen wollen (4∙π∙l 2 ). Dieser Abstand l beträgt in etwa 149 Millionen Kilometer 

(1.49∙10 11 m). Wir erhalten also für die Solarkonstante E0 nach Gleichung (10) eine Strahlungs- 

flussdichte 1370 W∙m -2 (ebd.: 62). 

Da sich die Erde allerdings auf einer ellipsenförmigen Sonnenumlaufbahn befindet, die nur 

annäherungsweise kreisförmig ist, handelt es sich bei der Solarkonstante um einen Mittelwert, 

der im Laufe des Jahres um etwa 7% schwankt. In größeren Zeiträumen betrachtet (Jahrzehnte, 

Jahrhunderte) kann dieser Wert jedoch als konstant betrachtet werden (MALBERG 1972: 38). 

2 

49 

(10)


Deklination und Geographische Breite 

Die Strahlungsflussdichte wird erheblich durch den Winkel mit dem die Strahlung eintrifft, also 

der Sonnenhöhe beeinflusst. Das Verhältnis zwischen der Bestrahlungsstärke bei senkrecht auf- 

treffender Strahlung und dem Einstrahlungswinkel wird durch das Cosinus-Gesetz nach LAMBERT 

beschrieben: 

50 

E = E⊥∙cos β (11) 

mit E = Bestrahlungsstärke, E⊥ = Senkrechte zur einfallenden Strahlung und β = Winkel zwischen 

E und E⊥. 

Abb. 24: Cosinus-Gesetz nach LAMBERT (KUTTLER, PETHE & ZMARSLY 1999: 29) 

Die Bestrahlungsstärke ergibt sich aus dem Quotienten aus Strahlungsfluss und der bestrahlten 

Fläche, wird also genau wie die Strahlungsflussdichte in W∙m -2 angegeben, beschreibt aber die 

Eigenschaft der Fläche und nicht die Strahlung (nach KUTTLER, PETHE & ZMARSLY 1999: 29 ff.). Da 

die Größe der Fläche A abhängig von der Seitenlänge ist, wird in Abb. 24 der Sachverhalt 

zweidimensional dargestellt. Aus der Voraussetzung, dass die Senkrechte zur einfallenden 

Strahlung bestehen bleibt, ergibt sich, dass der Winkel β und der Einstrahlungswinkel der Sonne 

zusammen 90° ergeben. Wird der Einstrahlungswinkel größer bis hin zum senkrechten Einfall der 

Sonnenstrahlung auf die bestrahlte Fläche, wird β gleich 0° und es gilt E = E⊥, es wird also die 

maximale Strahlungsflussdichte erreicht. 

Daraus resultiert, dass die Sonnenhöhe eine Größe ist, die sich wesentlich auf die Globalstrahlung 

auswirkt. Diese ergibt sich neben der Erdrotation auch durch die Erdachsenneigung. Die Ekliptik- 

Ebene (Ebene, die durch die ellipsenförmige Erdumlaufbahn gespannt wird) und die Äquator- 

ebene bilden im Mittel einen Winkel von etwa 23,5°. Auch dieser Winkel ist nicht konstant, 

sondern verändert sich über Jahrtausende, womit große erdgeschichtliche Klimaschwankungen 

zu erklären sind (ENDLICHER & WEISCHET 1976: 24). Von diesen wird im Folgenden jedoch 

abgesehen, da wir uns mit Klimaeinflüssen in kürzeren Zeiträumen befassen wollen. Auch die 

näherungsweise konstante Neigung von 23,5° wirkt sich auf das Klima aus, da sich je nach Stand 

der Erde auf der Umlaufbahn die Neigung der Polachse zur Sonne verändert. Daraus ergeben sich 

auf der nördlichen und südlichen Hemisphäre die Jahreszeiten. Das heißt die Sonnenhöhe


verändert sich je nach geographischer Lage und Jahreszeit. Die maximale tägliche Sonnenhöhe 

kann somit über die Deklination der Sonne δ, also je nach Jahreszeit und die geographische Breite 

� berechnet werden: 

Hmax = 90° - � + δ (12) 

Zweimal im Jahr, zum Zeitpunkt der Sonnenwende, richtet sich die Neigung der Polachse zur 

Sonne hin. An den Wendekreisen (23,5° geographischer Breite) beträgt die Deklination zu diesem 

Zeitpunkt 23,5°. Dies trifft für den südlichen Wendekreis am 21. Dezember und am 21. Juni auf 

den nördlichen Wendekreis zu. Durch die Gleichung (12) ergibt sich daraus, dass die Strahlung 

senkrecht auf die horizontale Oberfläche trifft, also Hmax = 90° beträgt. Die Sonne erreicht den 

Zenit. Aus dem Cosinus-Gesetzt nach LAMBERT folgt die maximale Bestrahlungsstärke. 

Meteorologische Parameter 

Die Energie der Globalstrahlung wird neben den astronomischen Parametern essentiell durch 

meteorologische Parameter beeinflusst, die durch Abläufe in der Atmosphäre bedingt werden. 

Betrachtet man die Globalstrahlung über die Erdoberfläche verteilt im jährlichen Mittel, macht 

diese lediglich gut die Hälfte (55 %) der extraterrestrischen Strahlung aus (HÄCKEL 1985: 196 f.). 

Der Teil der Strahlung, der nicht an die Erdoberfläche gelangt wird entweder absorbiert, vor 

allem in der höheren Atmosphäre oder strahlt durch Streuung und Reflexion zurück in den 

Weltraum. Dieser Vorgang wird Extinktion genannt. 

Wie bereits eingangs erwähnt wird die Globalstrahlung in direkte Sonnenstrahlung und diffuse 

Himmelsstrahlung unterteilt. Diese Unterteilung kommt ebenfalls durch das Eintreten der 

extraterrestrischen Strahlung in die Atmosphäre zustande. Bei klarem Himmel kann ein Teil der 

extraterrestrischen Strahlung direkt auf die Erdoberfläche treffen. Dies ist der Anteil der direkten 

Sonnenstrahlung. Neben der gestreuten und reflektierten Strahlung, die in den Weltraum gelenkt 

wird, gibt es noch den Teil der Strahlung, der zur Erdoberfläche gelenkt wird. Dieser wird diffuse 

Himmelsstrahlung genannt. Auf die Auswirkung von Streuung und Reflexion auf die Strahlung 

soll in den folgenden Kapiteln näher eingegangen werden. 

Abb. 25: Verteilung des Sonnenstrahlungsstroms in der Erdatmosphäre im jährlichen Mittel (nach 

HÄCKEL 1985: 195 ff.) 

51


Streuung 

Bei der Streuung (auch diffuse Reflexion genannt) handelt es sich um den Vorgang, bei dem die 

Strahlung auf beispielsweise Luft- oder Wasserteilchen trifft, wodurch sie ungerichtet in alle 

Richtungen reflektiert wird. Die Stärke der Streuung hängt unmittelbar mit der Größe der 

reflektierenden Teilchen und der Wellenlänge des Lichtes zusammen. In Abb. 26 wird deutlich, 

dass die Kurve, die die Strahlung nach der Streuung darstellt im Bereich des sichtbaren Lichtes 

stärker abfällt, als im Bereich der längerwelligen Strahlung. Aus diesem Grund wird dieses 

Phänomen für unser Auge sichtbar. Je größer ein streuendes Molekül ist, desto größer ist das 

Spektrum der gestreuten Strahlung. Beispielsweise wird Strahlung in Luft ungleichmäßig 

gestreut. Der Anteil des blauen Lichts wird auf Grund seiner kürzeren Wellenlänge am stärksten 

gestreut, weshalb der Himmel für uns blau erscheint. Anders ist dies bei der Streuung durch 

Wassermoleküle. Diese haben einen größeren Durchmesser als Luftteilchen und können somit 

den gesamten Bereich des sichtbaren Lichtes streuen. Die Folge ist die neutrale, weiße 

Erscheinung von Wolken (ENDLICHER & WEISCHET 1976: 48 ff.). 

52 

Abb. 26: Veränderung im Spektrum der kurzwelligen Strahlung beim Durchgang durch die Atmosphäre 

(HÄCKEL 1985: 179) 

Reflexion 

Bei der Reflexion, oder genauer der gerichteten Reflexion, wird das Licht anders als bei der 

Streuung nicht in verschiedene Richtungen reflektiert sondern in eine einzige Richtung. Dieser 

Ausfallwinkel ist gleich dem Einfallswinkel. Wie bei der Streuung werden allerdings nicht immer 

alle Wellenlängen des Lichts gleichstark reflektiert. Der Anteil des einfallenden Lichts der 

reflektiert wird hängt von der Oberfläche ab, auf die das Licht fällt. Dieser Fläche kann ein 

Albedowert zugeordnet werden, der das Reflexionsvermögen der Oberfläche in Prozent angibt. 

Der Albedowert von Wolken liegt beispielsweise bei 60-90 % (HÄCKEL 1985: 192 f.). Bei diesem 

hohen Reflexionsvermögen hat also eine geschlossene Wolkendecke eine enorme Auswirkung auf 

die Globalstrahlung, da ein sehr hoher Anteil der einfallenden Strahlung zurück in den Weltraum 

reflektiert wird.

2.5.2 Betrachtung verschiedener Skalen 


Um die Bedeutung der Globalstrahlung für das Klima auf der Erde zu verstehen, soll in diesem 

Kapitel ein Überblick darüber gegeben werden, wie und in welchem Maße Globalstrahlung auf 

den verschiedenen Betrachtungsebenen der Klimatologie, auch Erddimensionen (vgl. ENDLICHER 

& WEISCHET 2008: 19), der makroklimatischen Ebene, der mesoklimatischen und der mikro- 

klimatischen Ebene, wirkt. Wie bereits in der Einleitung dieser Arbeit angekündigt, ist es Ziel der 

nun folgenden Unterkapitel den Begriff der Globalstrahlung in einen definierten klimatologischen 

Kontext einzuordnen und somit zum Verständnis um den Wirkkreis der Globalstrahlung bei- 

zutragen. 

Makroklimatische Ebene 

Abb. 27: Karte der Globalstrahlung an der Erdoberfläche in W∙m -2 (ENDLICHER & WEISCHET 2008: 62) 

Die oben stehende Abbildung zeigt die mittlere Verteilung der Globalstrahlung auf der Erde und 

verbildlicht, dass die Intensität der Globalstrahlung zwischen circa 80 W∙m -2 an den Polen und bis 

zu 280 W∙m -2 in den Gebieten der Wendekreise variiert. Anhand der Darstellung der mittleren 

Verteilung der Globalstrahlung auf der Erde, kann eine generelle Aussage über die Verteilung der 

Globalstrahlung getroffen und Vermutungen über die Auswirkung der Globalstrahlung auf die 

Energiebilanz einzelner Erdgebiete aufgestellt werden. Gerade in der makroklimatischen 

Dimension ist es jedoch auch interessant, die Verteilung der Globalstrahlung über die geograph- 

ischen Breiten der Erde (vgl. Kapitel ‚Deklination und Geographische Breite’) während der 

Jahreszeiten zu betrachten. In den mittleren Breiten der Nordhalbkugel nimmt die Global- 

strahlung vom Frühjahr zum Sommer hin zu, während sie in den mittleren Breiten der 

Südhalbkugel abnimmt. Umgekehrt gilt, dass die Nordhalbkugel im Winter einer wesentlich 

niedrigeren Globalstrahlung ausgesetzt ist, während auf der Südhalbkugel höhere Werte 

verzeichnet werden können. Da die Sonne zwischen den Wendekreisen und dem Äquator im 

Zenit steht, kann dort das ganze Jahr über eine relativ homogene Verteilung der Globalstrahlung 

53


gemessen werden. Zurückzuführen ist dieses Phänomen der Verteilung vor allem auf das im 

Kapitel über die Deklination und die Geographische Breite bereits beschriebene Verhältnis von 

geneigter Erdachse und dem sich innerhalb eines Jahres verändernden Stand der Erde zur Sonne. 

Entscheidenden Einfluss auf die weltweite Verteilung der Globalstrahlung üben jedoch auch 

Parameter, wie beispielsweise die Verteilung von Land- und Wassermassen und die Bildung von 

Wolken, aus (vgl. ENDLICHER & WEISCHET 2008: 62 ff.). 

Meso- und mikroklimatische Ebene 

Die Globalstrahlung in mesoklimatischer Dimension zu untersuchen, bedeutet, den Betrach- 

tungsrahmen im Vergleich zur Makroebene stärker einzugrenzen und gleichzeitig die Erdober- 

fläche näher zu fokussieren. Folglich kommen für die mesoklimatische Betrachtung der Global- 

strahlung keine großräumigen Gebiete, wie die geografischen Breiten der Erde als Betrach- 

tungsraum in Frage, sondern wesentlich kleinere Raumstrukturen, wie spezifische Landschaften, 

Gebirgszüge oder ähnliches. Von besonderem Interesse ist hierbei die Ermittlung der Global- 

strahlung an Hängen, auf Bergen und in Tälern oder auch in Bereichen, die durch topografische 

Differenzen, zum Beispiel exponierte Erhöhungen, in abschattigen Bereichen (vgl. BENDIX 2004: 

49) liegen. Eine andere Begriffsdimension für die Betrachtung lokalklimatischer Phänomene im 

Gelände beschreibt die Geländeklimatologie. Während die Einteilungen Makro-, Meso- und 

Mikroklima sich eher allgemein auf verschiedene Raumdimensionen beziehen, erstreckt sie der 

Betrachtungsrahmen der Geländeklimatologie sowohl über die mesoklimatische als auch die 

mikroklimatische Dimension (vgl. ENDLICHER & WEISCHET 2008: 19). Welche Berechnungs- 

methoden für die Ermittlung der Globalstrahlung im Gelände notwendig sind, wird in den 

folgenden Kapiteln erläutert und soll an dieser Stelle nicht vorweggenommen werden. Da die 

Globalstrahlung einen wesentlichen Teil der klimatischen Gesamtenergiebilanz ausmacht und 

somit unter anderem ebenfalls Rückschlüsse auf den Wärmehaushalt gezogen werden können, ist 

die Erfassung und Berechnung von Globalstrahlungswerten auch im Gelände von wesentlicher 

Bedeutung, um fundierte Aussagen über das Klima zu treffen. 

Angewandte Geländeklimatologie und Globalstrahlung am Beispiel des Deutschen 

Wetterdienstes 

Im Folgenden soll als beispielhafte Verdeutlichung knapp beschrieben werden, wie der Deutsche 

Wetterdienst (DWD) anhand der in ganz Deutschland verteilten Wettermessstationen gewonnen 

meteorologischen und klimatologischen Daten sowie der durch den Satelliten METEOSAT 

gewonnen Daten (vgl. DEUTSCHER WETTERDIENST 2011: 8 ff.) nutzt, um Aussagen über das Strahl- 

ungsklima in Deutschland zu treffen und diese Erkenntnisse wiederum für die Branche der 

Solarenergie zu verwenden. 

54


Abb. 28: Globalstrahlung in der Bundesrepublik Deutschland. Mittlere Jahressummen, Zeitraum: 1981- 

2010 (DEUTSCHER WETTERDIENST 2011) 

Wie in Abb. 28 zu sehen ist, wurde die Globalstrahlung zwischen 1981 und 2010 kontinuierlich 

vom DWD erfasst. Die sich auf der Abbildung rechts befindende Skala stellt den Wert der 

Globalstrahlung in kWh/m 2 dar und reicht von niedriger Strahlung mit Werten ab geringer als 

700 kWh/m 2 , blaues Farbspektrum, bis zu hohen Werten mit maximal >1500 kWh/m 2 , violettes 

Farbspektrum. Die mittleren Skalenwerte, dargestellt in Grün, Gelb-, Orange-, Braun- und 

Rottönen, sind die am häufigsten vertreten Werte auf dem Gebiet der Bundesrepublik. Der 

Mittelwert für die Globalstrahlung in Deutschland beträgt 1053 kWh/m 2 , umgerechnet also circa 

120 W∙m -2 , was in etwas mit den auf Abb. 27 dargestellten Werten übereinstimmt. Laut DWD sind 

die Verhältnisse für die Globalstrahlung in Deutschland maßgeblich auf einen meeres- 

klimatischen Einfluss im Nordwesten, einem eher kontinentalen Klimaeinfluss im Süden und 

Südosten sowie eine Übergangszone, die sich entlang der Mittelgebirge zieht, zurückzuführen 

(vgl. DEUTSCHER WETTERDIENST 2011: 6 f.). Der DWD nutzt seine Kenntnisse über die Global- 

strahlungs-verhältnisse in Deutschland vor allem, um als Dienstleister Services für die Solar- 

branche anzubieten. Hierbei geht es hauptsächlich darum, Gutachten für geeignete Standorte für 

Photovoltaikanlagen zu erstellen (vgl. DEUTSCHER WETTERDIENST 2011: 12 ff.). 

55


Globalstrahlung im Gelände 

Durch Betrachtung der verschiedenen Skalen können wir feststellen, dass neben der Beein- 

flussung der Globalstrahlung durch astronomische und meteorologische Parameter der Einfluss 

durch Geländeeigenschaften, die sich ebenfalls auf den Einstrahlungswinkel auswirken nicht ver- 

nachlässigt werden sollte. Um den Einfluss des Geländes genauer untersuchen zu können, be- 

trachten wir die direkte und die diffuse Strahlung auf Grund ihrer unterschiedlichen Strahlungs- 

eigenschaften getrennt voneinander. 

Direkte Strahlung im Gelände 

Der Bezug zwischen der Bestrahlungsstärke und dem Einstrahlungswinkel wurde im Kapitel über 

die Deklination und die Geographische Breite bereits hergestellt. Allerdings wurde die Ein- 

strahlung bisher auf ebener Fläche betrachtet. Befindet sich die Empfängerfläche nun auf einem 

Hang, verringert sich der Winkel β um den Neigungswinkel. Wie bereits festgestellt erreicht die 

Bestrahlungsstärke ihr Maximum bei β = 0°, je größer die Steigung wird, desto stärker geht β 

gegen Null. Daraus resultiert, dass durch direkte Strahlung an Hängen eine höhere Bestrahlungs- 

stärke erreicht werden kann als auf einer ebenen Fläche. Auf eine genauere Betrachtung unter 

Berücksichtigung des sogenannten Geländewinkels, der sich neben der Hangneigung und dem 

Sonnenstand aus der Hangexposition und dem Sonnenazimuten zusammensetzt, soll an dieser 

Stelle verzichtet werden. Eine ausführliche Auseinandersetzung unter Berücksichtigung der geo- 

graphischen Lage ist in der Literatur von BENDIX zu finden (vgl. BENDIX 2004). Ein weiterer 

wichtiger Zusammenhang besteht zwischen der Sonnenhöhe h und der Weglänge s. Hierbei ist zu 

beachten, dass es sich bei s um die Angabe einer Proportion handelt. 

56 

1 

s � (13) 

sin h 

Der zurückgelegte Weg durch die Atmosphäre wird mit sinkendem Sonnenstand überpro- 

portional länger. Dies hat einen stärkeren Streuungs- und Reflexionsprozess zur Folge (KUTTLER 

2009: 66). Im Gelände hat die Sonnenhöhe eine weitere große Bedeutung in Bezug auf die Ab- 

schattung. Je länger nämlich die Strecke ist, desto größer wird der Schlagschatten der direkten 

Sonnenstrahlung. In diesem Bereich tritt keine direkte Strahlung mehr auf. Das Licht kommt hier 

nur durch die diffuse Himmelstrahlung zustande (vgl. Abb. 29). 

Abb. 29: Einfluss der Topographie auf die Direktstrahlung, Schlagschatten (BENDIX 2004: 50)

Diffuse Strahlung im Gelände 


Um den Einfluss des Geländes auf die diffuse Himmelstrahlung beurteilen zu können, sollte 

eingangs wiederholt werden, dass es sich bei der diffusen Strahlung um gestreutes und reflek- 

tiertes Licht handelt, welches anders als die direkte Strahlung aus verschiedenen Richtungen 

einstrahlt. Dementsprechend wird die diffuse Strahlung auf einer ebenen Fläche nicht vom 

Einstrahlungswinkel direkt betroffen. Die Sonnenhöhe hat lediglich insofern einen Einfluss, als 

dass die Strecke sich verändert auf der der Streuungs- und Reflexionsprozess stattfindet, nicht 

aber auf die Richtung aus der die diffuse Strahlung einfällt. Der Himmelssichtfaktor ψSky (Sky view 

factor) ist eine Größe, die diese Besonderheit berücksichtigt. Wird von dem Idealfall ausge- 

gangen, dass die diffuse Strahlung sich aus gleichmäßig (isotrop) reflektiertem Licht zusammen- 

setzt, kann der Himmelssichtfaktor für Hänge und Täler bestimmter Neigungen β berechnet 

werden. Dieser wird mit der Himmelsstrahlung H der horizontalen Fläche multipliziert. Für die 

diffuse Strahlung im Gelände Hi gilt: 

für Hänge: 

H H � � � (14) 

i 

Sky 

1� cos � 

� Sky � 

(15) 

2 

für Täler: � Sky � cos � 

(16) 

(vgl. OKE zit, in BENDIX 2004). 

Für Steigungen kleiner als 90° kommt somit auf Hängen eine größere diffuse Strahlung zustande. 

Dies leuchtet ein, wenn man sich den Himmelssichtfaktor verbildlicht als den sichtbaren Teil des 

Himmels vom Standpunkt der auftreffenden Strahlung vorstellt: Dieser wird in Tälern stärker 

durch das vorhandene Gelände eingeschränkt als an Hängen. 


Im Rahmen jedes Orientierungsprojekts findet in der Regel neben wöchentlichen Plena auch eine 

mehrtägige Exkursion statt. Im Projekt Makro vs. Mirko Geländeklimatologie im Harzer Vorland 

wird diese Exkursion – der Titel nimmt es bereits vorweg – ins nördliche Harzer Vorland führen, 

wo geländeklimatologisch bedeutsame Daten erfasst werden sollen. Bevor wir näher auf das 

Messgebiet namens Rieseberger Moor eingehen, erfolgt eine knappe Beschreibung des Aufbaus 

und der Funktionsweise des Pyranometers, dem Messinstrument, mit welchem die Flussdichte 

der Globalstrahlung als elektrische Spannung erfasst werden kann. Die Beschreibung erfolgt 

anhand des Pyranometers Typ CS300 von Campbell Scientific, welches auch während der 

Exkursion zur Datenerfassung genutzt werden wird. 

Messung – Pyranometer 

Der Begriff Pyranometer setzt sich aus den zwei griechischen Begriffen “pyr”, übersetzt “Feuer” 

und dem Begriff “metron”, “Maß” zusammen. Im übertragenen Sinne kann dies bedeuten, dass 

mit Hilfe eines Pyranometers die Intensität der Sonnenstrahlung, dem “Feuer” am Himmel, 

gemessen werden kann. Eine knappe und präzisere Definition liefert allerdings das Fremdwörter- 

57


lexikon: “Pyranometer (…) meteorolog. Gerät zum Messen der Sonnen- und Himmelsstrahlung 

sowie des Streulichts bei bedecktem Himmel.“ (WAHRIG - BURFEIND 1999: 778). 

Wie bereits aus dem Kapitel über die astronomischen Parameter bekannt, wird die Zusammen- 

setzung aus der direkten Strahlung der Sonne und aus ihrer indirekten, auch Himmelsstrahlung 

genannt, unter dem Begriff Globalstrahlung zusammengefasst. Ein Pyranometer ist demzufolge 

ein Gerät, mit dem die Globalstrahlung gemessen wird. Auf welche Art und Weise das Gerät 

Messdaten erfasst, soll im Folgenden hauptsächlich anhand des Pyranometers CS300 von 

Campbell Scientific beschrieben werden. Vorweg sei gesagt, dass es einige Voraussetzungen gibt, 

die, egal mit welchem Pyranometer die Globalstrahlung gemessen wird, erfüllt sein sollten, um 

eine valide Datenerfassung zu ermöglichen. Eine Broschüre des Deutschen Wetterdienstes gibt 

dazu teilweise Auskunft: “Die Globalstrahlung wird mit einem horizontal justierten Pyranometer 

gemessen.” (DEUTSCHER WETTERDIENST 2011: 4) Eine wichtige Voraussetzung für die Datenerfass- 

ung ist also, dass das Messgerät immer auf der Ebene aufgestellt wird. Dies liegt darin begründet, 

dass, wie in Kapitel 1.1.2 beschrieben, die Voraussetzung für eine Messung die Annahme, 

ankommende Strahlung treffe stets auf eine horizontale Ebene ein, erfüllt sein muss. Eine weitere 

zu beachtende Voraussetzung zum Messen der Strahlung ist, das Messgerät nie in den Schatten 

zu stellen, wenn die Globalstrahlung vollständig aufgenommen werden soll. Hierdurch kann nur 

ein Teil der Globalstrahlung, nämlich die diffuse Sonnenstrahlung, gemessen werden und nicht 

die gesamte Globalstrahlung. Manche Pyranometer sind zum Erfassen der diffusen Sonnen- 

strahlung mit einem sogenannten Schattenring, der saisonal passend einen Teil des Himmels 

verdeckt, ausgestattet. Mit Hilfe dieses Ringes kann das Gerät auch unter dem Umstand, dass das 

Pyranometer in einer höher gelegenen Ebene, ohne Horizontüberhöhung oder beschattete 

Bereiche, montiert wurde, die diffuse Strahlung für abgeschattete Bereiche rechnerisch ermitteln 

(vgl. DEUTSCHER WETTERDIENST 2011: 5). 

Das Pyranometer CS300 von Campbell Scientific, welches während der Exkursion des Orien- 

tierungsprojekts zum Einsatz kommen wird, verfügt nicht über einen solchen Schattenring. Eine 

Differenzierung in direkte und diffuse Sonnenstrahlung ist daher nicht möglich. Wie andere 

Pyranometer, erfasst es die Sonnenstrahlung jedoch auch mittels einer strahlungsempfindlichen 

Sensorik und gibt diese dann über einen Datenlogger aus. Im Falle des CS300 handelt es sich um 

photovoltaische Detektoren (vgl. CAMPBELL 2008: 5). Sie funktionieren ähnlich wie Solar- 

kollektoren, da sie, sobald die Globalstrahlung auf die Oberfläche der Detektoren auftrifft, diese 

in elektrische Spannung umwandeln. Die in Volt angegebene Spannung wird durch den 

Datenlogger ausgegeben und muss wieder zurück in die Flussdichteeinheit der Globalstrahlung 

umgerechnet werden, wobei 0,2 Millivolt einer Flussdichte von einem Watt pro Quadratmeter 

entsprechen: 

58 

W 

0, 2 mV �1 

(17) 

2 

m 

Eine nachträgliche Berechnung des Kosinusfaktor nach Lambert entfällt, da der Kopf, in dem die 

Messdetektoren montiert sind, bereits nach dem Faktor korrigiert ist und das Gerät diesen in 

seine Berechnung mit einbezieht (ebd.).


Auch während der Nacht berechnet das Pyranometer die Globalstrahlung, wobei diese vom 

Datenlogger als Negativwert ausgegeben wird. In der Bedienungsanleitung des CS300 wird daher 

darauf hingewiesen, die aufgenommen Negativwerte im Programm des Datenloggers auf den 

Wert Null zu setzen, denn in der Regel ist Globalstrahlung nachts nicht vorhanden (vgl. CAMP- 

BELL 2008: 5). Der Person, welche ein Pyranometer zur Erfassung der Globalstrahlung nutzt, sollte 

bewusst sein, dass die Globalstrahlung nur so lange gemessen werden kann, wie die Sonne am 

Himmel steht. Mit Sonnenuntergang nimmt die Globalstrahlung immer weiter ab und kommt 

während der Dauer der Nacht gänzlich zum Erliegen. 

Messgebiet Rieseberger Moor 

Das Rieseberger Moor, circa 145 Hektar groß, ist sowohl ein Naturschutzgebiet, als auch Schutz- 

gebiet nach Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie und liegt nördlich von Königslutter am Elm im 

Landkreis Helmstedt, Niedersachsen. Die durch die nördlichen Ausläufer des Harzes und das 

nach Norden hin anstehende Flachland Niedersachsens geprägte Gegend, in der sich das 

Rieseberger Moor befindet, wird sowohl durch subatlantisches als auch subkontinentales Klima 

beeinflusst und weist eine hohe Diversität an Pflanzengesellschaften, die nur in den Randzonen 

dieser Klima leben können auf (vgl. BEZIRKSREGIERUNG BRAUNSCHWEIG: 217). Des weiteren charak- 

terisieren Sumpfflächen und Bruchwald, Röhrichte und Hochstauden, aber auch Magerrasen- 

standorte und Heide das Gebiet des Rieseberger Moors (vgl. NDS. LANDESBETRIEB FÜR WASSER- 

WIRTSCHAFT, KÜSTEN- UND NATURSCHUTZ). 

Für eine mikroklimatische Untersuchung der Globalstrahlung in dieser Gegend, ermöglicht das 

Wissen um die Strahlungsbedingungen im nördlichen Mitteldeutschland, dessen Klima stark vom 

Einfluss des Harzes, eines Pultschollen-Mittelgebirges, bedingt wird, eine grobe Einschätzung 

dessen, was bei Messungen im Rieseberger Moor erwartet werden kann. Neben dem Meeresklima, 

das den nordwestlichen Teil Deutschlands vorrangig beeinflusst, führt die verstärkte Wolken- 

bildung am Harz dazu, dass durch eine höhere Dichte an Wolken geringere mittlere 

Strahlungswerte geliefert werden (vgl. DEUTSCHER WETTERDIENST 2011: 6). Für das Rieseberger 

Moor ist demnach zu erwarten, dass die Werte direkter Sonnenstrahlung durchschnittlich wahr- 

scheinlich geringer als die diffuse Strahlung, welche durch bedeckten Himmel hervorgerufen 

wird, ausfallen. Welche Werte jedoch für einzelne Standorte im Rieseberger Moor aufgenommen 

werden, hängt stark von den Wetterbedingungen im Exkursionszeitraum ab. Da die Global- 

strahlung nur über eine kurze Zeit von vier Tagen gemessen werden wird, ist eine Erfassung vom 

Mittelwert abweichender Werte möglich. In Werte direkter und diffuser Sonnenstrahlung kann 

während der Exkursion aufgrund der Anwendung des Pyranometers CS300 jedoch, wie bereits 

beschrieben, nicht unterschieden werden. 

59


2.6 Wärmebilanz 

Lukas Merkel 

Wärme spielt in unserem alltäglichen Leben eine wesentliche Rolle. Die Umwandlung der 

energiereichen Strahlung von der Sonne in Wärmeenergie auf der Erdoberfläche ist die Grundlage 

allen Lebens. Dabei gibt es verschiedene Vorgänge, wie sich Wärmeströme auswirken können 

und verschiedene Arten von Wärme, die unterschiedlich weitertransportiert werden. 

Wenn man sich mit dem Thema der Wärmebilanz näher befasst, stößt man schnell auf die 

Begriffe „latente“ und „sensible Wärme“. Wie entstehen diese Arten von Wärme und durch 

welche Charakteristika unterscheiden sie sich? Was wird bei der Bilanzierung der Wärme 

eigentlich genau berechnet? 

Diesen Fragen soll im folgenden Teil nachgegangen werden. Viele Autoren haben sich mit diesem 

Thema auseinandergesetzt und dabei vielfältige Betrachtungsweisen entwickelt. Da sich unsere 

Betrachtungen und Untersuchungen auf das Festland und grundlegende Erkenntnisse beziehen, 

soll hier eine einfache Strukturierung der Bilanz zur Anwendung kommen; ohne wesentliche 

Prozesse oder Merkmale zu vernachlässigen. 

Weiterhin richten sich die Begriffe der räumlichen Einordnung von Makro-, Meso- und Mikro- 

ebene nach der Definition des Autors SCHÖNWIESE (2008: 43). 

2.6.1 Wärme 

Es ist nötig den Begriff der Wärme näher zu definieren, um im physikalischen Sinne korrekt 

damit umgehen zu können. Wärme wird nämlich häufig im allgemeinen Sprachgebrauch mit 

Temperatur gleichgesetzt, dies ist aber nicht richtig. Temperatur kennzeichnet die mittlere 

kinetische Energie der Teilchen eines Stoffes. Wärme dagegen ist durch die Summe der Energie 

eines Stoffes gekennzeichnet und ist eine Prozessgröße. Somit stellt Wärme eine extensive Größe 

dar, die von der Masse eines Systems abhängig ist (ZMARSLY et al. 2002: 39). Weiterhin wird 

zwischen latenter und sensibler Wärme unterschieden, wobei die verschiedenen Merkmale im 

Folgenden genauer betrachtet werden. 

Der latente Wärmestrom 

Diese Form der Wärme tritt bei Änderung der Aggregatzustände auf. Latent bedeutet auch 

„verborgen“. Wir Menschen können diese Wärmeform nicht spüren. 

Bei Wasser wird beispielsweise diese Wärmeenergie zum Schmelzen und Sublimieren von Eis und 

zum Verdampfen von Wasser benötigt. So wird beispielsweise dem Eis beim Schmelzen stetig 

Wärme zugeführt, die Temperatur des geschmolzenen Wassers ändert sich jedoch nicht. Erst 

wenn das Eis vollständig geschmolzen ist, erhöht sich die Temperatur des Wassers. 

Wenn Wasserdampf direkt in Eis übergeht, nennt man dies Deposition. Sowohl bei diesem 

Vorgang als auch beim Gefrieren und Kondensieren wird die latente Wärme wieder frei und wird 

in Form von sensibler Wärme an die Umgebung abgegeben. 

60

Der sensible Wärmestrom 


Der sensible Wärmestrom wird auch als fühlbarer Wärmestrom bezeichnet. Das heißt, dass wir 

ihn als Menschen auch tatsächlich fühlen können. Diese Form der Wärme führt zur Temperatur- 

erhöhung eines Stoffes. Dabei ist die Erwärmung stark von der spezifischen Wärmekapazität des 

Stoffes abhängig. 

Wärmeübertragung 

Unterschiedliche Temperaturen eines Mediums oder verschiedener Medien bewirken, dass ein 

Temperaturgefälle zwischen diesen Stoffen herrscht. Dieses Gefälle wird in Form von Wärme- 

übertragung ausgeglichen. Dabei wird stets Wärme von der Seite der höheren Temperatur zur 

Seite der niedrigeren Temperatur abgegeben (ZMARSLY et al. 2002: 48). Es werden drei Formen der 

Wärmeübertragung unterschieden, welche nun näher erläutert werden. 

Wärmestrahlung 

Wärmeübertragung in Form von Wärmestrahlung bedeutet eine Energieübertragung ohne 

Medium. Sie wird ausschließlich durch elektromagnetische Strahlung übertragen und damit auch 

im Vakuum transportiert. Die größte Wärmeübertragung dieser Art geschieht durch die Sonnen- 

einstrahlung auf die Erde, die solare Strahlung. Trifft diese auf die Erdoberfläche, so kommt es zu 

Wechselwirkungen. Dabei findet eine Umwandlung der Strahlungsenergie zu Wärmeenergie statt 

(ebd.). 

Wärmeleitung 

Da die Erdoberfläche als Umsatzfläche der energiereichen solaren Strahlung fungiert, kann man 

hier eine Differenzierung der Schichten in unmittelbarer Nähe zum Boden vornehmen. Der 

Wärmeaustausch zwischen Erdboden und der Atmosphäre erfolgt in einer nur ca. 1mm starken 

Schicht. Diese wird laminare Grenzschicht genannt. Hier beruht der Wärmeaustausch auf mole- 

kularen Transportprozessen, wie der Wärmeleitung. Das bedeutet, dass die durch Wärme 

bedingte Schwingungsenergie der Moleküle direkt durch Zusammenstöße mit anderen Mole- 

külen an diese weitergegeben wird (HUPFER, P. & K., WILHELM, 2006: 17). 

Grundlage für die Übertragung der Wärme ist ein ausreichend großer Temperaturgradient. Die 

Moleküle ändern dabei ihre Position aber nicht. Daraus ergibt sich auch die Folge, dass dieser 

Austausch von Energie wesentlich ineffektiver ist, als der turbulente Wärmetransport (ZMARSLY et 

al 2002: 53). 

Turbulenter Wärmetransport 

Eine Turbulenz ist ein durch unregelmäßige Schwankung des Strömungsverlaufes und Wirbel- 

bildung gekennzeichneter Zustand der Strömungen in Flüssigkeiten oder Gasen. Dies tritt insbe- 

sondere bei Luft auf (GÄRTNER 2001: 711). 

Die turbulente Grenzschicht schließt sich an die laminare Grenzschicht an. Es handelt sich bei 

dem turbulenten Wärmetransport um einen Massenaustausch und -transport im bewegten 

Medium Luft. Dass diese Form der Wärmeübertragung wesentlich effektiver ist als die molekulare 

Übertragung hängt damit zusammen, dass der Austausch auf Grund von Turbulenzen (Wirbel) 

61


erfolgt und damit der Standortveränderung des Mediums, also der einzelnen Moleküle, 

unterliegt. Daraus folgt, dass dieser Transport von der Windgeschwindigkeit, der atmosphä- 

rischen Stabilität und der Oberflächenrauhigkeit abhängt (ZMARSLY et al 2002: 50). 

2.6.2 Wärmebilanz 

Das Thema der Wärmebilanz wird in der Fachliteratur in sehr unterschiedlichen Varianten abge- 

handelt. Auch gibt es keine festgelegten einheitlichen Formelzeichen und Vorzeichen der ein- 

zelnen Glieder der Wärmebilanzgleichung. Daher soll hier, anhand einer Auswahl, ein kurzer 

Überblick der verschiedenen Gleichungen gegeben werden. 

nach LAUER (1999): S = L + V + B + M + Se + N + R . (18) 

Dabei ist S = Strahlungsbilanz, L = sensibler Wärmestrom, V = latenter Wärmestrom, B = Boden- 

wärmestrom, M = Wärmestrom ins Meer, Se = Wärmeverbrauch beim Schmelzen von Schnee und 

Eis, N = Wärmezufuhr zur Erwärmung des fallenden Niederschlags, R = Wärmezufuhr durch die 

Reibung des Windes am Erdboden. 

nach WARNECKE (1997): Q* = Q + B + L + V (19) 

Dabei ist Q* = Wärmebilanz der Erdoberfläche, Q = Strahlungsbilanz, B = Wärmeaustausch mit 

Boden- bzw. Wasserschichten, Wärmeaustausch mit der Atmosphäre durch L = Wärmeleitung 

und V = Verdunstung. 

nach HUPFER & KUTTLER (2006): Q’A = QA + QH + QE (20) 

Dabei ist Q’A = Wärmebilanz der Atmosphäre, QA = Strahlungsbilanz der Atmosphäre, QH = 

fühlbarer Wärmestrom Erdoberfläche-Atmosphäre, QE = durch Kondensation freiwerdende 

latente Wärme. 

nach BENDIX (2004): 0 = Q* - B - L - V. (21) 

Dabei ist Q* = Strahlungsbilanz, B = Bodenwärmestrom, L = Flussdichte fühlbarer Wärme, V = 

Flussdichte latenter Wärme des Wasserdampfs. 

Auf den ersten Blick scheinen alle Gleichungen unterschiedliche Parameter zu behandeln. Bei 

genauerer Betrachtung fällt jedoch auf, dass die latente und sensible Wärme die essentiellen 

Bestandteile der Wärmebilanz darstellen und in allen Gleichungen auftauchen. Dies gilt auch für 

den Bodenwärmestrom. 

Daher werden sich in der weiteren Bearbeitung der Wärmebilanz die Erläuterungen ihrer 

einzelnen Glieder auf die Darstellung durch BENDIX (2004) beziehen. Hier sind die wichtigsten 

Glieder vorhanden, ohne dabei die Betrachtung zusätzlicher Faktoren und Einflüsse zu vernach- 

lässigen. 

Wärmebilanz nach BENDIX (2004) 

Der Autor behandelt die Wärmebilanz, wie oben schon genannt, nach folgender Gleichung: 

62 

0 = Q* - B - L - V. (22)


Dabei ist darauf zu achten, dass die Erdoberfläche als Umsatzfläche der Strahlungsbilanz 

beschrieben wird und negative Vorzeichen von der Erdoberfläche weg zeigen. Das heißt, dass der 

Bodenwärmestrom in tiefere Schichten gerichtet ist und der latente und fühlbare Wärmestrom in 

die Atmosphäre gerichtet ist (Abb. 30). 

Abb. 30: Darstellung der Wärmeströme (eigene Darstellung) 

Die Strahlungsbilanz Q* 

Die solare Strahlung bildet die Grundlage der Wärmeenergieumsätze auf der Erdoberfläche und 

in der Atmosphäre. Daher wird hier auf die Strahlungsbilanz eingegangen. Diese setzt sich am 

Tag aus kurzwelliger Solarstrahlung und langwelliger Wärmestrahlung zusammen. Nachts ist 

hingegen nur die Wärmestrahlung wirksam. 

Tag: Q* = (S↓ + D↓) ∙ (1 - α) + (L↓ - L↑) (23) 

Nacht: Q* = (L↓ - L↑) (24) 

Dabei ist Q* = Strahlungsbilanz [W∙m -2 ], S↓ = Bestrahlungsstärke der solaren Direkteinstrahlung 

[W∙m -2 ], D↓ = Bestrahlungsstärke der Diffusstrahlung [W∙m -2 ], 

� = Oberflächenalbedo, L↓ = 

Atmosphärische Gegenstrahlung (langwellig) [W∙m -2 ], L↑ = Spezifische Ausstrahlung (langwellig) 

[W∙m 

�� 

-2 ], (L↓ - L↑) = Effektive Ausstrahlung (langwellig) [W∙m -2 ] (BENDIX 2004: 46) 

Für eine weiterführende Auseinandersetzung mit der Strahlungsbilanz kann bei BENDIX 2004, 

HUPFER & KUTTLER 2006, WEISCHET & ENDLICHER 2008 und ZMARSLY et al 2002 eine umfassende 

Menge an Informationen gefunden werden. 

Der Bodenwärmestrom B 

Wie viel der auftreffenden Strahlung in den Bodenwärmestrom übergehen kann, ist sehr 

abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit des Bodens, dem Porenvolumen, der Material- 

zusammensetzung und der Bodenfeuchte. Diese Parameter ergeben die spezifische Wärmeleit- 

fähigkeit und zur Berechnung gilt folgende Formel: 

Dabei ist 

B = Bodenwärmestrom [W∙m -2 ], 

Temperatur [K], z = Strecke [m]. 

�� 

�� 

�� 

B�� dT 

dz 

� = Wärmeleitfähigkeitskoeffizient [W∙m -2 ∙K -1 ], 

�� 

63 

(25) 

T =


Aus dieser Formel ist ersichtlich, dass die verschiedenen Bodenbeschaffenheiten von maß- 

geblicher Bedeutung für den Bodenwärmestrom sind. Luft ist gegenüber Wasser ein schlechterer 

Wärmeleiter und demzufolge bestimmt der Wassergehalt über die Wärmeleitfähigkeit. Gleich- 

zeitig entsteht aber bei der Verdunstung von Wasser aus dem Boden sogenannte Verdunstungs- 

kälte. Dies hat wiederum zur Folge, dass sich ein feuchter Boden im Tagesverlauf nicht so gut 

erwärmen kann wie ein trockener Boden. Bei letzterem erhitzen sich vor allem die oberen 

Bodenschichten extrem. Dafür haben diese Böden aber eine geringere Dämpfungstiefe und 

kühlen somit in der Nacht schneller und stärker wieder aus als feuchte Böden (BENDIX 2004: 71). 

Der fühlbare Wärmestrom L 

Dieser Wärmestrom ist durch den vertikalen Temperaturgradienten und die Turbulenzintensität 

über der Bodenoberfläche bestimmt. Er wird nach folgender Formel berechnet: 

Dabei ist L = Fühlbarer Wärmestrom [W∙m 

�� 

-2 ], 

c p = Spezifische Wärme 

von Luft bei konstantem Druck [J∙kg 

�� 

�� 

-1 ∙K -1 ], KL = Turbulenter Diffusionskoeffizient für den 

Wärmetransport [m 

�� 

2 ∙s -1 ], T = Temperatur [K], z = Strecke [m]. 

Aus der Formel ergibt sich, dass der fühlbare Wärmestrom mit zunehmenden Temperaturgradienten 

und Turbulenzintensität steigt. Das heißt, er ist von der Temperatur und der Wind- 

�� 

geschwindigkeit abhängig. Jedoch wäre er für Windstille gleich null, beziehungsweise nicht 

64 

� = Luftdichte [kg∙m -3 ], 

definiert. Doch auch bei Windstille erfolgt ein Wärmeaustausch mit der Erdoberfläche. Allerdings 

nicht mehr über den turbulenten Wärmetransport, sondern über die molekulare Wärmeleitung. 

Daraus resultiert eine andere Berechnung des Turbulenten Diffusionskoeffizienten und damit 

folgende Formel: 

Dabei ist 

L = Fühlbarer Wärmestrom [W∙m -2 ], � -3 

= Luftdichte [kg∙m ], 

g -2 

= Schwerebeschleunigung [m∙s ], 

von Luft bei konstantem Druck [J∙kg -1 ∙K -1 ], 

tionalitätsfaktor 1,3, T = Temperatur [K], z = Strecke [m]. 

�� 

�� 

�� 

Die Herleitung dieser Gleichung kann 

�� 

genauer in BENDIX (2004) auf S. 76/77 ��verfolgt 

werden. 

�� 

Der latente Wärmestrom V 

(26) 

(27) 

c p = Spezifische Wärme 

C = Propor- 

Der latente Wärmestrom bezeichnet den Energiebetrag, der bei der Verdunstung von Flüssig- 

wasser umgewandelt, dann im gasförmigen Zustand gespeichert und mit dem Wind turbulent 

verlagert wird. Das heißt, er ist zunächst wieder von der Turbulenzintensität abhängig, jedoch ist 

hier der Konzentrationsgradient von Wasserdampf in der bodennahen Luftschicht ausschlag- 

gebend. Wenn der Wasserdampf kondensiert, dann wird die Wärme wieder frei und dem fühl- 

baren Wärmestrom zugeführt. Für die Berechnung ergibt sich folgende Formel.

Dabei ist 

V = Latenter Wärmestrom [W∙m -2 ], 

Spezifische Verdunstungswärme [J∙kg -1 ], 

s = Spezifische Feuchte [kg∙kg -1 ], z = Strecke [m]. 


� W = Wasserdampfdichte [kg∙m -3 ], 

dampf [m 

�� 

�� 

�� 

�� 

2 ∙s -1 ], 

Die Berechnung bei Vorhandensein von Vegetation erfordert zusätzliche Parameter, um die 

Verdunstungsleistung der Pflanzen zu erfassen. Dies wird mit Hilfe der PENMAN-MONTEITH 

�� 

Gleichung abgeschätzt. Hierfür wird die Blattfläche zur Abschätzung der stomatären Ver- 

(28) 

L V = 

K W = Turbulenter Diffusionskoeffizient für den Wasser- 

dunstung mit Hilfe des grünen Blattflächenindex angegeben. Dabei wird die Blattfläche, die pro 

Quadratmeter Bodenfläche für die Verdunstung zur Verfügung steht, angegeben. Zusätzlich ist 

der aerodynamische Widerstand der Spaltöffnungen zu berücksichtigen. Für genauere Betrach- 

tungen sind Angaben bei BENDIX (2004) auf S. 77 zu finden. 

Bowen Ratio 

Fühlbarer und latenter Wärmestrom stehen in einem bestimmten Verhältnis, dem Bowen- 

Verhältnis, welches nach der unten stehenden Gleichung berechnet wird. Daraus lassen sich 

Aussagen treffen, ob die Energie hauptsächlich in die Erwärmung der Luft oder in die 

Verdunstung von Wasser übergeht. Ist dieser Quotient größer als 1, so wird die meiste Energie in 

die sensible Wärme umgewandelt. Wenn er jedoch kleiner als 1 ist, dann wird die Energie 

hauptsächlich in die Verdunstung von Wasser investiert (ZMARSLY et al 2002: 51). 

Dabei ist 

Bo = Bowen-Verhältnis, 

Bo� L 

V 

L = sensibler Wärmestrom, V = latenter Wärmestrom. 

Wärmebilanz verschiedener Oberflächen �� 

�� Auf Grund der Messungen �� im Rahmen unseres Projektes �� werden hier nun zwei mikroklimatische 

Wärmebilanzen vorgestellt. Die Standorte an denen die folgenden Messungen vorgenommen 

wurden, ähneln den möglichen Projektstandorten. 

Tagesgang der Wärmebilanz eines unbedeckten feuchten Bodens 

Bei diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass der Boden während des gesamten Tages- 

verlaufs mit Wasser gesättigt ist. Dies wäre zum Beispiel im Bewässerungsfeldbau der Fall. 

Mit Sonnenaufgang sieht man eine deutliche Zunahme der Strahlungsbilanz. Proportional dazu 

nehmen latenter und sensibler Wärmestrom zu, jedoch kann sich der sensible im weiteren 

Verlauf nur schwach entwickeln, da der überwiegende Teil der Strahlungsenergie in die latente 

Wärme, also in die Verdunstung des Wassers fließt. Auf Grund der daraus resultierenden Ver- 

dunstungskälte bricht auch der Bodenwärmestrom kurz vor der Mittagszeit ein. Nach Sonnen- 

untergang wird weiter latente Wärme abgegeben, jedoch kehrt sich dieser Sachverhalt kurz vor 

Mitternacht um und es wird latente Wärme aufgrund von Kondensation in sensible umge- 

wandelt. Dieser Prozess wird auch als Freisetzung von Kondensationswärme bezeichnet (BENDIX 

2004: 79). 

65 

(29)


66 

Abb. 31: Tagesgang der Wärmebilanz an einem unbedeckten Standort mit feuchtem Boden (links) und 

in einem Kiefernforst (rechts) (BENDIX 2004: 79) 

Tagesgang der Wärmebilanz eines Kiefernforstes 

Hier ist nun ein fast gegensätzlicher Verlauf zum unbedeckten, feuchten Boden zu erkennen. Der 

fühlbare Wärmestrom kann sich im Verhältnis zum latenten Wärmestrom viel besser entwickeln. 

Die leichten Einbrüche im latenten Wärmestrom resultieren aus der aktiven Regulierung der 

Verdunstung durch die Pflanzen. Das heißt, dass diese ihre Spaltöffnungen schließen und nicht 

mehr so viel Verdunstungswärme entsteht (ebd.). 


Das Thema der Wärmebilanz kann auf ganz unterschiedlich Art und Weise betrachtet werden. So 

fallen je nach Betrachtungsebene (Makro bis Mikro) andere Parameter mehr oder weniger ins 

Gewicht. 

Für die Messungen im Rieseberger Moor auf unserer Exkursion stellt sich nun die Frage, ob uns 

einige Messwerte möglicherweise nicht zur Verfügung stehen, um eine vollständige Wärmebilanz 

durchzuführen. Zunächst können wir die Daten der Automatischen Wetterstation von Luft- 

temperatur, Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit und einfallender Strahlung verwenden. Damit 

lassen sich einerseits die latente und die sensible Wärme berechnen und andererseits lässt sich 

die Strahlungsbilanz bestimmen. Da sich die Berechnung der Verdunstung durch die Pflanzen 

mit dem Abschätzen der Blattoberfläche pro Quadratmeter relativ schwierig darstellt, wäre es von 

Vorteil diesen Parameter bei der Messung weitestgehend auszuschließen. Dazu müsste man eine 

der beiden Stationen auf einer vegetationsfreien Fläche aufstellen. So könnten wir die latente und 

sensible Wärme im Bowen-Verhältnis darstellen. Zur Berechnung des Bodenwärmestroms 

brauchen wir die genaue Bodenzusammensetzung sowie Aussagen über die Bodentemperatur 

und die Bodenfeuchte. Da uns die nötigen Geräte zur Messung der Bodenfeuchte nicht zur 

Verfügung stehen, muss diese möglicherweise abgeschätzt werden. Dadurch wird sich der 

Wärmestrom auch nur näherungsweise ermitteln lassen

2.7 Messkonzept – Methoden und Standorte 



Die für die Untersuchung der Klimaelemente Wind, Lufttemperatur, Luftfeuchte, Niederschlag 

und Globalstrahlung im Untersuchungsgebiet benötigten Daten werden mit einer atmosphä- 

rischen Boden-Beobachtungs-Automatikstation, kurz automatische Wetterstation (AWS), erfasst 

und aufgezeichnet. 

Die Hauptbestandteile dieser AWS sind der Mast, die Messgeräte und der Datenlogger. Zu den 

Messgeräten gehören das 3D Ultraschallanemometer, zwei Sensoren für die Lufttemperatur und 

Luftfeuchtigkeit, ein Pyranometer und ein Totalisator. Bevor der Aufbau der AWS beschrieben 

und das Messkonzept erläutert wird, werden kurz die einzelnen Messgeräte erklärt. 

Für die Erfassung des Windes wird das 3D Ultraschallanemometer verwendet. Das Prinzip der 

Messungen ist die Ermittlung der Windkomponenten in einem dreidimensionalen Raum, wo- 

durch die Windgeschwindigkeit und Windrichtung berechnet und ausgegeben werden kann. 

Wichtiges Bauteil ist hierbei der Sensorkopf mit 6 Ultraschallwandlern. Der Sensorkopf misst die 

Zeit, die ein Tonimpuls von den oberen zu den unteren Ultraschallwandlern benötigt. Die Zeit ist 

von Windgeschwindigkeit und Windrichtung abhängig und durch die spezifische Anordnung der 

Ultraschallwandler können diese Größen exakt gemessen werden. Der Sensor für die Luft- 

temperatur und Luftfeuchtigkeit ist ein Stabelement, in dem ein Platindraht zur Messung der 

Lufttemperatur und ein Kondensator zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit eingebaut sind. 

Der sich ändernde elektrische Widerstand des Platindrahtes wird eindeutig auf die sich ändernde 

Temperatur des Stabelementes zurückgeführt. Damit nur die umgebende Luft auf die Temperatur 

des Stabelementes Einfluss hat und somit die Lufttemperatur gemessen werden kann, muss der 

Sensor durch ein Gehäuse gegenüber der Strahlung geschützt werden. Der Kondensator ist mit 

Materialien versehen, die auf die Umgebungsfeuchte reagieren und die Kapazität des Konden- 

sators verändern, sodass die erfassten Werte die relative Luftfeuchtigkeit aufweisen. Das Pyrano- 

meter dient der Messung der Globalstrahlung, indem in dem Gerät ein Sensor die solare Ein- 

strahlung erfasst. Zur Messung des Niederschlags wird an der AWS der Totalisator benötigt, der 

ein Wippenprinzip zur Registrierung des Niederschlags nutzt. Bei dieser Messmethode wird 

aufgefangenes Niederschlagswasser auf eine Wippe geleitet, die bei bestimmter Menge an Wasser 

ihren Schwerpunkt verliert und kippt. 

Alle Messgeräte sind per Kabel (Signalübertragung) mit dem Datenlogger verbunden, der durch 

einen Akkumulator mit Strom versorgt wird. Im Datenlogger werden die Daten erfasst und 

aufgezeichnet. Bei der Auswertung der Daten bezüglich der Uhrzeit muss beachtet werden, dass 

der Datenlogger nach der Greenwich Mean Time (GMT) programmiert ist. Weitere Einzelheiten 

zu den Messgeräten können unter 2. Material und Methoden nachgelesen werden. 

Damit Messdaten zwischen unterschiedlichen Gebieten vergleichbar sind, müssen die Messgeräte 

an einer AWS gleich angebracht sein, was den Aufbau einer AWS in bestimmte Arbeitsschritte 

aufteilt. Beim Aufbau ist es unerlässlich, dass die Messgeräte sorgfältig behandelt werden und auf 

eventuelle Beschädigungen hin untersucht werden. Weiterhin empfiehlt sich die Durchführung 

67


des Aufbaus mit mindestens drei Personen. Zu Beginn des Aufbaus wird der Mast aus vier Rohren 

auf eine Länge von 3,55 m zusammengebaut und mit 2 Spannvorrichtungen versehen, die nach 

Aufstellen des Mastes diesen halten. Bevor der Mast aufgestellt wird, muss das 3D Ultraschall- 

anemometer am oberen Ende des Mastes mit Hilfe von Halterungen befestigt werden. Des 

Weiteren wird auf eine Masthöhe von 3 m ein Stahlenschutzgehäuse angebracht, in dem der 

Sensor für die Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit befestigt wird, der als oberer Sensor ausge- 

schrieben ist. Mit Hilfe einer Markierung am Fuß des 3D Ultraschallanemometer wird das 

Strahlenschutzgehäuse in gleicher Ausrichtung befestigt. Dann kann der Mast lotrecht 

aufgerichtet und mit den Spannvorrichtungen und Heringen befestigt werden, sodass die 

Markierung am 3D Ultraschallanemometer nach Norden zeigt. Nachfolgend kann das zweite 

Strahlenschutzgehäuse mit dem unteren Sensor in einer Masthöhe von 1 m befestigt und nach 

Norden ausgerichtet werden. Ein Ausleger wird in 1,5 m am Mast befestigt und in Nord-Süd- 

Achse ausgerichtet. Auf das südliche Ende des Auslegers wird durch Halterungen das Pyrano- 

meter waagerecht befestigt, um zum einen den Einfluss einer Schattenwirkung durch den Mast 

zu verhindern und zum anderen den gleichen Einstrahlwinkel zu garantieren. Als letzteres wird 

der Totalisator in nahe Umgebung der AWS waagerecht aufgestellt und der Datenlogger mit Ab- 

stand zum unteren Strahlenschutzgehäuse an den Mast befestigt, um eine Einfluss der Wärme- 

bildung durch den Datenlogger auf den Sensor für die Lufttemperatur zu verhindern. An- 

schließend werden alle Messgeräte mit dem Datenlogger verbunden. Mit dem Einschalten des 

Datenloggers sollte gleichzeitig die Lufttemperatur mit dem Aspirationspsychrometer gemessen 

und im Stationsprotokoll mit der Uhrzeit (GMT) vermerkt. Dies dient einer späteren Kontrolle 

der Funktionstüchtigkeit der Lufttemperatursensoren. Neben Stationsname, Exposition, Ober- 

flächenbeschaffenheit und Vegetation muss im Stationsprotokoll die Horizonteinschränkung und 

weitere Hindernisse vermerkt werden, um bei der Auswertung der Daten einflussreiche Faktoren 

mit einbeziehen zu können. 

In dem Untersuchungsgebiet wurden drei AWS aufgestellt, die nachfolgend AWS 20, AWS 40 

und AWS 50 genannt werden. Jede AWS stand einem für sich merkmalstypischen Standort. Für 

die AWS 20 kann der Standort als feucht beschrieben werden. Durch den nordexponierte 

Birkenbruchwaldrand ist eine starke Horizonteinschränkung nach Süden gegeben. Ebenfalls 

befindet sich eine Waldkante nördlich in 100 m Entfernung und östlich in 30 m Entfernung. Die 

oberflächige Vegetation aus Gräsern bildet eine feuchte Wiese. Neben einer südexponierten 

Waldkante und auf einer offenen Waldlichtung stand die AWS 40. Durch die Waldeinrahmung 

nach allen Himmelrichtungen wurde dieser Standort als windstill eingeschätzt. Zur vorherr- 

schende Vegetation zählte das Heidekraut, sowie vereinzelte Sträucher und Kiefern. Die AWS 50 

stand auf einem kleinen Hügel in mitten einer 5 % nordgeneigte Fläche. Das Umfeld ist durch 

Trockenrasen und einer erst in 100 m nordöstlicher und südwestlicher Entfernung bestehenden 

Waldkante charakterisiert. Die Stationsprotokolle können im Anhang weiter eingesehen werden. 

Am letzten Tag wurden alle erfassten Messdaten durch eine Software auf einem PC ausgelesen 

und für die weitere Analysen wie folgt aufbereitet. Die Messdaten, die für jede Minute erfasst 

wurden (Niederschlagsmessung ausgenommen) wurden auf den Zeitraum vom 11.06.2012, 19:00 

Uhr bis zum 14.06.2012, 09:00 Uhr beschränkt, um einheitlich von jeder AWS die gleiche Menge 

68


an Daten analysieren zu können. Anschließend wurden für jede Stunde Datenmittelwerte 

gebildet, was die spätere graphische Darstellung vereinfachen sollte. Um mögliche Messfehler 

zwischen den Messgeräten ausschließen zu können, wurden die Datenmittelwerte jedes 

Messgerätes um ihren spezifischen Abweichungswert zu dem Messgerät angeglichen, welches 

sich an der AWS 50 befand. Die AWS 50 wurden als Referenzstation nach einer vor Beginn der 

eigentlichen Messung durchgeführten zweitägigen Probemessung ermittelt. Die Probemessung 

beinhaltet den korrekten Aufbau aller AWS, mit dem Unterschied, dass die Sensoren für die 

Lufttemperatur auf gleicher Masthöhe nebeneinander auf einem Ausleger befestigt wurden. Bei 

Probemessbeginn und Probemessende wurde auch manuell die Lufttemperatur mit dem 

Aspirtionspsychrometer auf der Höhe gemessen, wo sich die Lufttemperatursensoren befanden. 

Nach Beendigung der Probemessung wurden die erfassten Messdaten ausgelesen und ein 

Vergleich der manuellen und durch die AWS gemessenen Lufttemperaturdaten vorgenommen. 

Dieser Vergleich ergab, dass der untere Lufttemperatursensor, der für die AWS 50 bestimmt ist, 

die geringste Abweichung zwischen den gemessenen Lufttemperaturdaten aufwies. Somit wurde 

dieser Sensor als Standartmessgerät unter den Lufttemperatursensoren ausgewiesen. Aufgrund 

fehlender Möglichkeiten der manuellen Messungen von Wind in 3,55 m Höhe und der 

Globalstrahlung wurden auch alle anderen Messgeräte der AWS 50 als Standartmessgeräte 

bestimmt. Somit konnten die Messdaten gleicher Messgeräte korreliert werden, wodurch für 

jedes Messgerät spezielle Abweichungswerte zu AWS 50 ermittelt wurden. Der Einfluss eines 

Messfehlers kann somit ausgeschlossen werden. Das bedeutet aber nicht, dass mögliche 

Messfehler durch Alterung der Geräte, elektrische Anschlussfehler oder andere Vorkommnisse 

aufgetreten sind. 

Wie die Daten ausgewertet und nach welchen Gesichtspunkt sie analysiert wurden, kann in den 

nachstehenden Artikeln begutachtet werden. 

2.8 Makro vs. Mikro 

Lukas Merkel, Michael Kachnicz 

In diesem Kapitel wird beschrieben, wie auf der Nordhemisphäre Aktionszentren entstehen und 

welche Aktionszentren zum Zeitpunkt der geländeklimatologischen Feldmessungen die groß- 

räumige Wetterlage bestimmten. 

2.8.1 Entstehung der Hoch- und Tiefdruckgebiete auf der Nordhemisphäre 

Die atmosphärische Zirkulation ist die Folge von unterschiedlicher Temperatur und folglich auch 

unterschiedlichem Luftdruck. Die solare Einstrahlung ist in den Tropen am größten und im 

Bereich der Pole am kleinsten. Das führt zur Bildung der innertropischen Konvergenz (ITC), einer 

Zone mit tiefem Luftdruck entlang des Äquators, und mit Hochdruckgebieten in den Polregionen 

(HÄCKEL 1999: 259). Durch diese thermischen Einflüsse bilden sich auf der Erdhalbkugel zwei 

verschiedene Luftmassen: Die wärmere tropische Luftmasse in den niedrigen Breiten und die 

kältere polare Luftmasse in den höheren Breiten. Innerhalb von beiden Luftmassen nimmt die 

durchschnittliche Temperatur zu den Polen hin homogen ab, aber im Grenzbereich zwischen 

69


ihnen ist die Temperaturabnahme deutlich stärker. Dieser Bereich wird als Frontalzone 

bezeichnet. Die Gradientkraft wirkt bei horizontalen Luftdruckunterschieden auf alle Luftmole- 

küle in Richtung des niedrigeren Luftdrucks und erzeugt auf diese Weise Wind. Infolge von 

Masseträgheit bei der Erdrotation weht der Wind nun aber nicht wie eigentlich erwartet auf 

geradem Weg vom Hochdruck- zum Tiefdruckgebiet, sondern wird stark abgelenkt. Im Bereich 

des Strahlstroms, einem schnellen Wind, der in den oberen Schichten der Troposphäre weht, 

kommt es zu unterschiedlich großen Druckunterschieden zwischen der tropischen und der 

polaren Luftmasse und es kommt zu dynamischen Änderungen der Gradient- und Corioliskraft, 

die dazu führen, dass an bestimmten Stellen der Druck örtlich begrenzt steigt bzw. fällt. Aus 

diesen Stellen bilden sich infolge vertikaler Luftausgleichbewegungen dann dynamische Hochs 

und Tiefs, die im Einflussbereich der Frontalzone unser veränderliches Wetter bestimmen 

(HÄCKEL 1999: 260). Die dynamischen Hochs und Tiefs ziehen in unseren Breiten meist in östliche 

Richtungen. Weil die sich auf die Luftmoleküle nördlich und südlich des Zentrums dieser 

Druckgebilde auswirkende Corioliskraft unterschiedlich stark ist, ziehen Hochs eher südöstlich 

und Tiefs eher nordöstlich. Das führt zur Bildung der sogenannten Hochdruckgürtel in den 

subtropischen und Tiefdruckrinnen in den subpolaren Breiten, in denen sich die entsprechenden 

Druckgebilde bevorzugt sammeln. Damit bildet sich die in Abb. 32 dargestellte allgemeine 

Zirkulation der Atmosphäre. Auch der durch diese Druckgebilde hervorgerufene Wind ist so 

großräumig, dass die Corioliskraft eine nennenswerte Rolle spielt. Auf der Nordhalbkugel wird 

die aus einem dynamischen Hochdruckgebiet herausströmende Luft nach rechts abgelenkt, so 

dass sie im Uhrzeigersinn um das Zentrum des Hochs herum strömt (antizyklonale Strömung) 

(FLEMMING 1991: 54). Bei Tiefdruckgebieten sorgt die Rechtsablenkung der Corioliskraft für eine 

Strömung gegen den Uhrzeigersinn (zyklonale Strömung). Durch den Einfluss der Bodenreibung 

insbesondere über Landmassen verhindert die Corioliskraft aber hier nicht den Druckausgleich, 

sondern verzögert ihn lediglich. 

70 

Abb. 32: Schematische Darstellung der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre (HÄCKEL 2005)


2.8.2 Großräumige Wetterlage an den Tagen der Messungen im Rieseberger 

Moor 

In Abb. 33 ist die Wetterlage der Bodenanalyse vom Deutschen Wetterdienst vom 12.06.12 um 

18:00 Uhr dargestellt (DWD 2012). Auf der Karte lässt sich erkennen, dass sich zu diesem 

Zeitpunkt einige Tiefdruckgebiete über Europa befanden, das heißt, eine durch sehr wechsel- 

haftes Wetter geprägte Großwetterlage vorhanden war. Im Bereich von Mittel- und Nord- 

deutschland sieht man ein Tiefdruckgebiet, welche auch als Zyklone bezeichnet wird. Sie besitzt 

zwei sogenannte Fronten, welche verschieden gekennzeichnet werden. Die Kaltfront wird entlang 

der Isobaren gleichen Drucks mit spitzen und die Warmfront mit halbrunden Frontsymbolen 

gekennzeichnet. Die Luftmassen der Zyklone bewegen sich entgegen dem Uhrzeigersinn (HÄCKEL 

2005). 

Daher ist erkenntlich, dass ausgehend vom Zeitpunkt 18.00 Uhr auf der Karte die Warmfront in 

den nächsten Stunden durch das Exkursionsgebiet zieht. In Abb. 34 lässt sich der Durchzug der 

Warmfront gut mit dem an allen Stationen verzeichneten Anstieg der Temperatur um 22:00 Uhr 

am 12.06.12 nachvollziehen. Obwohl die Temperatur in der Nacht kontinuierlich sinkt kommt es 

zu einer kurzzeitigen Erwärmung der Luft, da wärmere Luft in das Gebiet getragen wird. In der 

Nacht vom 13.06. zum 14.06.12 kommt es um 23:00 Uhr zu einem ähnlichen Phänomen. Dies ist 

immer noch auf die durchwachsene Wetterlage zurückzuführen, allerdings ist es kein klassischer 

Durchzug einer Warmfront, der einen erheblichen Anstieg der Temperatur zur Folge hätte. 

Abb. 33: Links: Bodennahe Wettersituation am 12.06.12 (DWD 2012). Rechts: Stundenmittelwerte der 

Lufttemperatur in 3 m Höhe aller AWS 

71


3 Ergebnisse 

Alexandra Zettl 

Die in Kapitel 2 beschriebene, intensive Auseinandersetzung mit dem theoretischen Kanon der 

Klimaelemente, dem System der atmosphärischen Zirkulation über Europa sowie der Methodik 

und den Instrumenten der Geländeklimatologie, ermöglichten während der Exkursion die 

eigenständige Erfassung und Auswertung von Daten. Diese Daten wurden größtenteils mit den in 

Kapitel 2.7 beschriebenen AWS gewonnen und aufgezeichnet, aber auch manuell ermittelte 

Daten, dienten als Auswertungsrundlage für die Untersuchungen, der hier im Folgenden 

vorgestellten Fachartikel. 

3.1 Beitrag zur klimatologischen Einordnung von Vegetations- 

72 

stufen im Harz 

Alexandra Zettl, Meline Saworski 

In Gebirgen verändert sich die Vegetation meist auffällig mit der Höhe. Die Lufttemperatur 

wandelt sich jedoch ebenso: mit zunehmender Höhe, fällt in der Regel die Temperatur. Der 

vorliegende Fachartikel ist das Ergebnis einer im Rahmen eines studentischen Projektes 

durchgeführten Untersuchung über Zusammenhänge zwischen Höhenstufen der Vegetation im 

Harz und dem Klimaelement Temperatur. Anhand einer mit dem Aspirationspsychrometer 

manuell aufgenommenen Datenreihe, wurden über eine Strecke von 9319 m (Ilsenburg bis 

Brockengipfel) und einem Höhenunterschied von 781,3 m an 11 mikroklimatisch unterschied- 

lichen Standorten die Lufttemperatur und die feuchte Lufttemperatur festgehalten. Ebenso wurde 

fotografisch und handschriftlich Protokoll über die an den Standorten gefundenen Pflanzen- 

gesellschaften geführt. Mit Hilfe eines Tabellenkalkulationsprogrammes wurden die aufgenom- 

menen Daten verarbeitet, in Bezug zu einer synoptischen Referenz gesetzt und ausgewertet. 

Hieraus konnten der Verlauf der Lufttemperatur und der Anstieg der Höhenmeter in Abhängig- 

keit zur zurückgelegten Strecke ermittelt werden. Als Ergebnis der Auswertung und Inter- 

pretation der gewonnen Daten wurde deutlich, dass mit zunehmender Höhe entsprechende 

Pflanzengesellschaften anzutreffen sind. Ein direkter Zusammenhang zwischen höhenbedingter 

Temperaturänderung und vorgefundener Vegetation konnte jedoch nur eingeschränkt nachge- 

wiesen werden, da mikroklimatische Einflüsse, unter anderem solche wie Himmelsausrichtung, 

Boden und Wasser, an den verschiedenen Standorten die Zusammensetzung der Vegetation 

beeinflussen und bei einer Zuordnung von Vegetation und Höhe nicht vernachlässigbar sind. 

3.1.1 Einleitung 

Um Landschaft planen und gestalten zu können ist es von großer Bedeutung, Einblicke in die 

Funktionsweisen unserer Umwelt zu erlangen. Zu diesem Zweck können ökologische Zusammen- 

hänge nicht immer getrennt voneinander betrachtet werden, da sie Teil eines komplexen Systems 

biotischer und abiotischer Umweltfaktoren sind. Bei allen Faktoren kann davon ausgegangen

Ergebnisse 

werden, dass sie in unterschiedlicher Intensität auftreten können, also einen Gradienten bilden, 

der zeitlich und örtlich bedingt sein kann (COX & MOORE 1987: 41). Diese können kaum 

zusammenhängend erfasst werden, in der Praxis werden aus diesem Grund eher konkrete 

Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Umweltfaktoren wissenschaftlich untersucht (DIERSZEN 

1990: 147). In diesem Fachartikel soll an die Umweltfaktoren der Klimatologie herangeführt 

werden. Das Klima wird als Faktorenkomplex bezeichnet, welcher mit einer Vielzahl an Faktoren, 

wie Temperatur, Strahlung und Feuchte, auf ökologische Prozesse wirkt (ebd.: 182). Die Luft- 

temperatur ist mit entscheidend für das Aufkommen und die Verbreitung spezifischer Pflanzen- 

gesellschaften. Ein Beispiel hierfür ist die Höhenstufung der Vegetation in Gebirgen, die in 

Zusammenhang mit der vertikalen Temperaturabnahme der Atmosphäre steht (COX & MOORE 

1987: 54 ff.). Dieser Zusammenhang soll betrachtet und vor allem hinsichtlich verschiedener 

Skaleneinflüsse des Klimas untersucht werden. Die untersuchte Frage lautet hierbei, ob ein 

Höhengradient der Lufttemperatur messtechnisch nachgewiesen werden kann, der sich auf die 

Vegetation im Harz auswirkt und auf welchen Skalen weitere klimatische Einflüsse beobachtet 

werden können. Hierbei ist entscheidend, bei welchen Witterungsverhältnissen die Messungen 

erhoben werden. Bei windstillen, sonnigen Verhältnissen wäre zu erwarten, dass sich das 

standortbedingte Mikroklima (z.B. Hangexposition) stark auf die Messergebnisse auswirkt. Sollte 

der Himmel gleichmäßig bedeckt sein, können sich Standortklimate nicht so stark ausprägen und 

der Höhengradient sollte stärker bemerkbar sein. 

3.1.2 Material und Methoden 

Im Rahmen der Untersuchung des Höhengradienten soll konkret eine im Harz manuell erhobene 

Messreihe vom 13. Juni 2012 betrachtet und analysiert werden. Der durch ein GPS-Gerät (Qstarz 

Qtravel) dokumentierte Weg vom nord-östlich gelegenen Ort Ilsenburg zum Brocken erstreckt 

sich über 9319 m. In einem Zeitraum von etwa 09:00 bis 13:30 Uhr wurden insgesamt 781 Höhen- 

meter zurückgelegt und protokollierte manuelle Messungen der Lufttemperatur mit dem Aspi- 

rationspsychrometer an unterschiedlichen Standorten vorgenommen. Um Besonderheiten in den 

Messergebnissen zu analysieren und mikro- beziehungsweise makroklimatisch einzuordnen, 

wurde in den Protokollen sowohl der Bedeckungsgrad als auch der Himmelsichtfaktor nach 

Abschätzung festgehalten. Anhand der protokollierten Uhrzeit an den Messpunkten konnten die 

Höhenmeter der GPS-Daten den Messungen zugeordnet werden und ein Höhenprofil erstellt 

werden. Die Differenz von 44 m zwischen dem ausgegebenen Höchstwert des GPS-Geräts und der 

tatsächlichen Höhe der Brockenspitze von 1142 m wird als Korrekturwert für alle Höhenwerte des 

GPS-Geräts verwendet. Allerdings können diese Werte weiterhin kleinere Schwankungen auf- 

weisen. Über den Abgleich der protokollierten und der aufgezeichneten Uhrzeit des GPS-Geräts 

konnten die exakten Koordinaten der jeweiligen Messpunkte erörtert werden, wodurch die 

Strecke zwischen den Messungen ermittelt wurde. Da die Messungen am Vormittag erhoben 

worden sind, ist zu bemerken, dass sich der Tagesgang der Lufttemperatur auf den Höhen- 

gradienten auswirkt. Um diesen nachvollziehen zu können, werden die Daten der etwa 55 km 

Luftlinie in nord-östlicher Richtung, im Rieseberger Moor liegenden AWS-Stationen als 

synoptische Referenzstationen verwendet. Um jedoch nicht das spezifische Standortklima einer 

73


AWS zu dokumentieren, wurde aus den gemittelten Top- und Bottom-Werten aller drei 

Stationen ein Stundenmittelwert gebildet. Diese Daten werden im Folgenden als Tagesgang der 

Lufttemperatur in der Region Harzvorland/Harz betrachtet. Für den Zeitraum von 9:00 bis 14:00 

Uhr wurde eine Trendlinie (30) berechnet, aus deren Steigung m sich der korrelierte stündliche 

Lufttemperaturanstieg ergibt. Da dieser sich aus den Differenzen der einzelnen Temperaturwerte 

errechnet, wird er in Kelvin (K) pro Stunde (h) angegeben: 

mit m = 0.952 K/h, n = 12.17 °C und R² = 0.9673 

74 

y = m ∙ x + n (30) 

Der sich ergebende Anstieg von etwa 0,02 K/min wird mit der jeweiligen Zeit in Minuten, die 

zwischen den Messungen und dem Ausgangspunkt vergangen ist, multipliziert und kann von den 

gemessenen Lufttemperaturwerten abgezogen werden. Somit entsteht eine modifizierte Mess- 

reihe, die nicht dem Einfluss des tageszeitlich bedingten Anstiegs der Lufttemperatur unterliegt 

und verwendet wird, um aus der Differenz der Temperaturextreme und der Höhendifferenz den 

Temperaturgradienten zu berechnen. 

3.1.3 Ergebnisse 

Tab. 5 zeigt die 11 verschiedenen Standorte (Messpunkte), an denen Messungen mit dem Aspi- 

rationspsychrometer durchgeführt wurden. Angegeben sind außerdem die Höhenlage und die 

modifizierte Lufttemperatur der jeweiligen Standorte sowie die den Höhen entsprechenden 

Vegetationsstufen, welchen auf Grundlage der Protokolle typische Pflanzengesellschaften zuge- 

ordnet wurden. Unter Betrachtung des Werkes „Die Pflanzengesellschaften des National-Park 

Harz (Sachsen-Anhalt). Eine kommentierte Vegetationskarte“ von KARSTE et al. konnte diese 

Zuordnung wiedererkannt werden. Anhand der Höhe und der Lufttemperatur lässt sich zudem, 

durch die Ermittlung des Quotienten der Differenz aus 1114 m und 333 m Höhe sowie der 

Differenz aus 10 °C und 3,6 °C, ein Höhengradient von 0,8 K pro 100 m Höhenanstieg ableiten. 

Tab. 5: Messpunkte und Pflanzengesellschaften

Ergebnisse 

Abb. 34 stellt das Verhältnis von Lufttemperatur und Höhenanstieg zu zurückgelegter Strecke 

und Zeit dar. Mit fortschreitender Strecke steigt die Höhe von 333 m auf 1114 m und die 

Lufttemperatur sinkt von 10 °C auf 3,6 °C. Wie der Verlauf der Lufttemperatur zeigt, wurde nach 

einer Strecke von 4,6 km ein entgegen dem absinkendem Trend ein erhöhter Temperaturwert von 

9,5 °C gemessen. Aus den während der Wanderung geführten Protokollen, geht für diesen 

Messpunkt hervor, dass der Bedeckungsgrad abnahm. Die Temperaturwerte, die kurz zuvor 

geringer wurden, steigen hier plötzlich an und fallen danach bis auf 7,9 °C. Die Lufttemperatur 

sinkt anschließend weiter bis auf 3,6 °C (auf der Brockenspitze). Die Änderung des Bedeckungs- 

grads lässt eine genauere Betrachtung der an den Referenzstationen gemessenen Globalstrah- 

lungswerte zur Überprüfung sinnvoll erscheinen. Hierzu wurden die den Zeiten der Messpunkte 

entsprechenden Punktwerte der Globalstrahlung an den Referenzen AWS 20, 40 und 50 gemittelt. 

In Abb. 35 wird der sich aus den Punktwerten ergebende Verlauf der Globalstrahlung in Vergleich 

zum in Abb. 34 bereits dargestellten Lufttemperaturverlauf, gesetzt. Wie zu sehen ist, steigt die 

Globalstrahlung tendenziell an, wird jedoch von einigen Maximalwerten (P5, P7 und P10) 

unterbrochen. Nochmals deutlicher wird das Absinken der Lufttemperaturwerte in Abhängigkeit 

zur Höhe in Abb. 36. Mit steigender Höhe, fallen die Werte. Die Trendlinie stellt das Verhältnis 

der Werte zueinander, also den Höhengradienten dar. Werden alle Messwerte einbezogen, ergibt 

sich ein Bestimmtheitsmaß R² von etwa 0,91. Werden die Temperaturwerte, die zu den Zeiten, zu 

welchen auch die Maxima der Globalstrahlung erfasst wurden (grau markiert) nicht beachtet, 

ergibt sich für den Trend der Lufttemperatur ein R² von 0,94. 

Abb. 34: Vertikaler Lufttemperaturverlauf (durchgezogene Linie), Höhe in M.ü.M. (gepunktete Linie) 

und Vegetationsstufen nach ELLENBERG (1996) (submontan, montan, subalpin) 

75


76 

Abb. 35: Verlauf der Lufttemperatur (dicke Linie) und der Globalstrahlung (dünne Linie) an den 

Referenzstationen (AWS im Rieseberger Moor) 

Abb.36: Verteilung der Lufttemperaturwerte in Abhängigkeit zur Höhe. Mit den Messwerten zu 

bedeckten Zeitpunkten (schwarz) mit R² =0,94 und den Messwerten zu sonnigen Zeitpunkten 

(grau) mit R²=0,91

3.1.4 Diskussion 

Ergebnisse 

Besonders auffällig scheint der von den tendenziell sinkenden Lufttemperaturwerten (vgl. Abb. 34 

abweichende Wert von 9,5 °C am Messpunkt 7 um 11:21 Uhr MEZ (vgl. Tab. 5). Ursache des 

Zustandekommens dieser Abweichung scheint auf einen mesoskaligen Einfluss, das Aufreißen der 

Wolkendecke rückführbar. Dieser geringere Bedeckungsgrad konnte anhand der Fotos nach- 

vollzogen werden. Da im Harz jedoch keine Globalstrahlungswerte erfasst werden konnten, 

mussten für die genauere Überprüfung die Werte der Referenzstationen (vgl. Abb. 35) heran- 

gezogen werden. Wie hierbei aus dem Anstieg des Graphen der Globalstrahlung hervorgeht, 

wurde dessen Tagesgang nicht bereinigt. Dennoch können die Maxima an den Punkten P5 bis P10 

als ein mögliches Aufreißen der Wolkendecke am Ort der Referenzstationen interpretiert werden. 

Da der Wert der Flussdichte der Globalstrahlung in einem solchen Falle steigt die direkte solare 

Einstrahlung zunimmt, scheint ein Zusammenhang möglich. Ob die an den Referenzstationen 

gemessenen Werte jedoch repräsentativ sind, bleibt auf Grund der Distanz zwischen Harz und 

Rieseberger Moor fraglich. In dieser Hinsicht muss angemerkt werden, dass Referenzdaten von 

der Wetterstation des Deutschen Wetterdienstes, die sich auf dem Brocken befindet, einen 

Beitrag zur weiteren Untersuchung dieses Zusammenhangs leisten können. Jene standen uns 

jedoch nicht zur Verfügung. 

Allgemein gültige Aussagen zu den Ergebnissen sind, da die Messungen an einem einzigen Tag 

durchgeführt wurden, kaum möglich. Messreihen und Daten, die über längere Zeiträume und in 

größerem Umfang gewonnen werden, erhöhten die Validität von Erkenntnissen über den Zusam- 

menhang zwischen Feuchte, Wärme, Höhe und Pflanzenvorkommen. Gerade die Ausprägung der 

standortbedingten Mikroklimate, die im Gebirge je nach Höhenlage und Exposition sowie dem 

Himmelssichtfaktor sehr unterschiedlich sein kann, verdient eine intensivere Betrachtung. Aus 

diesem Grund wurden in Abb. 35 die Maxima der Globalstrahlung P5, P7 und P10 markiert. 

Zunächst wird P7 betrachtet. Dieser wurde bereits zu Beginn der Diskussion als ausschlaggebend 

für die Betrachtung der Globalstrahlung genannt. Obwohl zu diesem Zeitpunkt das Maximum der 

Globalstrahlung am wenigsten ausgeprägt ist, wurde ein auffällig hoher Temperaturwert ge- 

messen. Werden die im Protokoll festgehaltenen standortspezifischen Eigenschaften betrachtet 

kann dieser jedoch recht gut nachvollzogen werden, da sich der Messpunkt an einem ostexpo- 

nierten Hang befindet, weshalb eine stärkere Aufwärmung seit dem Sonnenaufgang zu vermuten 

ist. Außerdem ist der Himmelssichtfaktor (HSF) mit 35 % im Verhältnis zu den vorherigen 

Messungen relativ hoch. Anders verhält sich diese Eigenschaft am Messpunkt P5. Hier beträgt der 

HSF lediglich 10 %. Die ansteigende Globalstrahlung wirkt sich also nicht merkbar auf den 

Temperaturwert aus, womit erklärt werden kann, dass der gemessene Lufttemperaturwert von 8,9 

°C im Trend des fallenden Temperaturgradienten liegt. Auch am Messpunkt P10 liegt der 

gemessene Temperaturwert im Trend, obwohl in der Globalstrahlung ein auffallender Ausschlag 

zu vermerken ist. Unter Berücksichtigung, dass dieser Wert in einer Höhe von 1004 m gemessen 

wurde und in diesen Höhen keine dichten Waldbestände vorzufinden sind, kann in diesem Falle 

nicht mit dem Himmelssichtfaktor argumentiert werden. Allerdings ist auf den Fotos zu 

verzeichnen, dass zu diesem Zeitpunkt dichter Nebel auftritt. Somit könnte die weiter fallende 

77


Lufttemperatur durch das Fehlen der Energie, die in die Verdunstung von Wasser geht, erklärt 

werden. 

Obwohl also der Höhengradient durch den Bedeckungsgrad auf der Mesoebene beeinflusst wird 

kann, wie in Abb. 36 dargestellt ein kontinuierliches Absinken der Lufttemperatur in Abhängig- 

keit zur Höhe mit einem Bestimmtheitsmaß von 0,91 festgehalten werden. Werden die, durch die 

auf der Mesoskala auftretende Globalstrahlung beeinflussten Werte jedoch nicht mit einbezogen, 

steigt das Bestimmtheitsmaß weiter auf 0,94. Somit ist ein sehr konstanter Temperaturgradient 

mit ansteigender Höhe nachgewiesen. 


Der durch die Änderungen der Lufttemperatur in der vertikalen Dimension erkennbare Höhen- 

gradient, lässt die Einteilung der Vegetation nach Höhenstufen nachvollziehbar erscheinen, da 

Pflanzen unterschiedliche Temperaturamplituden und -toleranzen aufweisen. Im Harz wird die 

Lufttemperatur neben dem makroklimatisch beeinflussten Höhengradienten von mikroklima- 

tischen Standortspezifika, wie beispielsweise dem Himmelssichtfaktor und der Hangexposition 

bestimmt. Der durch die Messauswertung errechnete Höhengradient von 0,8 K pro 100 m liegt 

innerhalb einer Amplitude, die je nach Jahreszeit und geographischer Lage verschieden ausge- 

prägte Werte annehmen kann. In der Regel handelt es sich um einen Wert von 0,3 °C bis 1 °C pro 

100 m Höhenanstieg (vgl. SCHRÖDER 1998: 116). Es bleibt jedoch noch zu beantworten, in welchem 

Verhältnis mikroklimatische Ausprägungen zum Höhengradienten stehen und wie sie die Be- 

rechnung desselben beeinflussen. 

78

Ergebnisse 

3.2 Geländespezifische Auswirkungen auf den Niederschlag 

Mareike Teske, Natascha Winkel 

Im Rahmen einer studentischen Exkursion in das Rieseberger Moor im Harzer Vorland, wurden 

mit Hilfe von drei Automatischen Wetter Stationen (AWS) an drei räumlich nahe beieinander 

liegenden Standorten mit unterschiedlich geprägten Geländestrukturen, Messungen einzelner 

Klimaelemente durchgeführt. In diesem Artikel wird Niederschlag (Regen und Tau) untersucht. 

Obwohl die drei Standorte den gleichen mesoklimatischen Bedingungen ausgesetzt waren, 

wiesen sie unterschiedliche Werte bezüglich des Niederschlags auf. Der Regenniederschlag 

variierte in der Menge kaum, jedoch im zeitlichen Verlauf und in der Intensität. An einem der 

Standorte wurde die Taupunkttemperatur nicht erreicht, da dort die zur Taubildung notwendige 

Luftfeuchte nicht vorlag. 


In diesem Artikel stehen zwei Formen des Niederschlags im Fokus der Untersuchung: Regen und 

Tau. Es soll untersucht werden, ob Unterschiede in Intensität und Dauer der Niederschläge 

festzustellen und Geländespezifika und unterschiedlich ausgeprägte Mikroklimata dafür verant- 

wortlich sind. 

Hypothese 1: Der im Harz dominierende Westwind wirkt sich auf die zeitliche Abfolge des 

Niederschlagbeginns aus. Demnach wird an der westlichsten AWS zuerst Niederschlag gemessen. 

Hypothese 2: Tau entwickelt sich an allen Standorten zu der dafür typischen Zeit, kurz vor 

Sonnenaufgang. 

Niederschlag ist das Produkt der Kondensation oder der Deposition von Wasserdampf in der 

Atmosphäre, dabei entsteht Wasser in flüssiger oder fester Form. Unterschieden wird in fallenden 

(Fest-, Flüssig- oder Mischniederschlag) und abgesetzten (Tau, Raueis, Glatteis, Schnee) Nieder- 

schlag. Zusätzlich wird Niederschlag statistisch nach Zeitdauer, Intensität und Quelle eingeteilt 

(KUTTLER 2009: 100). Bei der Analyse von Niederschlagsdaten sollten mögliche Abweichungen 

durch Messfehler berücksichtigt werden. Verdunstung des Niederschlagwassers, die 

Verschmutzung des Messgerätes (z.B. durch Vögel) und Wind sind entscheidende Fehlerfaktoren. 

Durch eine Windfelddeformation werden Tropfen über das Messgerät getragen und es kommt zu 

einer Unterschätzung des Niederschlagvolumens (SYMADER 2004: 31 f.). Tau ist am Boden oder an 

festen Gegenständen kondensierter Wasserdampf (MALBERG 2007: 103). Bei Abkühlung feuchter 

Luft, sinkt der Sättigungsdampfdruck E, die relative Feuchte nimmt zu und nähert sich ihrem 

Maximalwert (100 %). Dann ist der herrschende Dampfdruck e gleich dem Sättigungsdampfdruck 

E und weitere Temperaturerniedrigung führt zu Übersättigung und Taubildung. Die Temperatur, 

an der dieser Punkt erreicht ist, bezeichnet den Taupunkt (oder die Taupunkttemperatur) 

(ZMARSLY et al. 2007: 73). Die Taupunktdifferenz gibt die Differenz zwischen der aktuellen 

Temperatur und der Taupunkttemperatur an. (HUPFER & KUTTLER 2006: 90). 

79



Für die Beschreibung des Untersuchungsgebiets wird auf das Kapitel 2.7 im Projektbericht 

verwiesen. Im Folgenden werden die Standorte mit ihren Stationsnummern als AWS (Auto- 

matische Wetterstation) 20, AWS 40 und AWS 50 bezeichnet. In der Zeit vom 11. (19:00 Uhr GMT) 

bis 14. Juni 2012 (08:00 Uhr GMT) wurden von den drei AWS Minutenwerte der Temperatur, der 

relativen Luftfeuchtigkeit, der Windgeschwindigkeit und Windrichtung sowie der Globalstrah- 

lung erhoben. 

Für die Messung von Niederschlag (Regen) wurden Totalisatoren mit einer Kippwaage verwendet. 

Ist die Auffangschale mit 0,1mm Niederschlagswasser gefüllt, kippt die Waage um und 0,1 mm 

werden in der Datenreihe notiert. Nicht alle Werte der Messung werden für den weiteren Verlauf 

in Betracht gezogen. Messwerte am 11.06.12 und 14.06.12 sind Fehlermessungen während des Auf- 

bzw. Abbaus der Stationen und werden daher nicht verwendet. Der einzelne Messwert am 13.06.12 

wird ebenfalls nicht betrachtet. Um den zeitlichen Bezug zu den Messungen anderer Klima- 

elemente zu ermöglichen, wurden die Niederschlagsmengen auf Minuten Werte zurückgerechnet 

(bis zum vorhergehenden Messereignis von 0,1 mm) und danach auf 10 Minuten-Werte addiert. 

Der Taupunkt wurde in dieser Untersuchung nicht direkt gemessen, sondern rechnerisch er- 

mittelt. Dazu wurden die stündlichen Mittelwerte der unteren Messfühler für Temperatur TB und 

relative Luftfeuchtigkeit rB herangezogen. Um Rundungsfehler auszugleichen, wird in der 

Untersuchung bei einer Taupunktdifferenz ≤ 0,1 °C Tauentwicklung angenommen. 

Grundlage zur Berechnung des Taupunkts ist die Formel nach MAGNUS: zur Definition des 

Sättigungsdampfdrucks: 

80 

17, 

08085�T 

E � 6 , 1078exp 

(31) 

234, 

175 �T 

Sättigungsdampfdruck E [hPa], Temperatur T [°C] (SCHÖNWIESE 2008: 76). 


Während der Messungen wurde in den Morgenstunden vom 12.06.12 0,7 mm Niederschlagwasser 

an den AWS 40 und 50 und 0,8 mm an der AWS 20 gemessen. Die AWS 20 weist also mit 0,1 mm 

ein höheres Messergebnis auf. Die Niederschlagsmessung beginnt und endet an den einzelnen 

Stationen zu unterschiedlichen Zeiten. Der Beginn der Niederschlagsmessung erfolgt an der AWS 

20 um 04:09 Uhr, gefolgt von der AWS 50 um 04:12 Uhr und der AWS 40 um 04:20 Uhr. Die letzte 

Niederschlagsmessung erfolgt an der AWS 20 um 05:29 Uhr, an der AWS 50 um 05:34 und an der 

AWS 40 um 05:46 Uhr. Trotz unterschiedlicher Start- und Endzeiten, unterscheidet sich die 

Dauer der Niederschlagsmessung der Stationen nur um einige Minuten. Eine Divergenz ist in der 

Regenintensität zu erkennen (Abb. 37). Während die AWS 20 und 50 sich nur gering voneinander 

unterscheiden, kommt es bei der AWS 40 ab 04:50 Uhr kurzzeitig zu einer höheren Nieder- 

schlagsintensität, welche ab 05:17 Uhr stark sinkt.

Niederschlagsintensität 

[mm/10 min.] 

0.16 

0.14 

0.12 

0.10 

0.08 

0.06 

0.04 

0.02 

0.00 

04:10 

04:20 

04:30 

04:40 

04:50 

05:00 

05:10 

05:20 

05:30 

05:40 

05:50 

06:00 

Zeit [hh:mm] 

Ergebnisse 

Abb. 37: Niederschlagsintensität der AWS 20 (weiß), 40 (grau) und 50 (schwarz) am 12.06.12 von 04:00 

bis 06:00 Uhr 

Abb. 38 zeigt den Verlauf der Taupunktdifferenz über den gesamten Messzeitraum für die drei 

Stationen. Wird die Taupunktdifferenz von 0 °C erreicht, kommt es zur Taubildung. 

An Station 40 wird der Taupunkt niemals erreicht, an Stationen 20 und 50 kommt es in allen drei 

Nächten zu Tauentwicklung. Station 20 erreicht sieben mal den Taupunkt (Taupunktdifferenz ≤ 

0,1 °C) und Station 50, sechs mal. In der ersten Nacht (12.06.) liegt der Zeitraum der 

Tauentwicklung bei Station 20 zwischen 03:00 und 05:00 Uhr und bei Station 50 zwischen 03:00 

und 04:00 Uhr. An der Station 50 ist der Zeitraum der Taupunktentwicklung kürzer als an Station 

20. In der zweiten Nacht (13.06.) werden bei den Stationen 20 und 50 zwischen 01:00 und 02:00 

Uhr und in der dritten Nacht (14.06.) zwischen 03:00 und 04:00 Uhr Taupunkttemperaturen 

erreicht. 

Taupunktdifferenz [°C] 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

19:00 

23:00 

3:00 

7:00 

11:00 

15:00 

19:00 

23:00 

Zeit [hh:mm] 

3:00 

7:00 

11:00 

15:00 

19:00 

23:00 

3:00 

7:00 

Abb. 38: Taupunktdifferenz in °C gemessen in 1 m Höhe im Zeitraum vom 11.-14.6.2012. AWS 20 

(schwarz), 50 (grau) und 40 (gepunktet) 

81



Während des Niederschlagereignisses in den Morgenstunden des 12.06.12, kam der Wind aus Süd- 

West. Demnach müsste an der AWS 50 als erstes Niederschlag fallen, gefolgt von der AWS 20 und 

zuletzt der AWS 40. Die tatsächliche zeitliche Abfolge zeigt jedoch, dass der Niederschlag zuerst 

an der AWS 20 gemessen wird und danach an der AWS 50. Ein Grund hierfür kann die 

Einwirkung des Windes bei der Niederschlagsmessung sein (Abb. 39). 

82 

Niederschlagsintensitä 

t [mm/min] 


t [mm/min] 


t [mm/min] 

0.018 

0.013 

0.008 

0.003 

-0.002 

04:00 

0.018 

0.013 

0.008 

0.003 

-0.002 

0.020 

0.015 

0.010 

0.005 

0.000 

04:00 

04:00 

04:10 

04:10 

04:10 

04:20 

04:20 

04:20 

04:30 

04:30 

04:30 

04:40 

04:40 

04:40 

04:50 

04:50 

04:50 

AWS 50 

05:00 

05:10 

Zeit [hh:mm] 

AWS 40 

05:00 

05:10 

Zeit [hh:mm] 

AWS 20 

05:00 

05:10 

Zeit [hh:mm] 

Abb. 39: Windgeschwindigkeit (Linie) in Korrelation zur Niederschlagsintensität (Balken) für AWS 50, 

40 und 20 (von oben nach unten) 

05:20 

05:20 

05:20 

05:30 

05:30 

05:30 

05:40 

05:40 

05:40 

05:50 

05:50 

05:50 

06:00 

06:00 

06:00 

1.6 

1.4 

1.2 

1 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0 

1.6 

1.4 

1.2 

1 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0 

1.6 

1.4 

1.2 

1 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0 

Wind [m/s] 

Wind [m/s] 

Wind [m/s]

Ergebnisse 

Die AWS 50 befindet sich auf einem freien Feld und ist im Gegensatz zu den anderen zwei 

Stationen nicht windgeschützt. Zu Beginn des Regens ist die Windgeschwindigkeit an der AWS 

50 um bis zu 0.8 m/s stärker als an der AWS 20. Diese Werte lassen darauf schließen, dass es an 

der AWS 50 aufgrund der höheren Windgeschwindigkeit zu einer zeitlichen Verzögerung der 

Messung kam. An der geschützten AWS 20 hingegen konnte ab Beginn des Regens das 

Niederschlagwasser aufgefangen werden. Gegen diese These spricht die letzte Messung, die nicht 

als erstes an der AWS 50, sondern an der AWS 20 eintritt. Auch hier ist das Einwirken von 

Messfehlern nicht auszuschließen. Zu Messfehlern kann es durch eine Blockade im Totalisator 

der AWS kommen, die verhindert, dass die Waage umkippt und es zur Aufzeichnung kommt 

oder durch die Berührung eines Tieres an der AWS 20, die zu einer verfrühten Messung führt. Die 

erhöhte Niederschlagsmessung an der AWS 20 könnte sich ebenfalls durch den Windschutz der 

Bäume erklären lassen. Dagegen spricht jedoch die geringere Niederschlagsmessung an der AWS 

40, an welcher wie bei der AWS 20 geringe Windgeschwindigkeiten während des Regens ge- 

messen wurden. Auch hier liegt die Vermutung nahe, dass ein Tier einen zusätzlichen Impuls an 

der Kippwaage ausgelöst hat. 

An der Station 40 wird der Taupunkt niemals erreicht. Bei der getrennten Analyse der beiden den 

Taupunkt definierenden Faktoren, der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit, kann 

festgestellt werden, dass auf den gesamten Zeitraum bezogen die Lufttemperaturentwicklung an 

den drei Standorten ähnlich verläuft (für Details und Abweichungen siehe Kapitel 3.3). An den 

Tagen übersteigt jedoch die Lufttemperatur an Station 40 mehrmals die der anderen Stationen. 

Beim Vergleich der drei Stationen bezüglich der relativen Luftfeuchtigkeit ist festzustellen, dass 

Werte der AWS 40 fast durchgehend unter denen der beiden anderen Stationen liegen und den 

Wert von 90 % nicht übersteigen. Insgesamt handelt es sich hier um einen trockenen Standort 

mit Heide- und Grasvegetation. Die Wasserverfügbarkeit ist gering durch grundwasserfernen, 

sandigen Untergrund. Niederschläge (in Form von Regen) werden kaum durch Vegetation 

gehalten, sondern versickern schnell in den Untergrund. Im Gegensatz dazu ist AWS 50 ein 

feuchter, grundwassernaher Standort, der zudem windgeschützt liegt. Die Tauentwicklung hält 

dort länger an als an AWS 40, da der Anstieg der Lufttemperatur nach Sonnenaufgang (03:55 Uhr 

GMT) langsamer verläuft, als am Sonnenexponierten Standort 50. Die Hypothese 2 kann somit 

nur für die Stationen 20 und 50 bestätigt werden. 


Bei der Auswertung der Daten aus dem Harzer Vorland konnte gezeigt werden, dass Gelände- 

unterschiede sich auch in den klimatologischen Messungen widerspiegeln. So kann die Regen- 

messung durch den Wind, aber auch durch die Exposition und die Vegetation beeinflusst werden 

und trotz räumlicher Nähe, unterschiedliche Zeiträume der Messung aufweisen. Für die Tau- 

entwicklung sind ebenfalls Klimaelemente entscheidend, aber auch Faktoren wie Boden- 

beschaffenheit und Wasserverfügbarkeit. Für die fehleranfällige Messung von Regen wäre bei 

zukünftigen Messungen ein längerer Zeitraum wünschenswert, damit die Hypothesen aus- 

reichend belegt werden können. Die Taupunktermittlung wurde bei dieser Untersuchung nur 

statistisch ermittelt, ein Drosometer zur Messung von Tau wäre interessant gewesen. 

83


3.3 Vergleich der Lufttemperatur eines nord- und eines süd- 

exponierten Standorts im Harzer Vorland 

Cortina Feldmann, Cosima Seifert 

Aus den Messdaten Automatischer Wetterstationen (AWS), die während einer studentischen 

Exkursion im Naturschutzgebiets des Harzer Vorlands, dem ‚Rieseberger Moor‘ im Zeitraum vom 

11.06.2012 - 14.06.2012 erhoben wurden, werden Vergleiche der Lufttemperatur eines nord- und 

eines südexponierten Standorts vorgenommen. Der typische Tagesgang für die Nordhemisphäre 

sowie standortspezifische Charakteristika durch Nord- und Südexponiertheit wurden untersucht 

und dargestellt. Die dabei aufgetretenen Besonderheiten wurden genauer betrachtet. 


Die Lufttemperatur beschreibt den Wärmezustand der Luft und kennzeichnet, laut LAUER & 

BENDIX (2004), ihre mittlere kinetische Energie. Sie reagiert sehr empfindlich auf Relief, Boden, 

Vegetation und anthropogene Einflüsse (HORBERT 2000: 49). Daher erweist sich die Untersuchung 

dieser Größe als interessantes Thema im Rahmen der meteorologischen Messungen im 

Rieseberger Moor. 

Es gilt festzustellen, in wieweit der Standort der Messstation die Lufttemperatur beeinflusst. 

Denn hierbei lässt sich die Wichtigkeit erkennen, beim Messen der Lufttemperatur auf den 

geeigneten Standort zu achten (LAUER & BENDIX 2004: 75). Die Standorte der Stationen liegen 

Luftlinie ca. 80 m voneinander entfernt. Es stellt sich die Frage, ob Lufttemperaturunterschiede 

solch naher Messstationen zu erfassen sind und wenn ja, welche Ursachen diese haben. 

Ziel soll es zum einen sein zu belegen, dass die Lufttemperatur eines südexponierten Standorts 

stets höher ist, als die eines nordexponierten Standorts. Zum anderen soll der Verlauf des 

Tagesgangs der Nordhemisphäre, wie er beispielsweise bei BENDIX (2004), HORBERT (2000), LAUER 

& BENDIX (2004), sowie WEISCHET & ENDLICHER (2008) beschrieben wird, belegt werden. Denn die 

klimatologische Charakteristik eines Standorts ist aus dem Tagesgang am besten herzuleiten 

(HORBERT 2000: 49 f.). 


Auf der Grundlage einer studentischen Exkursion im Zeitraum vom 11.06.2012 - 14.06.2012, wurden 

im Naturschutzgebiet ‘Rieseberger Moor‘ an drei Standorten, die alle unterschiedliche Standort- 

eigenschaften aufweisen, drei AWS aufgestellt. Genaueres zu den Standorten und dem speziellen 

Aufbau sowie den einzelnen Geräten der AWS ist im Kapitel 2.7 nachzulesen. Unter dem 

Gesichtspunkt, dass das gewählte Thema dieses Artikels der Vergleich der Lufttemperatur eines 

nord- und eines südexponierten Standorts sein soll, wurden die Daten der Lufttemperatur der 

Stationen 20 und 40 gewählt, da diese den Ansprüchen für die Bearbeitung der Fragestellung am 

besten entsprechen (siehe Kapitel 2.7). Für die Auswertung wurden die ermittelten Daten der 

Sensoren, welche in 1 m Höhe angebrachten wurden, verwendet, da diese auf Grund von z.B. 

Umgebungseigenschaften und Untergrund aussagekräftiger für die Standortcharakteristika sind. 

84

Ergebnisse 

Um Abweichungen der einzelnen Geräte auszugleichen, wurde nach Testmessungen ein Gerät als 

Referenz gewählt und alle Daten dementsprechend angepasst. Die genaue Vorgehensweise ist 

Kapitel 2.7 zu entnehmen. Mit den korrigierten Werten wurden anschließend mit einem 

Tabellenkalkulationsprogramm Stundenmittelwerte aller ermittelten Daten gebildet, mit denen 

die Diagramme im folgenden Abschnitt erstellt wurden. 



21 

19 

17 

15 

13 

11 

9 

16:00 

20:00 

(#1) 

0:00 

4:00 

8:00 

12:00 

16:00 

20:00 

(#2) 

Zeit [hh:mm] 

0:00 

4:00 

8:00 

12:00 

16:00 

20:00 

0:00 

4:00 

8:00 

12:00 

Abb. 40: Tagesgang der Lufttemperatur der AWS 20 (grau) & AWS 40 (schwarz) vom 11.06.2012, 19:00 

Uhr, bis zum 14.06.2012, 09:00 Uhr mit Phänomen (#1) & (#2) 

Abb. 40 zeigt zunächst den Tagesgang der Lufttemperatur der AWS 20, sowie der AWS 40 vom 

11.06.2012, 19:00 Uhr, bis zum 14.06.2012, 09:00 Uhr auf. Beginnend am 11.06.2012 nimmt zum 

späten Abend und sich dem Sonnenuntergang nähernd, der Verlauf der Lufttemperatur beider 

Stationen ab. Ein negativer Anstieg ist nach Sonnenuntergang zu verzeichnen. Um 03:00 Uhr, 

kurz vor Sonnenaufgang, schwächt der negative Anstieg extrem ab und endet zwischen 03:00 Uhr 

und 04:00 Uhr. Kurz vor Sonnenaufgang am 12.06.2012 (ca. 04.30 Uhr) ist ein Lufttemperatur- 

minimum zu verzeichnen. Nach Sonnenaufgang ist die steilste Lufttemperaturänderung des 

Tages festzustellen, denn von 05:00 Uhr bis 08:00 Uhr steigt die Lufttemperatur über 2 °C und 

innerhalb von 2 Stunden, von 08:00 Uhr bis 10:00 Uhr, steigt die Lufttemperatur über 3 °C an. Ab 

11:00 Uhr sind signifikante Unterschiede im Tagesverlauf der Lufttemperatur zwischen den beiden 

Standorten zu beobachten. Die Lufttemperatur am Standort der AWS 40 steigt weiter linear an, 

die der AWS 20 verzeichnet einen verzögerten Anstieg der Lufttemperatur. Das Lufttemperatur- 

maximum wird nicht während des Sonnenhöchststands um die Mittagszeit erreicht, sondern 

verzögert sich (siehe Kapitel 2.2). Die AWS 40 erreicht ihr Maximum um 15:00 Uhr, die AWS 20 

erst um 18:00 Uhr. 

Zwar sinkt die Lufttemperatur vom 11.06.2012 - 14.06.2012 insgesamt um etwa 2 °C, doch ähnliche 

Tagesgänge zeigen sich auch an den folgenden Tagen. Der rascheste Anstieg der Lufttemperatur 

ist bei beiden Stationen stets kurz nach Sonnenaufgang zu verzeichnen. Die Lufttemperatur der 

AWS 40 steigt nach der Mittagsstunde immer noch weiter rasch an, während der Anstieg sich bei 

AWS 20 stets verlangsamt und das Maximum von AWS 40 nie erreicht. Außerdem vergeht am 

Standort der AWS 20 mehr Zeit bis das Maximum erreicht wird, als an der AWS 40. Um die 

85


Beeinflussung von Wind auf die Lufttemperatur zu ermitteln, wurde das Streudiagramm der Abb. 

41 erstellt. Es ergibt sich für AWS 20 sowie für AWS 40 eine sehr geringe bzw. so gut wie keine 

Korrelation zwischen Lufttemperatur und Windgeschwindigkeit. Die erreichten Windgesch- 

windigkeiten reichen zur Beeinflussung der Lufttemperatur nicht aus. Gleiches wurde mit der 

kurzwelligen Einstrahlung getan und hier zeigt sich, dass das R² beider Stationen eine Korrelation 

von über 50 % ergibt (Abb. 42). 


22 

20 

18 

16 

14 

12 

10 

8 

y = 10.024x + 9.3577 

R 2 = 0.4646 

y = 1.7027x + 11.709 

R 2 = 0.2693 

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 

Wind [m/s] 

Abb. 41: Lufttemperatur und Windgeschwindigkeit der AWS 20 & AWS 40 vom 11.06.2012, 19:00 Uhr bis 

zum 14.06.2012, 09:00 Uhr (AWS 20: grau, AWS 40: schwarz) 


22 

20 

18 

16 

14 

12 

10 

8 

y = 0.0143x + 12.468 

R 2 = 0.5581 

y = 0.0109x + 12.599 

R 2 = 0.5166 

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 

kurzw. Einstrahlung [W/m²] 

Abb. 42: Lufttemperatur und kurzwellige Einstrahlung der AWS 20 & AWS 40 vom 11.06.2012, 19:00 Uhr 

bis zum 14.06.2012, 09:00 Uhr (AWS 20: grau,; AWS 40: schwarz) 

Als besonderes Ereignis (#1) (siehe Abb. 40) fällt der 12.06.2012 in der Zeit von 16:30 Uhr bis 18:00 

Uhr auf, denn hier liegt die Lufttemperatur der AWS 20, entgegen dem sonstigen Verlauf, bis zu 

0,71 °C über der Lufttemperatur der AWS 40. Ein weiteres Phänomen (#2) zeigt sich ebenfalls am 

12.06.2012 von 21:00 Uhr bis 22:00 Uhr. Hier weist die Kurve, welche zu dieser Zeit gerade einen 

starken, negativen, linearen Anstieg aufweist, abrupt einen positiven Anstieg von bis zu 1,41 °C 

auf. 

Um diese Auffälligkeiten zu erklären, werden die Daten der Windgeschwindigkeit (Abb. 44) 

sowie die Daten der kurzwelligen Einstrahlung (Abb. 43) herangezogen und mit der Luft- 

temperatur in Bezug gesetzt. Es wird untersucht, in wieweit der Wind im betrachteten Zeitraum 

86

Ergebnisse 

die Lufttemperatur beeinflusst haben kann. Da zu diesem Zeitpunkt kein besonderes Wind- 

ereignis zu verzeichnen ist, wird der Wind zur Erklärung des Phänomens (#1) nicht weiter be- 

trachtet. Stattdessen werden die Werte der kurzwelligen Einstrahlung veranschaulicht und mit 

der Lufttemperatur ins Verhältnis gesetzt (Abb. 43). Dabei zeigt sich, dass bei AWS 20 sich 

erhöhende Strahlungswerte von 16:00 Uhr bis 17:00 Uhr abgebildet werden, die bei AWS 40 nicht 

zu verzeichnen sind. 


21 

19 

17 

15 

13 

11 

9 

16:00 

20:00 

0:00 

4:00 

8:00 

12:00 

16:00 

20:00 

0:00 

4:00 

Zeit [hh:mm] 

8:00 

12:00 

16:00 

20:00 

0:00 

4:00 

8:00 

12:00 

Abb. 43: Lufttemperatur und kurzwellige Einstrahlung der AWS 20 & AWS 40 vom 11.06.2012, 19:00 Uhr 

bis zum 14.06.2012, 09:00 Uhr (Temperatur: durchgezogene Linie, kurzwellige Einstrahlung: 

gestrichelte Linie, AWS 20: grau, AWS 40: schwarz) 


21 

19 

17 

15 

13 

11 

9 

16:00 

20:00 

0:00 

4:00 

8:00 

12:00 

16:00 

20:00 

0:00 

Zeit [hh:mm] 

4:00 

8:00 

12:00 

16:00 

20:00 

0:00 

4:00 

8:00 

12:00 

Abb. 44: Lufttemperatur und Windgeschwindigkeit der AWS 20 & AWS 40 vom 11.06.2012, 19:00 Uhr bis 

zum 14.06.2012 09:00 Uhr (Temperatur: durchgezogene Linie, Windgeschwindigkeit: gestrichelte 

Linie, AWS 20: grau, AWS 40: schwarz) 

Diese Vorgehensweise wird auch für das Phänomen (#2) angewendet. Da zwischen 21:00 Uhr und 

22:00 Uhr keinerlei Einstrahlung gemessen wurde, werden die Werte der Windgeschwindigkeit 

herangezogen. Diese zeigen extreme Windstille von ca. 0,18 m/s (Abb. 44). Um dies zu erklären, 

wurde die übergeordnete Wetterlage genauer betrachtet und dafür Wetterkarten des Deutschen 

Wetterdienstes (DWD) herangezogen (siehe Kapitel 2.8). Anhand dieser zeigt sich folgendes 

Ergebnis: eine Warmfront wurde an das Gebiet herangetragen und verursachte den zu verzeich- 

nenden, für diese Uhrzeit ungewöhnlichen Lufttemperaturanstieg. 

900 

800 

700 

600 

500 

400 

300 

200 

100 

0 

3 

2.5 

2 

1.5 

1 

0.5 

0 

Wind [m/s] 

Globalstrahlung [W/m²] 

87


88 

Temperatur AWS 20 [°C] 

20 

18 

16 

14 

12 

y = 0.9082x + 1.9159 

R 2 = 0.696 

12 14 16 18 20 

Temperatur AWS 40 [°C] 

Abb. 45: Lufttemperatur der AWS 20 (x-Achse) & AWS 40 (y-Achse) 


Phänomen (#1) weist eine Überschreitung der Lufttemperatur von AWS 20 gegenüber der AWS 

40 am 12.06.2012 von 16:30 Uhr bis 18:00 Uhr auf. Diese Besonderheit lässt sich durch die hohe 

Einstrahlung mit einem Maximum von 451,72 W∙m -2 um 17:00 Uhr begründen (Abb. 43). Am 

Standort der AWS 20, welcher grundsätzlich durch die Horizonteinschränkung, den angren- 

zenden Wald und die Nordexponiertheit mehr vor Einstrahlung geschützt ist, ist gegen 16:30 Uhr 

wahrscheinlich die Wolkendecke aufgebrochen. Der Sonnenstand war vermutlich schon so weit 

fortgeschritten, dass die Horizonteinschränkung nicht mehr wirksam war. Der Standort der AWS 

40 wird zu diesem Zeitpunkt schon durch die Waldkante im Schatten gestanden, und somit keine 

direkte Einstrahlung mehr erfahren haben. Aus diesem Grund hat sich die Lufttemperatur des 

Standorts der AWS 20 untypischerweise über die Lufttemperatur der AWS 40 erhoben. Nachdem 

die Einstrahlung nach 17:00 Uhr wieder abnimmt, durch eine sich wieder schließende 

Wolkendecke oder eine Horizonteinschränkung, sinkt die Lufttemperatur der AWS 20 ab 18:15 

Uhr wieder und unterliegt ab 19:00 Uhr wieder der Lufttemperatur der AWS 40. Die Makroebene 

hat hier erheblichen Einfluss auf die Lufttemperatur und unsere Messungen genommen. 

Phänomen (#2) weist einen ungewöhnlichen Anstieg der Lufttemperatur von 21:00 Uhr bis 22:00 

Uhr am 12.06.2012 auf. Der Grund hierfür ist die übergeordnete Wetterlage, der Durchzug einer 

Warmfront. Dies ist anhand der Wetterkarten des DWD (siehe Kapitel 2.8) zu erkennen, aber 

auch bei der Gegenüberstellung der Lufttemperatur mit der Windgeschwindigkeit (Abb.44). Ab 

20.30 Uhr ist ein starker Rückgang der Windgeschwindigkeit zu verzeichnen mit Tiefpunkt um 

22:00 Uhr. Dort beträgt die Windgeschwindigkeit 0,17 m/s. Der Mittelwert der Windgeschwindig- 

keit aller gemessenen Werte über den gesamten Zeitraum liegt bei 1,13 m/s und das Maximum bei 

2,67 m/s. Dies verdeutlicht das enorme Minimum. Durch diesen starken Rückgang der Windge- 

schwindigkeit lässt sich ebenso ein Rückschluss auf eine Warmfront ziehen, da eine typische 

Eigenschaft dieser ist, Windstille mit sich zu bringen bzw. zu verursachen (LAUER & BENDIX 2004: 

93, Kapitel 2.8). 

Der verlangsamte Anstieg der Lufttemperatur der AWS 20, während die der AWS 40 weiter rasch 

steigt, lässt sich auf die Nordexposition und der damit schwächeren Beeinflussung durch Ein-

Ergebnisse 

strahlung zurückführen (Abb.42). Abb. 41 verdeutlicht die Zeitverzögerung der Einstrahlung 

zwischen AWS 20 und AWS 40. Die Phase der Einstrahlung beginnt am Standort der AWS 40 

stets zum einen eher, und ist zum anderen auch noch stärker und verursacht somit, dass die 

Lufttemperatur schneller und höher steigt. 

Abb. 40 zeigt, dass es sich im Grunde um, ähnlich wie durch BENDIX (2004), HORBERT (2000), 

LAUER & BENDIX (2004), sowie WEISCHET & ENDLICHER (2008), beschriebene Tagesgänge handelt. 

Die aufgestellte Hypothese, der Tagesgang eines südexponierten Standorts sei stets höher als der 

eines nordexponierten Standorts, zeigt sich bei den durchgeführten Messungen besonders in der 

Tagesmitte. Aus diesem Grund wurde in Abb. 45 eine Trendlinie für die Lufttemperaturen über 13 

°C der AWS 20 und AWS 40 erstellt. Dabei zeigt sich eine Differenz von 1,92 °C, welche die 

aufgestellte Hypothese bestätigt. 

Im Bezug zu Wind und Globalstrahlung zeigt sich, dass deutliche mikroklimatische Unterschiede 

zwischen der AWS 20 und 40 bestehen. Zudem weist der Tagesgang deutliche Abweichungen wie 

Phänomen (#1) und (#2) auf. Es gibt ebenso Ansätze zum Thema Beeinflussung des Standortes 

durch Pflanzenbedeckung bzw. Heizwirkung des Untergrunds durch Pflanzen und deren Einfluss 

auf das Mirkoklima, diese gehen aber über den Umfang der Arbeit hinaus. Hinweise dazu in 

Kapitel 2.4. 


Die Messungen im Harzer Vorland haben das gesetzte Ziel der Beantwortung der Fragestellung 

erreicht und interessante Ergebnisse mit sich gebracht. Denn auf so kurze Distanz sind Unter- 

schiede der Lufttemperatur und der Standortcharakteristika aufgetreten. Dieses Ergebnis kann 

von großer Bedeutung für beispielsweise das Flächenmanagement und den Naturschutz bzw. den 

Schutz der Biodiversität sein. Denn wenn für das Gebiet ein Flächenschutzkonzept z.B. zu einer 

Feuchtwiese entwickelt wird, würde der andere Standort mit heideartiger Vegetation dabei 

vollkommen vernachlässigt werden. Das Wissen über klimatologische Prozesse ist demnach auch 

wichtig für Landschaftsplaner und Landschaftsarchitekten, die aus diesem Wissen über das 

Element Lufttemperatur für ihre zukünftige Arbeit profitieren, und es berücksichtigen können. 

Beispielsweise über den Zusammenhang mit Wind, der eine entscheidende Größe für Austausch- 

prozesse der Luft darstellt (HORBERT 2000: 38 ff.). Bei der Planung eines Gebiets sollte dabei auf 

Bebauung, Schneisen etc. geachtet werden. Ebenso muss der Untergrund und die Exponiertheit 

beachtet werden, denn auch die Globale Strahlung hat Einfluss auf die Lufttemperatur und somit 

auf das daraus resultierende Mikroklima. Dass die übergeordnete Wetterlage immer prägenden 

Einfluss hat, ist auch eine bezeichnende Erkenntnis, die nicht zu vernachlässigen ist. Doch trotz 

Einfluss der Großwetterlage haben sich die erwarteten, typischen Charakteristika der Standorte 

aufzeigen und beweisen lassen. Hilfreich für die Aussagekraft der von unseren Messungen 

erhaltenen Ergebnisse wäre allerdings eine Messung über einen längeren Zeitraum, die auch 

verschiedene Jahreszeiten umschließt. 

89


3.4 Einfluss von Wind auf die bodennahe Lufttemperatur 

Michael Kachniz, Sebastian Seyffert 

Vier Tage lang wurden im Juni 2012 in einem Gebiet des Harzvorlandes Messdaten erfasst, mit 

denen der Einfluss von Wind auf die bodennahe Lufttemperatur untersucht wurde. Hierbei wird 

der Schwerpunkt auf die Betrachtung der Nächte zwischen 22:00 Uhr und 03:00 Uhr, von drei 

unterschiedlichen Standorten, gelegt. Unter Verwendung graphischer Darstellungen werden die 

Gemeinsamkeiten und Unterschiede als Ergebnisse dargestellt. 

Durch die Untersuchung wurde der Zusammenhang von Windgeschwindigkeiten bis 3,7 m/s auf 

die bodennahe Lufttemperatur nicht deutlich. Im Gegensatz dazu konnte der Einfluss der 

Makroskala aufgezeigt werden. 


Wie allgemein gültig gesagt werden kann, sind der Wind und Lufttemperatur T zwei voneinander 

abhängige Klimaelemente. Infolge thermisch bedingter Luftdruckunterschiede strömt Luft aus 

einem Gebiet mit hohem Druck in Gebiete mit niedrigerem Druck, um einen Ausgleich der 

Druckdifferenz zu erzielen. Es entsteht Wind, der durch die Topografie und Vegetation weiter 

beeinflusst wird. Das kann zu einer Abnahme der Windgeschwindigkeit WG führen, die ca. 20 % 

bis 30 % gegenüber dem unbeeinflussten Wind beträgt (ZENGER 1998: 159). 

Die Hauptmotivation des Papers beläuft sich auf die These, dass Wind einen Einfluss auf die 

Lufttemperatur hat und zu einer Durchmischung von dieser in der vertikalen Ebene führt 

(FLEMMING 1991: 168). Durchmischung bedeutet, dass es zu keiner Differenz zwischen TB und TT 

kommt. Diese Durchmischung spielt im geländeklimatologischen Bereich eine entscheidende 

Rolle, weil dadurch Inversionswetterlagen aufgelöst werden und Frischluft aus Bodennähe in 

obere Luftschichten transportiert wird, die dann an andere Orte gelangt. Inversionswetterlagen 

liegen vor, wenn die Umgebungsluft geschichtet ist und die Lufttemperatur mit der Höhe 

zunimmt (LAUER & BENDIX 2004: 90). In diesem Zusammenhang sollen durch die Auswertung der 

AWS-Daten Aussagen getroffen werden, ob Windstärken bis zu einer Windgeschwindigkeit von 

5,3 m/s (nach KOHLENBERG 2008) die Lufttemperatur zwischen 1 m und 3m Höhe durchmischen 

und welche Rolle dabei die Windrichtung WR spielt. Die Auswertung umfasst, bedingt durch das 

Datenmaterial keine Windstille und W über 3,7 m/s, wodurch hierzu keine Aussagen getroffen 

werden können. Außerdem ist zu vermuten, dass die unterschiedlichen Bodenbeschaffenheiten 

der Standorte (siehe Kapitel 2.7) die Messdaten mit beeinflussen. 

Im folgenden Abschnitt wird näher auf die Messwerte eingegangen und wie sie für die Analyse 

bearbeitet wurden. 


Damit bei der Untersuchung der Lufttemperaturänderungen durch Wind beeinflusste Größen 

von vornherein möglichst ausgeschlossen werden, wird die ergebnisorientierte Untersuchung nur 

mit den Messwerten der TT, TB, WG und WR von 22:00 Uhr bis 03:00 Uhr in der Nacht stattfinden. 

90

Ergebnisse 

In diesem Zeitraum maßen die Pyranometer an allen drei Standorten keine Globalstrahlung, 

sodass hier der Einfluss der Globalstrahlung auf die Lufttemperaturänderung ausgeschlossen ist. 

Des Weiteren fand eine stündliche Mittlung der zu untersuchenden Messwerte statt. Somit sind 

die zu betrachtenden Abb. aus sieben Messwerten aufgebaut. Dazu zählen neben den Messwerten 

für 22:00 Uhr und 03:00 Uhr die Mittelwerte jeder Stunde. 

Auf die Verwendung der Mittelwerte wurde beim Erstellen der Windrosen, die mit dem Software- 

Paket R erstellt wurden, jedoch verzichtet. Der Grund dafür ist die schlechte und ungenaue 

Darstellung der Windrichtung aus nur sieben Messwerten. 

Bei der Analyse der Messwerte wird auf die Lufttemperaturdifferenzen TD zwischen der unteren 

Lufttemperatur TB und der oberen Lufttemperatur TT eingegangen, für die sich bei der 

Berechnung folgende Formel ergibt: 

TD= TT –TB (32) 

Nachfolgend werden nun die Ergebnisse dargestellt, auf denen die anschließende Diskussion 

beruht. 


Der Vergleich der drei AWS in Abb. 46. ergibt, dass jeder Standort im gleichen Zeitraum 

unterschiedliche TD aufweist. Das Maximum der TD von 1,59 K wurde in der Nacht vom 12.06. zum 

13.06. um ca. 00:50 Uhr am Standort AWS 40 erreicht, wohingegen ein Minimum der TD am 

Standort der AWS 20 in der Nacht vom 11.06. zum 12.06. von 0,15 K gemessen wurde. Außerdem 

änderte sich die TD dort zum Teil innerhalb einer Nacht kaum, bis hin zu einer Differenz von 0,72 

K. Des Weiteren ist erkennbar, dass sich am Standort der AWS 50 innerhalb von drei Nächten die 

TD ähneln, am Standort der AWS 40 jedoch unterscheiden sie sich zum Teil stark voneinander. TB 

und TT waren zu keinem Zeitpunkt gleich. 

Die TD der Nächte vom Standort AWS 40 waren im Gegensatz zu den TD der anderen Standorte 

durchgängig negativ. 

T D [K] 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

22:00 

22:30 

23:00 

23:30 

0:00 

AWS 20 

0:30 

1:00 

Zeit [hh:mm] 

1:30 

2:00 

2:30 

3:00 

91


92 

T D [K] 

T D [K] 

-0.1 

-0.3 

-0.5 

-0.7 

-0.9 

-1.1 

-1.3 

-1.5 

-1.7 

22:00 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

22:00 

22:30 

22:30 

23:00 

23:00 

23:30 

23:30 

0:00 

0:00 

AWS 40 

0:30 

1:00 

Zeit [hh:mm] 

AWS 50 

0:30 

Zeit [hh:mm] 

Abb. 46: TD der Nächte vom 11.06.2012 bis 14.06.2012 für die AWS 20, 40 und 50 (von oben nach unten) 

(1. Nacht: schwarz, 2. Nacht: grau und 3. Nacht: gepunktet) 

In Abb. 47. ist erkennbar, dass in allen Nächten an der AWS 40 Windgeschwindigkeiten unter 0,7 

m/s herrschten. Der Standort der AWS 20 wies Windgeschwindigkeiten zwischen 0,18 m/s und 2,1 

m/s auf, die TB war jedoch immer niedriger, wie Abb. 46 (oben) zeigt. Des Weiteren wird 

ersichtlich, dass in der ersten Nacht bei geringer WG nur eine minimale Änderung der TD vorkam 

(vgl. Abb. 46 und Abb. 47 für AWS 20). In der zweiten Nacht geht ab 0 Uhr ein Abfall der TD von 

0,44 K mit einem Anstieg der WG um 1,1 m/s einher. In der dritten Nacht hingegen ändert sich die 

Windgeschwindigkeit zwischen 23:30 Uhr und 01Uhr um 0,2 m/s, die TD aber um 0,71 K. 

W G [m/s] 

3.0 

2.5 

2.0 

1.5 

1.0 

0.5 

0.0 

22:00 

22:30 

23:00 

23:30 

0:00 

AWS 20 

0:30 

1:00 

1:00 

Zeit [hh:mm] 

1:30 

1:30 

1:30 

2:00 

2:00 

2:00 

2:30 

2:30 

2:30 

3:00 

3:00 

3:00

W G [m/s] 

3.0 

2.5 

2.0 

1.5 

1.0 

0.5 

0.0 

22:00 

22:30 

23:00 

23:30 

0:00 

AWS 40 

0:30 

1:00 

Zeit [hh:mm] 

1:30 

2:00 

2:30 

3:00 

Ergebnisse 

Abb. 47: WG der Nächte vom 11.06.2012 bis 14.06.2012 für die AWS 20 (oben) und die AWS 40 (unten) 

(1. Nacht: schwarz, 2. Nacht: grau und 3. Nacht: gepunktet) 

Bei der Windrichtung ist festzustellen, dass die Luft in der zweiten Nacht konstant aus westlicher 

Richtung an die AWS 20 herangeführt wurde, eine Änderung der TD aber kaum stattfand (vgl. 

AWS 20 in Abb. 46 und Abb. 48). In der dritten Nacht strömte die Luft bis 23:30 Uhr ausschließ- 

lich aus Westen und die TD nahm leicht zu. Ab 23:30 Uhr strömte der Wind aus östlicher 

Richtung (Abb. 49) und die TD nahm stark ab. 

m/s 

0.063 - 0.33 

0.33 - 0.66 

0.66 - 0.99 

> 0.99 

W 

c.2 

Abb. 48: Windrose für die 2. Nacht an der AWS 20. Windgeschwindigkeiten über 1 m∙s -1 in dunkelgrau, 

Windgeschwindigkeiten unter 1 m∙s -1 c.3.1 

c.3.2 

in hellgrau 

m/s 

0.042 - 0.33 

0.33 - 0.66 

0.66 - 0.99 

> 0.99 

W 

N 

S 

10 % 

20 % 

30 % 

40 % 

50 % 

60 % 

E 

Abb. 49: Windrosen für die 3. Nacht an der AWS 20. 22:00 - 23:30 Uhr (links) und 23:30 - 03:00 Uhr 

(rechts). Alle Windgeschwindigkeiten lagen unter 0,7 m∙s -1 

N 

S 

10 % 

m/s 

20 % 

30 % 

0.023 - 0.33 

0.33 - 0.66 

0.66 - 0.99 

> 0.99 

W 

40 % 

50 % 

E 

N 

S 

10 % 

20 % 

30 % 

40 % 

50 % 

60 % 

E 

93


Bei der Analyse der Messdaten in der 1. Nacht am Standort AWS 50 wurde festgestellt, dass WG 

und TD bis kurz nach 23:30 Uhr zu nahmen (Abb. 50). Die TD blieb dann bis 01:30 Uhr fast gleich 

und die WG schwankte zwischen 1,7 m/s und 2,2 m/s. Ab 01:30 Uhr nahm die WG ab und die TD zu. 

94 

W G [m/s] 

3.0 

2.5 

2.0 

1.5 

1.0 

0.5 

0.0 

22:00 

22:30 

23:00 

23:30 

0:00 

0:30 

1:00 

Zeit [hh:mm] 

Abb. 50: Verlauf der WG (gepunktet) und der TD (durchgezogen) am Standort der AWS 50 in der 1. 

Nacht (vom 11.06.2012 auf den 12.06.2012) 


Bei der Betrachtung der Ergebnisse ist deutlich geworden, dass an jedem Standort die 

Lufttemperatur durch eine Größe beeinflusst wurde. Zum einen kann gesagt werden, dass am 

Standort AWS 20 und AWS 50 nächtliche Inversionswetterlagen vorherrschen, da TT stets höher 

als TB war. Zum anderen wird festgestellt, dass Windgeschwindigkeiten bis zu 3,7 m/s eine 

Inversionswetterlage innerhalb des betrachteten Zeitraums nicht auflösen konnten. Das bedeutet, 

dass schwache Briesen (nach KOHLENBERG 2008) die Lufttemperatur nicht durchmischen. Des 

Weiteren kann gesagt werden, dass eine bestimmte WG keine Bestimmungsgröße für eine 

bestimmte Differenz der bodennahen Lufttemperatur ist. Erkennbar in den Abb. 46 und 47 (für 

AWS 50), da sich während der zweiten und dritten Nacht die Windgeschwindigkeiten sehr stark 

unterschieden, die Temperaturdifferenzen jedoch annähernd gleich waren. 

Auch wenn die dritte Nacht von AWS 20 und die zweite Nacht von AWS 50 aufzeigen, dass in 

diesen Nächten eine Zunahme der WG mit der Abnahme der TD einhergeht, die Korrelation von 

WG zu TD am Beispiel dieser Nacht zeigt, dass ein Zusammenhang beider Größen nicht besteht, 

da sich die Messdaten beider Größen nicht annähernd an der gemeinsamen Trendlinie befinden 

und somit der Wind nicht zu der Änderung der Temperaturdifferenz führte. Wird die zweite und 

dritte Nacht an AWS 20 interpretiert, kann die WR als ein wichtiger Einflussfaktor auf die 

bodennahe Lufttemperatur bestimmt werden, wobei die transportierte Luft eine wichtige Rolle 

spielt. Wie im Ergebnisteil beschrieben, änderte sie die TD bei gleicher Windrichtung kaum. In 

der dritten Nacht herrschten Westwinde und Ostwinde vor und die TD nahm ab 23:00 Uhr stark 

ab. Zieht man hier die übergeordnete Wetterlage hinzu, kann ein Zusammenhang hergestellt 

werden. In der dritten Nacht wurden wie in der zweiten Nacht auf der Makroebene gleich 

1:30 

2:00 

2:30 

3:00 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

T D [K]

Ergebnisse 

temperierte Luftmassen von Westen her über das Untersuchungsgebiet nach Osten hin geführt 

(siehe Kapitel 2.8). In der zweiten Nacht und anfangs der dritten Nacht änderte die herangeführte 

Luft die TT und TB gleichmäßig, wodurch sich die TD kaum änderte. Als sich in der dritten Nacht 

nur die WR ab 00:00 Uhr änderte (WG blieb gleich), fiel der Einfluss der Großwetterlage weg und 

kühlere Luftmassen wurden an den Standort herangetragen. Die kühleren Luftmassen 

entsprachen eher denen der TB, sodass die TT davon stärker beeinflusst wurde, was sich somit auf 

das Mikroklima auswirkte und die TD abfallen ließ. 


Sich bewegende Luftmassen haben Einfluss auf die bodennahe Lufttemperatur. Jedoch ist dieser 

bei einem Höhenunterschied von 2 m in Bodennähe nur minimal bis kaum ersichtlich, solange 

die WG betrachtet wird. Die Analyse wird hierbei auch durch unterschiedliche Standorte und 

deren Bodeneigenschaften erschwert. Wird durch den Wind aber eine unterschiedlich 

temperierte Luftmasse an den Messstandort geführt, so ist der Einfluss stark deutlich. Ab welcher 

Windstärke der Wind zu einer Durchmischung der bodennahen Lufttemperatur führen würde, 

konnte mit den vorliegenden Messdaten nicht herausgefunden werden. Aus diesem Grund 

können hier keine Aussagen getroffen werden. Konkretere Aussagen über den Einfluss von Wind 

auf die bodennahe Lufttemperatur könnten möglicherweise getroffen werden, wenn eine 

Windgeschwindigkeitsmessung auch auf der Ebene des unteren Lufttemperatursensors gemessen 

wird und an allen Standorten die gleiche Bodenbeschaffenheit vorliegt. 

95


3.5 Untersuchung mikroklimatischer Unterschiede in der 

Bowen Ratio 

Christian Rüll, David Aerni, Lukas Merkel 

Der vorliegende Artikel beschäftigt sich mit der Untersuchung standortspezifischer, mikroklima- 

tischer Unterschiede anhand der Bowen Ratio. Um die verschiedenen Energieumsatzprozesse in 

der bodennahen Luftschicht zu untersuchen, wurden zwei räumlich nahegelegene, sich in den 

Eigenschaften deutlich voneinander unterscheidende Standorte gewählt. Der Messzeitraum 

erstreckte sich über drei Tage, vom 11.06.12 bis zum 14.06.12. Für die detaillierte Betrachtung der 

Bowen Ratio wurde ein Zeitfenster von 05:00 Uhr bis 18:00 Uhr am 12.06.12 ausgewählt. 

Als Ergebnis dieser Arbeit werden die Unterschiede in der Bowen Ratio, sowie in den Größen, die 

zur Berechnung dieser notwendig sind, dargestellt. In diesem Zusammenhang konnte ein er- 

heblicher Einfluss der Globalstrahlung auf die Bowen Ratio festgestellt werden. 


Für die meteorologischen Messungen im Gebiet des Rieseberger Moors erwies sich die Bowen 

Ratio als ein interessantes Untersuchungsthema. Mit Hilfe dieser Größe kann eine Vielzahl an 

Prozessen nachvollzogen werden. Die Standorte, an welchen die Automatischen Wetterstationen 

(AWS) aufgestellt wurden, weisen starke Unterschiede sowohl in ihrer Struktur als auch in ihrer 

Umgebung auf (siehe Kapitel 2.7). Daher ist es zu erwarten, diese mit den Messreihen aufzu- 

zeigen und die standortspezifischen Charakteristika nachzuweisen. 

Die Erdoberfläche dient der Umsetzung von Sonnenenergie in Wärmeenergie. Die dabei ent- 

stehenden Wärmeformen sind in Kapitel 2.6 genauer dargestellt. Die Bowen Ratio stellt das 

Verhältnis vom sensiblen zum latenten Wärmestrom dar. Sind beide Ströme ausgeglichen, 

beträgt der Wert der Bowen Ratio 1. Überwiegt der sensible Wärmestrom, kommt ein Wert der 

Bowen Ratio von über 1 zustande. Dominiert der latente Wärmestrom, ist der Wert kleiner als 1. 

Kehrt sich die Richtung der Wärmeströme um, entstehen negative Werte (WEISCHET 2008: 99 ff.). 

Durch die Verdunstung von Wasser entsteht latente Wärme. Bei der Aggregatszustandsänderung 

des Wassers von flüssig zu gasförmig wird Energie in Wasserdampf gespeichert. Dabei erhöht sich 

die Lufttemperatur nicht. Dadurch wird sie auch als versteckte Wärme bezeichnet (BENDIX 2004: 

77 f.). Im Gegensatz dazu ist die sensible Wärme direkt fühlbar. Sie beschreibt die Erwärmung der 

Luft und damit den Anstieg der Lufttemperatur (BENDIX 2004: 75 f.). 

Das bedeutet, dass sich die Entstehung von latenter und sensibler Wärme in der Betrachtung von 

Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur nachvollziehen lassen. Diese Größen werden zur Berech- 

nung der Bowen Ratio benötigt und stellen damit wichtige Parameter dar. 

Die Hypothesen für die Untersuchungen gliedern sich in die folgenden zwei Kernpunkte: 

1. An einem bodenfeuchten Standort wird mehr Energie in Form von latenter Wärme frei als an 

einem bodentrockenen Standort, da hier mehr Wasser für die Verdunstung zur Verfügung 

steht (BENDIX 2004: 79). 

96

Ergebnisse 

2. Durch die verschiedenen Ausrichtungen der Standorte fällt die Globalstrahlung 

unterschiedlich stark ein (HÄCKEL 2005: 334). Wir erwarten daher, dass sich die Bowen Ratio 

im Tagesgang unterschiedlich entwickelt. An Standorten die eine Horizontüberhöhung gegen 

Osten haben, entwickelt sich die Bowen Ratio am Morgen verzögert. An Standorten mit einer 

Horizontüberhöhung gegen Westen, baut sich die Bowen Ratio am Abend schneller ab. 

Auf Grund dieser Hypothesen sollte ein überwiegend trockener und ein sehr feuchter Standort 

ausgewählt werden, um eine nachvollziehbare Interpretation gewährleisten zu können. 


Bevor eine genauere Ausführung der Methode dieser Arbeit stattfindet, wird geklärt, wie die 

Bowen Ratio berechnet wird. Zur Berechnung des sensiblen und des latenten Wärmestroms 

werden die vertikalen Gradienten der absoluten Luftfeuchtigkeit und der Lufttemperatur ver- 

wendet. Das heißt, die Differenz zwischen zwei Sensoren auf unterschiedlicher Höhe. 

Ausgehend von der Formel zur Berechnung der Bowen Ratio (nach BENDIX 2004: 221, 261 ff.) soll 

zunächst aufgezeigt werden, wie die benötigten Größen aus den Daten, die mit den AWS 

gemessen wurden, berechnet werden können. Um die jeweiligen Parameter und die Bowen Ratio 

zu berechnen, wurden Stundenmittelwerte der gemessenen Werte gebildet, um eine zu starke 

Schwankung der Werte zu vermeiden und eine angemessene Interpretierbarkeit zu gewähr- 

leisten. 

Die Bowen Ratio B wird mit folgender Formel berechnet: 

�� 

Luftfeuchtigkeit (3 m - 1 m) [g∙m -3 ] 

B� Ca � 

Lv �T 

�a (33) 

Dabei ist: V L = spezifische Verdunstungswärme [J∙kg -1 ], a C = Wärmekapazitätsdichte der Luft 

[J∙m -3 ∙K -1 ], ΔT = Differenz der Lufttemperatur (3 m - 1 m) [K], Δ a = Differenz der absoluten 

Die Wärmekapazitätsdichte a C und die spezifische Verdunstungswärme V L werden aus der 

Lufttemperatur T [°C] folgendermaßen berechnet: 

C a 

�5 

�1, 2754298� 

0, 

0047219538�T 

�1, 

6463585�10 

�T 

� 

�1005 

� 

(34) 

6 

LV � ( 2, 

5008� 

0, 

002372�T 

) �10 

(35) 

Die absolute Luftfeuchtigkeit a kann aus dem Dampfdruck e und der Lufttemperatur T [°C] wie 

folgt berechnet werden: 

�e 

a � 

T 

21668 , 0 

Der Dampfdruck wiederum kann aus dem Sättigungsdampfdruck E und der relativen Luft- 

feuchtigkeit r ermittelt werden: 

(36) 

r 

e � E � 

(37) 

100 

97


Der Sättigungsdampfdruck E wird mit der Formal nach MAGNUS berechnet: 

98 

E � 

�a�T �/ �b�T � 

6 , 1078�10 

(38) 

Dabei ist: T = Lufttemperatur [°C], a = 7.5 (über Wasser) und b = 235 (über Wasser) 

Wie in den Hypothesen erläutert, gilt es zwei möglichst unterschiedliche Standorte miteinander 

zu vergleichen. Dafür werden im Folgenden die standortspezifischen Eigenschaften der drei AWS 

20, 40 und 50 beschrieben. Die Grundlage für die Beschreibung der Standorte ist das Kapitel 2.7. 

Der Standort der AWS 20 befindet sich auf einer Feuchtwiese am Waldrand, die gekennzeichnet 

ist durch üppige Vegetation mit vielen Feuchtezeigern und hohem Gehölzbestand bis an die 

Station heran. Durch die Gehölze ergibt sich eine große Horizontüberhöhung hauptsächlich 

gegen Süden und Osten. Dadurch entsteht eine nordwestexponierte Lage. Aus diesen Gründen 

zeigt die AWS 20 im Mittel über den ganzen Messzeitraum sowohl die höchsten absoluten 

Luftfeuchtigkeitswerte, als auch die niedrigsten Lufttemperaturwerte (Tab. 6). Auf Grund dieser 

speziellen Charakteristika wird die AWS 20 als erste Vergleichsstation ausgewählt. 

AWS 20 AWS 40 AWS 50 

absolute Luftfeuchtigkeit [g/m³] 10,07 9,99 9,97 

Lufttemperatur [°C] 13,75 13,80 13,96 

Tab. 6: Über den gesamten Messzeitraum gemittelten Werte der absoluten Luftfeuchtigkeit und der 

Lufttemperatur 

Die AWS 40 steht in einer Heidelichtung auf sandigem Boden. Die Vegetation ist geprägt von 

Trockenzeigern und Gehölzen, die insbesondere im Norden nahe an der Station stehen. Dadurch 

entsteht eine südexponierte Lage. Zwischen der AWS 40 und 20 ist die Temperaturdifferenz 

größer als zwischen AWS 50 und 20 (Tab. 7). Außerdem liegen die Stationen 20 und 40 sehr nahe 

beieinander, was die Untersuchung von Differenzen noch interessanter macht. 

|Δ AWS 20 - AWS40| |Δ AWS 20 - AWS 50| 

Absolute Luftfeuchtigkeit [g/m³] 0,35 0,52 

Lufttemperatur [°C] 1,55 0,32 

Tab. 7: Betrag der Differenz der über den gesamten Messzeitraum gemittelten Werte (absolute Luft 

feuchtigkeit, Lufttemperatur) zwischen den AWS 20 und 40 sowie 20 und 50 

An der AWS 50 herrschen ebenfalls trockene Bedingungen vor. Die Fläche ist bedeckt von einer 

Trockenrasenvegetation und es gibt kaum eine Horizontüberhöhung. Die absolute 

Luftfeuchtigkeit ist über den gesamten Messzeitraum im Mittel am niedrigsten (Tab. 7). 

Das einzige Argument die AWS 50 für einen Vergleich mit AWS 20 zu wählen, ist die größte 

Differenz dieser beiden Stationen in den Werten der absoluten Luftfeuchtigkeit (Tab. 7). Alle 

anderen Vergleichseigenschaften sprechen für AWS 40. Daher fällt die Entscheidung auf einen 

Vergleich zwischen AWS 20 und 40. Die wichtigsten standortspezifischen Eigenschaften dieser 

beiden Stationen sind in Tab. 8 einander gegenübergestellt.

AWS 20 AWS 40 

Bodenverhältnisse anmooriger Boden sandiger Boden 

Ergebnisse 

Vegetation Birkenbruchwald, Feuchtwiese offene Heidefläche, Kiefern- 

bestand 

Wasserverhältnisse Feucht trocken 

Exposition Nordwesten Süden 

Tab. 8: Zusammenfassung der standortspezifischen Eigenschaften der AWS 20 und 40 

Der fühlbare und latente Wärmestrom entsteht hauptsächlich durch Turbulenzen, die für eine 

vertikale Durchmischung der Luft sorgen und somit Wärmeenergie transportieren. Bei Windstille 

wird dies durch konvektive Vorgänge gewährleistet (BENDIX 2004: 74 f.). Bei zu hohen Windge- 

schwindigkeiten werden die Differenzen der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur zwischen den 

AWS ausgeglichen. Dies würde eine Untersuchung standortspezifischer Eigenschaften erschwe- 

ren. Daher sollte zur Berechnung der Bowen Ratio ein Zeitraum ausgesucht werden, in dem 

geringe Windgeschwindigkeiten vorherrschen. 

Die Globalstrahlung ist die Energie, die in Form von kurzwelliger Strahlung auf die Erdoberfläche 

gelangt. Dort wird die Strahlungsenergie in kinetische Energie umgewandelt. Dadurch erhöhen 

sich unter anderem die Lufttemperatur, also die mittlere kinetische Energie des Gasgemisches 

Luft und die Wahrscheinlichkeit dass sich Wassermoleküle aus dem Verbund lösen, also Ver- 

dunstung stattfindet (WEISCHET & ENDLICHER 2008: 161). 

Daraus ergibt sich, dass die Globalstrahlung auf die Größen, die zur Berechnung der Bowen Ratio 

gebraucht werden, einen erheblichen Einfluss hat. Um die charakteristische Entwicklung der 

Bowen Ratio sichtbar zu machen, sollte ein Zeitfenster ausgewählt werden, in dem die Global- 

strahlung gleichmäßig ansteigt und hohe Werte erreicht. 

Da die AWS 50 die geringste Horizontüberhöhung aufweist, entsprechen die gemessenen Daten 

der großräumigen Wetterlage am ehesten. Somit werden Wind und Globalstrahlung kaum von 

standortspezifischen Eigenschaften beeinflusst. Daher werden zur Bestimmung des Zeitfensters 

die Messwerte dieser Station verwendet. 

In Abb. 51 ist der Verlauf der Windgeschwindigkeit und der Globalstrahlung für den gesamten 

Messzeitraum der Exkursion dargestellt. Die zuvor beschriebenen Voraussetzungen treffen am 

12.06.12 für den Zeitraum von 05:00 Uhr bis 18:00 Uhr am ehesten zu. Die Globalstrahlung ent- 

wickelt sich sowohl am 12.06.12 als auch am 13.06.12 den Anforderungen entsprechend. Der Wind 

fällt jedoch am 12.06.12 etwas geringer aus. 

99


100 


700 

600 

500 

400 

300 

200 

100 

0 

0 

20:00 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00 

Zeit [hh:mm] 

Abb. 51: Verlauf der Globalstrahlung (durchgezogen) und der Windgeschwindigkeit (gepunktet) an der 

AWS 50 vom 11.-14. Juni 2012 


Nachfolgend werden die Verläufe der absoluten Luftfeuchtigkeit, der Lufttemperatur und der 

Bowen Ratio im ausgewählten Zeitfenster für jeweils beide AWS dargestellt. 

absolute Luftfeuchtigkeit [g/m³] 

13 

11.5 

10 

05:00 

06:00 

07:00 

08:00 

09:00 

10:00 

11:00 

12:00 

Zeit [hh:mm] 

Abb. 52: Verlauf der absoluten Luftfeuchtigkeit an den AWS 20 (durchgezogen) und 40 (gepunktet) 

sowie der Differenz der absoluten Luftfeuchtigkeit (grau) zwischen den Stationen (AWS 40 - 20) 

vom 12. Juni 2012 

Im Verlauf der absoluten Luftfeuchtigkeit (Abb. 52) ist zu sehen, wie die Werte beider Stationen 

nach dem Sonnenaufgang um 04:55 Uhr (METEOBLUE 2012) zunächst stark ansteigen. Danach 

nehmen beide Werte bis in die frühen Mittagsstunden kontinuierlich zu. Das Maximum wird an 

der AWS 40 um 10:00 Uhr erreicht und an der AWS 20 eine Stunde verzögert. Bis in die späten 

Nachmittagsstunden ist die absolute Luftfeuchtigkeit an der AWS 40 durchgehend größer. Um 

15:00 Uhr jedoch beginnt sie an der AWS 20 wieder leicht anzusteigen, während sie an der AWS 

40 weiter fällt. Aus diesem Grund ist die absolute Luftfeuchtigkeit um 16:00 Uhr an der AWS 20 

einmalig höher, das heißt die Differenz ist negativ. 

13:00 

14:00 

15:00 

16:00 

17:00 

18:00 

4.5 

4 

3.5 

3 

2.5 

2 

1.5 

1 

0.5 

1 

0 

-1 

Wind [m/s] 

Differenz AWS 40-20

Bowen Ratio 

2 

1 

0 

05:00 

06:00 

07:00 

08:00 

09:00 

10:00 

11:00 

12:00 

Zeit [hh:mm] 

13:00 

14:00 

15:00 

16:00 

17:00 

Ergebnisse 

Abb. 53: Verlauf der Bowen Ratio an den AWS 20 (durchgezogen) und 40 (gepunktet) sowie der 

Differenz der Bowen Ratio (grau) zwischen den Stationen (AWS 40 - 20) vom 12. Juni 2012 

An der AWS 20 steigt die Bowen Ratio um 05:00 Uhr kurz stark an und fällt danach auf den 

Tiefststand (Abb. 53). Von 07:00 Uhr an beginnen die Werte der beiden Stationen zu steigen. Die 

Bowen Ratio der AWS 40 steigt schnell an und erreicht das Maximum um 11:00 Uhr. Direkt nach 

dem Maximum beginnt der Wert kontinuierlich zu fallen und erreicht gegen 16:00 Uhr 

Tiefstwerte in der Größenordnung der frühen Morgenstunden. Bei der AWS 20 steigt der Wert 

der Bowen Ratio bis in die Abendstunden stetig an und erreicht um 17:00 den Höchstwert. Nach 

dem kurzzeitigen Hochpunkt der Bowen Ratio an der AWS 20 kurz nach Sonnenaufgang, ist die 

Differenz tagsüber positiv, das heißt der Wert an der AWS 40 ist größer als der an der AWS 20. 

Um 16:00 Uhr kehrt sich die Differenz um. 


Um zu klären, ob sich die aufgestellten Hypothesen bestätigen, ist eine detaillierte Betrachtung 

des Verlaufs der Bowen Ratio notwendig. Diese nimmt an beiden AWS größtenteils Werte 

zwischen 0 und 1 an (Abb. 53). Das heißt, dass an beiden Stationen mehr Energie in die Ver- 

dunstung von Wasser fließt als in die Erwärmung der Luft. Dieses Resultat ist nicht nur auf die 

standortspezifischen Eigenschaften zurückzuführen, sondern auch auf die vorherrschende 

großräumige Wetterlage (Kapitel 2.8). Zum einen kam es im Messzeitraum des Öfteren zu hohen 

Bedecktheitsgraden und zum anderen war durch Niederschläge eine große Wasserverfügbarkeit 

gegeben. Im betrachteten Messzeitfenster wurde nur einmal ein Wert der Bowen Ratio von über 1 

erreicht. Dies war bei der AWS 40 in den Mittagsstunden der Fall (Abb. 53). 

Im Untersuchungszeitraum tritt die erste Auffälligkeit schon in den frühen Morgenstunden auf. 

Die Bowen Ratio steigt bei der AWS 20 kurz nach Sonnenaufgang stark an und sinkt gleich wieder 

(Abb. 53). Dieses Phänomen kann durch die Absetzung von Tau erklärt werden. Bei der Konden- 

sation des Wassers wird sensible Wärme freigesetzt (BENDIX 2004: 77). Daraus folgt, dass der 

Wert der Bowen Ratio steigt. 

18:00 

1.2 

0 

Differenz AWS 40-20 

-1.2 

101


102 


1000 

500 

0 

05:00 

06:00 

07:00 

08:00 

09:00 

10:00 

11:00 

12:00 

Zeit [hh:mm] 

Abb. 54: Verlauf der Globalstrahlung an den AWS 20 (durchgezogen) und 40 (gepunktet) und der 

Differenz der Globalstrahlung (grau) zwischen den Stationen (AWS 40 - 20) vom 12. Juni 2012 

Der weitere Verlauf der Bowen Ratio lässt sich mit dem Verlauf der Globalstrahlung an den 

beiden AWS erklären. Mit steigender Globalstrahlung nimmt auch die Bowen Ratio zu (vgl. Abb. 

53 mit Abb. 54). Das bedeutet, dass sich der sensible Wärmestrom im Vergleich zum latenten 

Wärmestrom ausgeprägter entwickelt. 

Durch den uneingeschränkten Himmelssichtfaktor gegen Süden und Osten fällt die Global- 

strahlung an der AWS 40 in den Morgenstunden ungehindert ein. Im Gegensatz dazu ergeben 

sich aufgrund der Horizontüberhöhung gegen Osten an der AWS 20 niedrige Werte der 

Globalstrahlung. Dadurch steigt die Bowen Ratio in den Morgen- und Mittagsstunden an der 

AWS 40 schneller an und erreicht höhere Werte als an der AWS 20. Am Nachmittag dreht sich 

dieser Effekt um. Bedingt durch die große Horizontüberhöhung gegen Süden erreicht die Global- 

strahlung an der AWS 20 erst um 16:00 Uhr ihre Höchstwerte, während die Globalstrahlung bei 

der AWS 40 bereits signifikant abgenommen hat (Abb. 54). 

Trotz der stärker steigenden Bowen Ratio an der AWS 40 in der ersten Hälfte des Messzeitraums, 

steigt an diesem Standort auch die absolute Luftfeuchtigkeit schneller als an der AWS 20 (Abb. 

52). Das bedeutet, dass auch die Verdunstung und somit der latente Wärmestrom in diesem 

Zeitraum zunehmen. Der sensible Wärmestrom entwickelt sich demzufolge stärker. Dieser Um- 

stand kann ebenfalls mit den hohen Globalstrahlungswerten an der AWS 40 erklärt werden. Nach 

dem Rückgang der Globalstrahlung sinken auch die Werte der absoluten Luftfeuchtigkeit. Den 

erneuten Anstieg bei der AWS 40 ab 16:00 Uhr kann nicht erklärt werden. 

13:00 

14:00 

15:00 

16:00 

17:00 

18:00 

700 

0 

-700 

Differenz AWS 40-20

Ergebnisse 

Ein Einfluss der Globalstrahlung, sowohl auf die Lufttemperatur als auch auf die absolute 

Luftfeuchtigkeit lässt sich deutlich erkennen. Demzufolge hat sie auch auf die Bowen Ratio einen 

erheblichen Einfluss. Die Korrelation zwischen Globalstrahlung und Bowen Ratio ist in Abb. 55 

für die AWS 20 und in Abb. 56 für die AWS 40 dargestellt. 

Bowen Ratio 

1 

0.9 

0.8 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

R 2 = 0.6439 

0 100 200 300 400 500 


Abb. 55: Darstellung der Korrelation zwischen Globalstrahlung und Bowen Ratio für AWS 20. Der Zusammen 

hang wird durch die Trendlinie verdeutlicht und das Bestimmtheitsmaß dieser Linie angegeben 

Bowen Ratio 

1.8 

1.6 

1.4 

1.2 

1 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0 

R 2 = 0.7049 

0 200 400 600 800 


Abb. 56: Darstellung der Korrelation zwischen Globalstrahlung und Bowen Ratio für AWS 40. Der Zusammen 

hang wird durch die Trendlinie verdeutlicht und das Bestimmtheitsmaß R² dieser Linie angegeben 

Wenn der Einfluss der bereits untersuchten standortspezifischen Eigenschaften (Exposition und 

Horizontüberhöhung) ausgeklammert wird, ist nach wie vor ein signifikanter Unterschied in den 

Werten der Bowen Ratio zu erkennen. Dies wird an den beiden Messpunkten um 13.00 Uhr und 

15.00 Uhr deutlich. Die Globalstrahlung ist zu diesen Zeitpunkten nahezu gleich (Abb. 54), 

mögliche Einflüsse durch Überschattungen sind nicht vorhanden. Dennoch ist die Bowen Ratio 

zu diesen Zeitpunkten an der AWS 40 höher als an der AWS 20 (Abb. 53). Aus diesem Sachverhalt 

ergibt sich, dass weitere standortspezifische Eigenschaften einen Einfluss auf die Bowen Ratio 

haben. Diese Schlussfolgerung kann nicht durch gemessene Daten belegt werden. Vermutlich 

sind die Nähe zum Grundwasser, die Wasserhalteeigenschaften des Bodens und die vorhandene 

Vegetation für diese Unterschiede in der Bowen Ratio verantwortlich. 

103



Abschließend kann festgehalten werden, dass deutliche mikroklimatische Unterschiede zwischen 

den AWS 20 und 40 bestehen. Beide aufgestellten Hypothesen wurden bestätigt. Zum einen ist 

die Bowen Ratio an einem bodenfeuchten Standort niedriger als an einem bodentrockenen 

Standort. Das heißt eine gute Wasserverfügbarkeit führt dazu, dass mehr latente Wärme entsteht, 

also mehr Wasser verdunstet wird. Zum anderen konnte ein hoher linearer Zusammenhang von 

Globalstrahlung und Bowen Ratio mit Bestimmtheitsmaßen von 0,70 und 0,64 festgestellt 

werden. Dabei ist die Globalstrahlung vorwiegend von der Exposition und der Horizontüber- 

höhung des jeweiligen Standortes beeinflusst. 

Die auf der Erde ankommende Strahlungsenergie wird stets in andere Energieformen umge- 

wandelt. Für die Ausprägung des Klimas in der Atmosphäre, sind der sensible und der latente 

Wärmestrom maßgeblich verantwortlich. Ein Verständnis für die Bowen Ratio und das Zu- 

sammenspiel der darin enthaltenen Energieströme ermöglicht die gezielte Beeinflussung von 

Mikroklimaten. Durch die Lenkung der Wasserverfügbarkeit kann beeinflusst werden, wie viel 

Energie in die Erhöhung von Lufttemperatur oder Luftfeuchte fließt. Beispielsweise könnte durch 

den Einsatz großer Wasserflächen die Verdunstung erhöht und ein Kühlungseffekt erzeugt 

werden. In der Stadtklimatologie kann eine solche Erkenntnis bedeutend sein. Beispielsweise 

könnte durch den Einsatz großer Wasserflächen die Verdunstung erhöht und ein Kühlungseffekt 

erzeugt werden. 

Für zukünftige Forschungsarbeiten wäre zudem die Betrachtung der gesamten Wärmebilanz 

interessant, um die Energieumsatzprozesse ausgewählter Mikroklimate umfassender mit Zahlen 

zu belegen. 

104

Ergebnisse 

105


4 Schlusswort 

David Aerni, Meline Saworski 

Die Projektbezeichnung MAKRO vs. Mikro Landschafts- und Geländeklimatologie im Harzer 

Vorland weist auf einen allgemeinen Konflikt bei klimatologischen Messdurchführungen hin. 

Möchte man Phänomene des Mikroklimas erfassen, muss der erhebliche Einfluss des Makro- 

klimas, der großräumigen Wetterlage, berücksichtigt werden. Dies erweist sich bei der Daten- 

auswertung und Interpretation als problematisch. Sollen beispielsweise standortspezifische 

Eigenschaften sichtbar gemacht werden, ist es schwer, den Einfluss des Makroklimas zu 

benennen und Aussagen über das Standortklima zu treffen. Diese Kompetenz ist jedoch für 

Landschaftsplaner von Bedeutung. Mikroklimate zu erkennen, ist zum einen notwendig, um 

standortspezifische Ansprüche in der räumlichen Gliederung der Landschaft zu berücksichtigen, 

zum anderen ist es wichtig, um großräumige Planungen und Eingriffe in die Umwelt fachlich 

bewerten und auf ihre kleinräumige Funktionsfähigkeit überprüfen zu können. 

Absicht dieses Projektberichtes ist, die Zusammenhänge zwischen diesen klimatologischen 

Einflüssen verschiedener Skalen besser nachvollziehen zu können. Um auf kleinstem Raum 

mikroklimatische Besonderheiten sichtbar zu machen, wurden auf Standorten mit sehr 

spezifischen Eigenschaften kurzfristige Messungen durchgeführt. Die übergeordnete Wetterlage 

war im Untersuchungszeitraum nicht optimal. Der hohe Bedeckungsgrad, Niederschläge und 

wechselhafte Windverhältnisse haben die Mikroklimate erheblich beeinflusst. Trotzdem ist es 

gelungen, anhand der gemessenen Daten deutliche Unterschiede zwischen den Messstandorten 

aufzuzeigen. 

Viele standortspezifische Eigenschaften, die wir im Verlauf der Tagesexkursionen unter 

Begleitung von Experten kennenlernten, haben wir nicht selbst untersucht. Dazu gehören 

Eigenschaften wie die Bodenzusammensetzung oder die Nähe zum Grundwasser. Einige klima- 

tologisch bedeutsame Charakteristika, auf die wir viele standortspezifische Unterschiede der 

Messdaten zurückführten, konnten wir vor Ort aufnehmen und in den Stationsprotokollen 

festhalten. Dies waren zum einen die Horizontüberhöhung und zum anderen die Exposition der 

Standorte. Diese beiden Eigenschaften bestimmten in hohem Maße den Einfluss großräumiger 

Gegebenheiten. Durch eine große Horizontüberhöhung ist ein Standort in Bodennähe, wo Mess- 

sensoren angebracht waren, zu einem gewissen Grad vor Wind geschützt und aufgrund von 

Überschattung fällt weniger direkte Sonnenstrahlung ein. Die Exposition der Standorte hatte vor 

allem auf die Tagesgänge einen erheblichen Einfluss. In den Morgen- und Abendstunden ist es 

beispielsweise entscheidend, ob eine West- oder eine Ostexposition vorliegt. Die auf diesen 

Eigenschaften beruhenden Unterschiede in den Tagesgängen waren die stärksten standortspe- 

zifischen Ungleichheiten. Es wurden Maxima in unterschiedlicher Höhe und zu unterschied- 

lichen Zeiten festgestellt. 

Der starke Einfluss des Standortklimas auf die Umwelt wird bei großräumigen Untersuchungen 

über längere Zeiträume oft nicht berücksichtigt. Vor allem, wenn es um die ökologische Bewer- 

tung größerer Gebiete geht. Aus diesem Grund wollten wir mit unseren Messdaten keine 

106

Fazit 

allgemeinen, klimatologischen Aussagen treffen. Dazu fehlte die Zeit, eine statistisch relevante 

Datenmenge zu sammeln. Die Charakteristik des Klimas und mesoskalige Einflüsse konnten 

trotzdem beobachtet und zugeordnet werden. Außerdem konnten mit den durchgeführten 

Messungen konkret standortspezifische Phänomene untersucht werden. Daraus resultierte eine 

große Vielseitigkeit von verfolgten Fragestellungen und gesetzten Schwerpunkten in der Aus- 

wertung der Daten. Die mobilen Messungen ermöglichten auf Grund der überschaubaren Daten- 

menge von 4 Tagen, das Arbeiten und Diskutieren, sowie Verstehen vor Ort. Dies wiederum 

förderte den Anspruch Zusammenhänge herstellen zu wollen und interdisziplinär zu Denken. Es 

wurden Ansätze für neue Fragestellungen gefunden. Zum Teil wurden solche Fragestellungen in 

den Ausarbeitungen bereits wissenschaftlich diskutiert. Um die landschaftsökologischen 

Zusammenhänge jedoch näher untersuchen zu können, war der nötige zeitliche Rahmen sowie 

die Messvorrichtungen in diesem Orientierungsprojekt nicht gegeben. Resultat der abschließen- 

den Diskussion war, dass uns als Studierende der Landschaftsarchitektur und Landschaftsplanung 

jedoch eben diese komplexen Zusammenhänge interessieren. An dieser Stelle wollen wir auf das 

bestehende Interesse zu einer Initiative hinweisen, die Orientierungsprojekte interdisziplinär 

auszurichten. Es könnten die Exkursionen verschiedener Ökologieprojekte, beispielsweise der 

Klimatologie und der Bodenkunde, im gleichen Untersuchungsgebiet stattfinden und die 

gewonnen Erkenntnisse ausgetauscht und ergänzt werden. 

Eine weitere wichtige Erkenntnis die wir als Gruppe aus diesem Projekt gewonnen haben ist, wie 

man mit Daten umgeht und sie auswertet. Wir haben festgestellt, dass der Arbeitsprozess 

demjenigen des Entwurfes sehr ähnlich ist. Um aus der Fülle an Daten ansehnliche Resultate zu 

extrahieren und nachvollziehbare Aussagen zu treffen, muss man die Arbeitsschritte stets kritisch 

betrachten, die Resultate diskutieren, offen für neue Ansätze sein und Grundannahmen 

hinterfragen. Wie bei einem Recyclingprozess wird Entstandenes immer wieder verworfen und 

ein neuer Kreislauf initiiert. Dieser Prozess ist anspruchsvoll und zeitintensiv. Diese Erfahrung zu 

machen, war für uns als Gruppe sehr hilfreich und hat uns eine Vielzahl methodischer 

Herangehensweisen näher gebracht. 

107


5 Anhang 

5.1 Quellenverzeichnis 

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Weitere Quellen 

Protokolle zur Messung mit dem Aspirationspsychrometer vom 13. Juni 2012 

Fotos Lukas Merkel und Mareike Teske, aufgenommen am 13. Juni 2012

5.2 Abbildungsverzeichnis 

Anhang 

Abb. 1: Die Projektgruppe in Beienrode auf dem Gelände des Hauses der helfenden Hände 

(von links-hinten nach rechts-vorne: Marco, Cosi, Basti, Mareike, David, Cortina, Natascha, 

Britta, Lukki, Micha, Meline, Alex, Christian) 7 

Abb. 2: Übersichtskarte der nationalen Geoparks in Deutschland (GEOUNION 2012) 9 

Abb. 3: Klimadiagramme der Gemäßigten Zone (verändert nach FORKEL 2009) 13 

Abb. 4: Niederschlag - Braunlage (LÜBKER 2009 ) 14 

Abb. 5: Niederschlag - Harzgerode (LÜBKER 2009 ) 15 

Abb. 6: Übersicht über die Wolkengattungen und wichtigen Wolkenarten (WEISCHET & 

ENDLICHER 2008) 16 

Abb. 7: links:Hellmannregenmesser, rechts mit Kippwaage (Foto: RENTEL, W.). rechts: Totali 

sator am Schönwieskopf (Foto: MAG. CATHLEEN PEER) 20 

Abb. 8: Harz als Klimascheide (o.A.) 21 

Abb. 9 : Entstehung von Zyklonalen Niederschlägen an einer Kalt-/Warmfrontgrenze (KOCH) 21 

Abb. 10: Aspirationspsychrometer nach Aßmann (o.A.) 24 

Abb. 11: Automatische Wetterstation (TU BERLIN 2011) 26 

Abb. 12: Links: Kombiniertes Temperatur- und Feuchte-Messgerät CS215 der Firma Cambell. 

Rechts: Digitaler Feuchte- und Temperatursensor SHT75 der Firma Sensiron im Messgerät CS215 

(TU BERLIN 2011) 26 

Abb. 13: Tagesgang der Lufttemperatur (nach WETTERKONTOR 2012) 27 

Abb. 14: Jahresgang der Lufttemperatur der Monatsmittel der Jahre 2011, 2008, 2005 auf dem 

Brocken (nach WETTERKONTOR 2012) 28 

Abb. 15: Effekt der unterschiedlichen Mittelbildung auf den Temperaturmittelwert einer stünd 

lichen Messreihe aus dem Lötschental (LAUER & BENDIX 2004: 73) 29 

Abb. 16 : Einfluss der Windgeschwindigkeit auf die Bodennähe: Starker Wind führt infolge der 

besseren vertikalen Durchmischung zu ausgeglichenen Temperaturen 33 

Abb. 17: Entstehung thermischer Zirkulaltionen (Strömungsverlauf in Bodennähe vom kalten 

zum warmen Gebiet) 35 

Abb. 18: Sättigungskurve bei einem Luftdruck von 1013 hPa (verändert nach WEISCHET & 

ENDLICHER 2008: 163) 41 

Abb. 19: Globale Verteilung der Luftfeuchtigkeit mit Modelldaten für den Monat Juli (verändert 

nach WEISCHET & ENDLICHER 2008:170) 43 

Abb. 20: Vertikale Verteilung der Luftfeuchtigkeit mit dem Mittelwert des Sommers (April-Sept 

ember) von 1961 in Larkhill GB (verändert nach FLOHN in WEISCHET & ENDLICHER 2008: 169) 43 

113


Abb. 21: Tagesgang der spezifischen Luftfeuchtigkeit mit dem Mittelwert des Julis 1996 bei Bonn 

114 

(verändert nach WARNECKE 1991: 154) 44 

Abb. 22: Tagesgang der spezifischen Luftfeuchtigkeit mit dem Mittelwert des Februars 1996 bei 

Bonn (verändert nach WARNECKE 1991: 154) 45 

Abb 23: Jahresgang des Dampfdrucks mit den Monatsmittelwerten von 1951-1980 bei Quedlin 

burg (verändert nach GLÄSSER 1994: 231) 45 

Abb. 24: Cosinus-Gesetz nach LAMBERT (KUTTLER, PETHE & ZMARSLY 1999: 29) 50 

Abb. 25: Verteilung des Sonnenstrahlungsstroms in der Erdatmosphäre im jährlichen Mittel 

(nach HÄCKEL 1985: 195ff.) 51 

Abb. 26: Veränderung im Spektrum der kurzwelligen Strahlung beim Durchgang durch die 

Atmosphäre (HÄCKEL 1985: 179) 52 

Abb. 27: Karte der Globalstrahlung an der Erdoberfläche in W∙m -2 (WEISCHET & ENDLICHER 

2008: 62) 53 

Abb. 28: Globalstrahlung in der Bundesrepublik Deutschland. Mittlere Jahressummen, Zeit raum: 

1981-2010 (DEUTSCHER WETTERDIENST 2011) 55 

Abb. 29: Einfluss der Topographie auf die Direktstrahlung, Schlagschatten (BENDIX 2004: 50) 56 

Abb. 30: Darstellung der Wärmeströme (eigene Darstellung) 63 

Abb. 31: Tagesgang der Wärmebilanz an einem unbedeckten Standort mit feuchtem Boden 

(links) und in einem Kiefernforst (rechts) (BENDIX 2004: 79) 66 

Abb. 32: Schematische Darstellung der Zirkulation der Atmosphäre (HÄCKEL 2005) 70 

Abb. 33: Links: Bodennahe Wettersituation am 12.06.12 (DWD 2012). Rechts: Stundenmittel 

werte der Lufttemperatur in 3 m Höhe aller AWS 71 

Abb. 34: Vertikaler Lufttemperaturverlauf (durchgezogene Linie), Höhe in M.ü.M. (gepunktete 

Linie) und Vegetationsstufen nach ELLENBERG (1996) (submontan, montan, subalpin) 75 

Abb. 35: Verlauf der Lufttemperatur (dicke Linie) und der Globalstrahlung (dünne Linie) an den 

Referenzstationen (AWS im Rieseberger Moor) 76 

Abb.36: Verteilung der Lufttemperaturwerte in Abhängigkeit zur Höhe. Mit den Messwerten zu 

bedeckten Zeitpunkten (schwarz) mit R² =0,94 und den Messwerten zu sonnigen Zeitpunkten 

(grau) mit R²=0,91 76 

Abb. 37: Niederschlagsintensität der AWS 20 (weiß), 40 (grau) und 50 (schwarz) am 12.06.12 von 

4:00 bis 6:00 Uhr 81 

Abb. 38: Taupunktdifferenz in °C gemessen in 1 m Höhe im Zeitraum vom 11.-14.6.2012. AWS 20 

(schwarz), 50 (grau) und 40 (gepunktet) 81 

Abb. 39: Windgeschwindigkeit in Korrelation zur Niederschlagsintensität für AWS 50, 40 und 20 

(von oben nach unten) 82

Anhang 

Abb. 40: Tagesgang der Lufttemperatur der AWS 20 (grau) & AWS 40 (schwarz) vom 11.06.2012, 

19 Uhr, bis zum 14.06.2012, 9 Uhr mit Phänomen (#1) & (#2) 85 

Abb. 41: Lufttemperatur und Windgeschwindigkeit der AWS 20 & AWS 40 vom 11.06.2012, 19 Uhr 

bis zum 14.06.2012, 9 Uhr (Trendlinie & Punkte AWS 20: grau; Trendlinie & Punkte AWS 40: 

schwarz) 86 

Abb. 42: Lufttemperatur und kurzwellige Einstrahlung der AWS 20 & AWS 40 vom 11.06.2012, 19 

Uhr bis zum 14.06.2012, 9 Uhr (Trendlinie & Punkte AWS 20: grau; Trendlinie & Punkte AWS 

40: schwarz) 86 

Abb. 43: Lufttemperatur und kurzwellige Einstrahlung der AWS 20 & AWS 40 vom 11.06.2012, 19 

Uhr bis zum 14.06.2012, 9 Uhr (Temperatur: durchgezogene Linie, kurzwellige Einstrahlung: ge 

strichelte Linie, AWS 20: grau, AWS 40: schwarz) 87 

Abb. 44: Lufttemperatur und Windgeschwindigkeit der AWS 20 & AWS 40 vom 11.06.2012, 19 Uhr 

bis zum 14.06.2012 9 Uhr (Temperatur: durchgezogene Linie, Windgeschwindigkeit: gestrichel 

te Linie, AWS 20: grau, AWS 40: schwarz) 87 

Abb. 45: Lufttemperatur der AWS 20 (x-Achse) & AWS 40 (y-Achse) 88 

Abb. 46: TD der Nächte vom 11.06.2012 bis 14.06.2012 für die AWS 20, 40 und 50 (von oben nach 

unten). 1. Nacht = schwarz, 2. Nacht = grau und 3. Nacht = gepunktet 92 

Abb. 47: WG der Nächte vom 11.06.2012 bis 14.06.2012 für die AWS 20 (oben) und die AWS 40 

(unten). 1. Nacht = schwarz, 2. Nacht = grau und 3. Nacht = gepunktet 93 

Abb. 48: Windrose für die 2. Nacht an der AWS 20. Windgeschwindigkeiten über 1 m∙s -1 in 

dunkelgrau, Windgeschwindigkeiten unter 1 m∙s -1 in hellgrau 93 

Abb. 49: Windrosen für die 3. Nacht an der AWS 20. 22:00 - 23:30 Uhr (links) und 23:30 - 03:00 

Uhr (rechts). Alle Windgeschwindigkeiten lagen unter 0,7 m∙s -1 93 

Abb. 50: Verlauf der WG (gepunktet) und der TD (durchgezogen) am Standort der AWS 50 in der 

1. Nacht (vom 11.06.2012 auf den 12.06.2012) 94 

Abb. 51: Verlauf der Globalstrahlung (durchgezogen) und der Windgeschwindigkeit (gepunktet) 

n der AWS 50 vom 11.-14. Juni 2012 100 

Abb. 52: Verlauf der absoluten Luftfeuchtigkeit an den AWS 20 (durchgezogen) und 40 

gepunktet) sowie der Differenz der absoluten Luftfeuchtigkeit (grau) zwischen den Stationen 

AWS 40 - 20) vom 12. Juni 2012 100 

Abb. 53: Verlauf der Bowen Ratio an den AWS 20 (durchgezogen) und 40 (gepunktet) sowie der 

Differenz der Bowen Ratio (grau) zwischen den Stationen (AWS 40 - 20) vom 12. Juni 2012 101 

Abb. 54: Verlauf der Globalstrahlung an den AWS 20 (durchgezogen) und 40 (gepunktet) und der 

Differenz der Globalstrahlung (grau) zwischen den Stationen (AWS 40 - 20) vom 12. Juni 2012102 

115


Abb. 55: Darstellung der Korrelation zwischen Globalstrahlung und Bowen Ratio für AWS 20. Der 

116 

Zusammenhang wird durch die Trendlinie verdeutlicht und das Bestimmtheitsmaß dieser Linie 

angegeben 103 

Abb. 56: Darstellung der Korrelation zwischen Globalstrahlung und Bowen Ratio für AWS 40. Der 

Zusammenhang wird durch die Trendlinie verdeutlicht und das Bestimmtheitsmaß R² dieser 

Linie angegeben 103 

5.3 Tabellenverzeichnis 

Tab. 1: Abgrenzung von Wolken- und Regentropfen in einer ruhenden Atmosphäre und Fallge 

schwindigkeit (verändert nach LAUER & BENDIX, 2004) 17 

Tab. 2: Skalen mit Fixpunkten (verändert nach DEUTSCHER WETTERDIENST 2012) 23 

Tab. 3: Vergleich der drei häufig verwendeten Thermometer (verändert nach DEUTSCHER 

WETTERDIENST 2012) 25 

Tab. 4: Wichtige Messgrößen 39 

Tab. 5: Messpunkte und Pflanzengesellschaften 74 

Tab. 6: Über den gesamten Messzeitraum gemittelte Werte der absoluten Luftfeuchtigkeit und 

der Lufttemperatur 98 

Tab. 7: Betrag der Differenz der über den gesamten Messzeitraum gemittelten Werte (absolute 

Luftfeuchtigkeit, Lufttemperatur) zwischen den AWS 20 und 40 sowie 20 und 50 98 

Tab. 8: Zusammenfassung der standortspezifischen Eigenschaften der AWS 20 und 40 99 

5.4 Protokolle 

Im Folgenden sind die Protokolle der Plena, der Exkursionswoche (11.06.2012-14.06.2012) sowie 

das Messprotokoll vom 13.06.2012 der mit dem Aspirationspsychronometer gemessenen Werte 

während der Wanderung im Nationalpark Harz angefügt.

Protokoll zum Plenum am 10.04.2012 (10 00 bis 13 00 ) 

Protokollantin: Britta 

Moderation: Marco 

TeilnehmerInnen: Meline, Natascha, Cosima, Sebastian, Lukas, Michael, Raoul, Alexandra, Cortina 

Tagesordnung: 

1. Begrüßung und Verabschiedung der TOPs 

2. Hinweise zur Moderation & Protokoll 

3. Workload des Projekts – Zeitplan & Bewertung 

4. Besprechung ISIS/Web-Geo/Online-Test 

5. Exkursion (Exkursionsgruppe & Kassenwart) 

6. Verteilung der Aufgaben 

7. Fachreferate 

8. „Paper Club“ 

9. Sonstiges 

10. Führung durchs Institut 

Anhang 

TOP Inhalt Ggf. To Do 

(was, wer, 

bis wann) 

1 Begrüßung und Verabschiedung der TOPs 

Die TeilnehmerInnen stellen sich vor und die Ziele des Projektes werden genannt. 

Das Verständnis für klimatologische Prozesse und naturwissenschaftliche 

Arbeitsweisen soll verbessert werden, was in der Praxis zum Beispiel beim Lesen von 

Fachgutachten dienlich ist. Inhaltlich werden auf der Mikroskala eigene Messungen 

durchgeführt und durch weitere Daten ergänzt, so dass auch erste Aussagen zur 

Meso- und Makroskala getroffen werden können. Anschließend werden die TOPs 

vorgestellt und verabschiedet. Zum Plenum gibt es Folien, die auf ISIS zu finden sind. 

2 Hinweise zur Moderation & Protokoll 

In den nächsten Plena werden die Rollen der Moderation und des Protokollanten 

weitergegeben. Zur Moderation und zum Protokoll gibt es Checklisten und 

Bewertungskriterien auf ISIS, die unbedingt zu beachten sind. Auch zu anderen 

Themen gibt es solche Listen, die zur Bewertung herangezogen werden. Wenn es 

Unklarheiten oder Fragen dazu gibt, können sie im Plenum besprochen werden. Die 

Formatvorlage dieses Protokolls sollte für alle weiteren Protokolle verwendet werden, 

wenn kein anderer Vorschlag für eine Formatvorlage im Plenum um besprochen wird. 

3 Workload des Projekts – Zeitplan & Bewertung 

Die 10 LP des Projekts entsprechen 300 Arbeitsstunden im Semester. Verteilt auf die 

Wochen des Semesters ergibt sich ein Arbeitsaufwand von etwa 12 h, wobei die sich 

in etwa 3 h Kontaktzeit im Plenum und 9 h selbstständiges Arbeiten aufteilen. Das 

Plenum findet in der Regel Dienstagvormittag statt. Der gesamte Dienstag sollte aber 

für Projektarbeit freigehalten werden, da einzelne Plena auch bis nachmittags gehen 

können. Grundsätzlich besteht Anwesenheitspflicht, es darf maximal zweimal 

unentschuldigt gefehlt werden. 

Die Bewertung der Leistungen im Projekt erfolgt je zur Hälfte aus Projektorganisation 

(Moderation, Protokoll, Teamwork, Projektbericht) und inhaltlicher Arbeit (Referate, 

ISIS-Tests, Präsentationen, Ausarbeitungen). Dabei sind die ISIS-Tests, Moderation 

und Protokoll Einzelleistungen. 

ALLE: 

Checkliste 

zu 

Moderation 

& Protokoll 

anschauen 

117


Das Projekt gliedert sich in zwei Teile: einen Grundlagenteil zur Klimatologie und 

Geländeklimatologie und einen Vertiefungsteil zur Datenerhebung und Auswertung 

eigener Messungen. Am Ende werden die Ergebnisse im Projektbericht, in einer 

Abschlusspräsentation der einzelnen Gruppen und beim Offenen Haus als 

Präsentation des gesamten Projekts vorgestellt. 

4 Besprechung ISIS/Web-Geo/Online-Test 

Die Kommunikation im Projekt wird außerhalb des Plenums überwiegend über die 

ISIS-Plattform stattfinden. Es wird in den nächsten drei Wochen drei Online-Tests 

geben, die auf WebGeo-Lernmodulen basieren, welche auf ISIS verlinkt sind. Der 

erste Test endet am 16.04.2012 um 09:00. Der Test kann einmal wiederholt werden 

und der beste Versuch wird bewertet. Bei inhaltlichen Unklarheiten oder technischen 

Problemen bitte sofort eine Mail an Marco und Britta schreiben. Im folgenden Plenum 

werden die Inhalte und Ergebnisse des Tests besprochen. 

5 Exkursion (Exkursionsgruppe & Kassenwart) 

Die Exkursion ins Projektgebiet, in der die Messungen vorgenommen werden, findet 

in der Woche vom 11. Juni voraussichtlich über 4 Tage statt. Für das Programm der 

Exkursion in der Exkursionswoche gibt es bereits einen Vorschlag von Herrn Diestel, 

einem ehemaligen Professur der TU Berlin und der uns als Ansprechpartner Vorort 

begleiten wird. Um weitere Themen der Exkursion zu klären, wie Finanzierung, 

Anreise und Dokumentation wurde eine Exkursionsgruppe (bestehend aus Lukas und 

Raoul) und ein Kassenwartin (Alexandra) gewählt. Es wird einstimmig von Plenum 

beschlossen eine Kaffeekasse für Kaffee, Tee und Kekse einzurichten, in die jede/r 5 

€ einzahlt. 

6 Verteilung der Aufgaben 

Jede/r Teilnehmer übernimmt eine organisatorische Aufgabe, dabei werden folgende 

Gruppen festgelegt. Die Redaktionsgruppe ist untergliedert in drei Untergruppen. Die 

Layout-Gruppe (Michael) schlägt ein Layout für den Projektbericht vor und bringt den 

Projektbericht in die entsprechende Form. Die Lenkungs-/Gliederungsgruppe 

(Natascha, Meline) erarbeitet eine Gliederung zusammen mit dem Plenum, setzt 

Abgabetermine und achtet auf deren Einhaltung. Die Gegenlesen/Korrigieren-Gruppe 

(Cosima, Cortina) korrigiert einzelne Fehler, überprüft, ob die Kriterien nach der 

Checkliste eingehalten wurden und schickt die Ausarbeitung ggf. wieder an den 

Verfasser zur erneuten Bearbeitung zurück, wenn mehrere Fehler oder Mängel 

vorliegen. Die Präsentationsgruppe (Sebastian) kümmert sich um die Organisation 

der Abschlusspräsentationen (Einladung, Verpflegung, Technik etc.) und um den 

Vortrag. Beim Plenum abwesende Teilnehmende sollten möglichst zur Präsentations- 

und Korrekturgruppe dazukommen, was aber im nächsten Plenum nochmal diskutiert 

werden kann. 

7 Fachreferate 

Nächste Woche werden Themen für Fachreferate vergeben, die das Ziel haben 

Grundlagen zum Projektgebiet, zur Geländeklimatologie und zu Messmethoden zu 

erarbeiten. Außerdem wird anhand der schriftliches Ausarbeitung und des Vortrags 

das wissenschaftliche Arbeiten erlernt. Dazu gibt es die Möglichkeit ein Feedback von 

Marco und Britta zu erhalten bis zum Abgabetermin. Vorrangig soll auf Literatur in 

den Semesterapparaten in der Universitätsbibliothek und in der Institutsbibliothek 

zurückgegriffen werden. 

8 „Paper Club“ 

Im Semester wird in der Regel alle zwei Wochen ein „Paper Club“ stattfinden. Als 

„Paper“ wird in der Wissenschaft ein Fachartikel in einem Fachjournal bezeichnet. Die 

Besonderheit dabei gegenüber anderen Publikationen ist die Qualitätsicherung durch 

ein Peer Review. In der Regel wird jede Publikation von zwei unabhängigen 

Fachgutachtern bewertet und nur bei entsprechender Qualität publiziert. Im Projekt 

118 

Auf ISIS 

Anmelden 

WebGeo & 

Test bis Mo. 

Exkursionsgr 

uppe: Bus 

organisieren 

Ggf. 5 € 

mitbringen 

für 

Kaffeekasse 

Alle: Paper 

lesen

werden 7 Fachartikel gelesen werden zu Themen der Geländeklimatologie, um zum 

einen Fachwissen zu erlangen und zum anderen einen ersten Zugang zu 

wissenschaftlicher Literatur zu bekommen. Außerdem sollen aus den in der 

Exkursion erhobenen Messdaten eigene „Paper“ geschrieben werden. Alle zwei 

Wochen wird ein Paper von zwei Personen vorgestellt, aber alle TeilnehmerInnen 

lesen die Paper, um sich aktiv in die Diskussion einzubringen. Das erste Paper wird 

von Marco nächste Woche vorgestellt und ist auf ISIS zu finden. 

9 Sonstiges 

Offene Fragen werden diskutiert zum Beispiel wird geklärt, dass der Projektbericht in 

erster Linie die Fachreferate, die Protokolle der Exkursion und die Artikel zu den 

Messungen erhalten wird. Zur Veranschaulichung sollen nächste Woche 

exemplarisch alte Projektberichte mitgebracht werden. 

Außerdem werden die TOPs für das nächste Plenum besprochen und festgelegt 

(siehe unten). 

10 Führung durchs Institut 

Bei der Führung durch das Institut für Ökologie wurde die Institutsbibliothek 

vorgestellt. Sie ist eine Bestandsbibliothek, einige Bücher und Zeitschriften sind auch 

im Sekretariat nebenan von Frau Stamm zu finden. Es steht hier ein kleiner 

Semesterapparat zur Verfügung. Die Öffnungszeiten der Bibliothek sind Dienstag 10- 

15 Uhr und Donnerstag 10-15 Uhr. Außerdem wurde der Computerraum vorgestellt, 

der ebenfalls genutzt werden kann. Für die Rechner lautet der Benutzername: Studi 

und das Passwort Oslo. Zum Schluss wurden noch die Büros von Britta und Marco 

gezeigt, die sich hinter dem Gebäudes AB1 in den Gebäuden AB2 und AB3 befinden. 

Nächster Termin: 16.04.2012 10:00 - ca. 12:45 Uhr im Sozialraum (im Keller) 

TOPs: 

1. Verabschiedung der TOPs (5 min) 

2. Verabschiedung des Protokolls (10 min) 

3. Paper-Club (45 min) 

Pause (10 min) 

4. Besprechung Online-Tests (30 min) 

5. Exkursion (20 min) 

6. Ausgabe der Fachreferate (30 min) 

7. Sonstiges (15 min) 

Moderation: Britta 

Protokoll: Raoul 

Mitbringen (ggf.): 5 € für Kaffeekasse 

Anhang 

Marco: 

Projektberich 

te mitbringen 

119


Protokoll zum Plenum am 16.04.2012 (10:00 - 14:15 Uhr) 

Protokollant: Raoul 

Moderation: Britta 

TeilnehmerInnen: Marco, Sebastian, Natascha, Alexandra, Cosima, Cortina, Meline, Mareike, Lukas, 

Tagesordnung: 

120 

David, Christian, Michael 

1. Verabschiedung der TOPs 

2. Verabschiedung des Protokolls(Plenum 10.04.2012, Britta) 

3. Paper-Club 

4. Pause 

5. Verteilung der Artikel für den Paper-Club 

6. Besprechung des Online-Tests 

7. Exkursion 

8. Ausgabe der Fachreferate 

9. Verteilung der restlichen Aufgaben 

10. Sonstiges 


(was, wer, bis 

wann) 

1 

Verabschiedung der TOPs: 

Die Gruppe ist zufrieden und die Tagesordnung wird so übernommen. 

2 Verabschiedung des Protokolls vom 10.04.2012: 

Das Protokoll von Britta wird diskutiert und für etwas ausführlich, sonst aber sehr 

gut befunden. Keine weiteren Anmerkungen. 

3 Paper-Club: 

Marco leitet den Paper-Club in Form eines Kurzvortrags ein. Zunächst werden 

einige Grundbegriffe zur Makro- und Mikroskala mit Unterstützung der Website: 

meteoblue.com definiert. 

Fazit der Diskussion: 

Der wissenschaftliche Artikel enthält nicht belegte Aussagen. Dazu kommt, dass 

viele dieser Aussagen nicht in Zusammenhang mit den Messergebnissen stehen. 

Der Artikel ist unter Gesichtspunkten des wissenschaftlichen Arbeitens 

mangelhaft strukturiert. 

Dabei wird festgellt, dass das kritische Lesen eines Artikels nicht negativ, sondern 

im Gegenteil oft auch einen positiven Effekt erzielt. 

Britta stellt als Verbesserungsvorschlag ein Beispiel vor, welches eine virtuelle 

Projektion darstellt. Mit dieser Projektion lässt sich eine Rastermessung für ein 

komplettes Gebiet durchführen. 

4 Pause 

Hinweis an Alle: 

Leitfaden zum 

Lesen von 

wissenschaftlichen 

Artikeln auf ISIS.

5 

Verteilung der Artikel für den Paper-Club: 

Jeweils 2 Teilnehmer bereiten ein „Paper“ vor, um der Gruppe einen 

grundsätzlichen Überblick zu liefern. 

Das erste Paper ist festgelegt, alle weiteren können auch selbst gewählt werden. 

Hilfreiche Websites: AMS Journals 

scholar.google.de 

Termine: 24. April Meline, Christian 

15. Mai Mareike, Alexandra 

29. Mai David, Lukas 

12. Juni Michael, Raoul 

26. Juni Sebastian, Cortina 

10. Juli Natascha, Cosima 

6 Besprechung des Online-Tests: 

Der erste Test wurde mit einer guten Bilanz von allen Kursteilnehmern absolviert. 

Es gab kaum Probleme. Ein paar Beispielfragen aus dem Test werden zum 

besseren Verständnis besprochen. Die Testlösungen sind auch auf ISIS 

einsehbar. 

7 Exkursion: 

Die Exkursionsgruppe gibt einen ersten groben Überblick zu unserer Exkursion 

vom 11.6. – 14.6. in den Geopark Harz. Die An- und Abfahrt erfolgt mit VW- 

Bussen. Als Unterkunft wird uns das Haus der helfenden Hände dienen. Bisher 

anfallende Kosten für die Exkursion liegen bei ca. 100€ p. P. 

Der Exkursionsantrag wird bis zum nächsten Plenum ausgefüllt mitgebracht. 

Weitere Infos und einen genauen Programmfahrplan wird es ebenfalls am 

nächsten Dienstag geben. 

8 Ausgabe der Fachreferate: 

Im ersten Teil des Semesters fallen für alle Kursteilnehmer Fachreferate an. 

Für weitere Infos und die Themenverteilung siehe auf ISIS. 

9 Verteilung der restlichen Aufgaben: 

Kursteilnehmer, die am 10.04.2012 nicht anwesend waren, werden jeweils einer 

Gruppe, zuständig für organisatorische Aufgaben, zugeteilt: 

Präsentation: Mareike 

Korrigieren: David 

Layout: Michael 

Alle: 

Anhang 

Frei gewählte 

„Paper“ müssen 

mindestens 2 

Wochen vorher 

bekannt gegeben 

werden. 

121


10 Sonstiges: 

122 

Es wird ein Glossar für ein besseres Grundverständnis der Klimatologie 

eingeführt. Dazu sind Begriffe beispielsweise aus dem jeweiligen „Paper“ dort 

einzutragen. 

Es gibt einen zusätzlichen 5. Online-Test zum Thema des wissenschaftlichen 

Arbeitens(siehe ISIS). Dieser soll im Anschluss an die ersten 3 Tests 

absolviert werden, um eine Hilfestellung für die Fachreferate, sowie die 

schriftliche Ausarbeitung zu geben. 

Toyota Finance: Bei Fragen/Interesse zu/an diesem Programm bitte an Marco 

wenden. 

Es wird festgelegt, dass die Moderatoren und die Protokollanten zu ihren 

Terminen auch für Kaffee und Tee zuständig sind. Also bitte jeweils 20min 

vorher da sein. 

Für einige grundlegende Begriffe der Klimatologie wird meteoblue.com in die 

Tagesordnung übernommen. Bei Interesse kann ein Kursteilnehmer gerne 

einen kleinen Input bezüglich der auf der Website angezeigten Daten, 

Begriffe, etc. vorbereiten. 

Literaturhinweise: 

Aus der Reihe der Studienbücher der Geographie, Autor: Jörg Bendix , 

Geländeklimatologie, 2004 

Christian-Dietrich Schönwiese, Klimatologie, 3. Auflage 


TOPs: 



3. MeteoBlue (10 min) 



5. Besprechung Online-Test 2 (30-45 min) 


7. Fragen und Probleme bezüglich der Fachreferate (15 min) 


Moderation: Raoul 

Protokoll: Lukas 

Glossar 

Einzutragen sind: 

Isothermie und freie 

Atmosphäre 

An Marco: 

Subsidienzinversion 

+ Unterbegriffe. 

Kaffeekasse: 

Wer noch nicht 

bezahlt hat, bitte 

nicht vergessen. Es 

wäre unfair den 

Anderen 

gegenüber!


Protokollant: Lukas 

Moderation: Raoul 

TeilnehmerInnen: Britta, Natascha, Alexandra, Cosima, Cortina, Meline, Mareike, Lukas, 

Tagesordnung: 

David, Christian, Michael, Sebastian, Raoul 


2. Verabschiedung des Protokolls vom 17.04.12 

3. meteoblue 

4. Paper Club 

5. Pause 

6. Besprechung des 2. Online-Tests 

7. Exkursion 

8. Probleme / Offene Fragen zu den Fachreferaten 

9. Sonstiges 

Anhang 



wann) 

1 

Begrüßung und Verabschiedung der TOPs: 

Raoul eröffnet das Plenum und begrüßt die Gruppe, anschließend stellt er die 

TOPs vor, diese werden so übernommen. 


Das Protokoll wird soweit als gut befunden, jedoch gibt es noch mehrere kleine 

Fehler, auf die Britta hinweist. Ergebnisse und Zusammenfassungen sind als 

ganze Sätze und ausführlich zu schreiben, sodass sie klar nachvollziehbar sind. 

Weiterhin sind Links auch als solche und mit direkter Internetadresse einzufügen. 

Falls es Hinweise auf Online - Arbeitsmaterial gibt, sollte auch hier der direkte 

Zugang mit Link und Adresse geschaffen werden. 

In den inhaltlichen Punkten stimmen alle überein und das Protokoll wird 

verabschiedet. 

3 meteoblue: 

Von den Teilnehmenden hat sich keiner speziell auf eine kleine Vorstellung im 

Plenum vorbereitet. Einige haben sich ein paar Karten angeschaut und auch für 

einen persönlichen Wetterüberblick genutzt. http://www.meteoblue.com/ 

de_DE/wetter/vorhersage/woche/berlin_de_10656 - meteoblue 

Britta hat sich die Karte der relativen Topografie für die Vorstellung angeschaut 

und erklärt der Gruppe die Bedeutungen, sowie mögliche Auswirkungen der 

aktuellen Luftdruckverhältnisse. Dabei werden offene Fragen über verschiedene 

Themen wie Hoch- und Tiefdruckgebiete geklärt (Tiefdruckgebiete drehen sich 

entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn, Hochdruckgebiete mit dem Uhrzeigersinn). 

Raoul: Protokoll 

überarbeiten 

Michael: 

Vorbereitung der 

meteoblue 

Vorstellung für 

08.05.12 

123


4 Paper Club 

124 

Meline und Christian stellen den Artikel – „Die angewandte Geländeklimatologie – 

Ein aktuelles Arbeitsgebiet der physischen Geographie“ kurz vor und geben 

einen Überblick, wie sie sich Diesen erschlossen haben und in welchen Schritten 

sie die Lesungen mit uns durchführen wollen. 

Insgesamt ist der Text für alle gut zu verstehen, jedoch bereiten einige Abschnitte 

Probleme im Verständnis, da man teilweise Vorwissen benötigt um den Text gut 

zu verstehen. Folgende Begriffe konnten nicht geklärt werden: „empirisch 

statisch“ (S.7, 5.2, 2) und „empirisch statistisch“ (S.8 Tab. 4, 4), „genetisches 

Prinzip der Klimatologie“ (S.4, Z.3) 

Der Artikel ist als überblicksartiger, zusammenfassender Artikel zu verstehen und 

enthält viele nützliche Informationen und grundlegende Definitionen für unsere 

Arbeit im Projekt. Er enthält zum Beispiel die wichtigen Definitionen der 

Klimaelemente und Klimafaktoren auf Seite 2. Wichtig ist auch für unsere Arbeit 

die Einteilung der Skalierung des Klimas nach einem vorhandenen Prinzip und 

einem dazugehörigen Autor! 

Am Ende des Papers werden auf Grund der geringen Beteiligung Probleme der 

Teilnehmer analysiert, die bei der Bearbeitung aufgetreten sind. Dabei wird vor 

allem die Textmenge als größte Schwierigkeit geschildert. 

Um eine bessere Zusammenarbeit zu ermöglichen muss sich jeder der 

Teilnehmer vorher intensiv mit dem Paper auseinandersetzen. Eine halbe Stunde 

reicht nicht aus! 

Mareike und Alexandra stellen das nächste Paper - „Zur mikroklimatisch 

bedingten Fehlervariabilität von Niederschlagsmessungen“ am 08.05.12 vor. 

5 Pause 

6 Besprechung des 2. Online Tests 

Der Test ist sehr gut ausgefallen. Es gibt keine weiteren Fragen. Eine Frage die 

einige Probleme bereitet hat, wird noch einmal erläutert. 

Einige hatten technische Probleme, sollte dies wieder vorkommen sofort per Mail 

bei Britta oder Marco melden. 

7 Exkursion 

Vor der Exkursion wird es noch einen Probeaufbau der Messstationen geben, um 

eine reibungslosen Ablauf vor Ort zu gewährleisten. 

Lukas und Raoul stellen den groben Exkursionsplan vor, dieser wird von ihnen 

noch in der nächsten Woche detailliert ausgearbeitet. Der Exkursionsantrag 

wurde soweit wie möglich von Britta, Alexandra, Raoul und Lukas ausgefüllt. 

Britta sieht ihn sich noch einmal mit Marco an und er muss spätestens beim 

nächsten Plenum abgeschickt werden. 

Die Busse der TU sind leider ausgebucht, daher muss nach anderen Alternativen 

gesucht werden. Lukas würde einen PKW stellen, jedoch wird noch ein weiterer 

PKW benötigt. Gleichzeitig versucht die Exkursionsgruppe über die TU einen 

günstigen Mietbus zu organisieren. Cortina hat auch noch einen Kontakt zu 

einem günstigen Mietwagenangebot, auf das wir notfalls zurückgreifen können. 

Zur Exkursion sollte jeder der einen Laptop hat diesen auch mitbringen. Wir 

werden schon während der Exkursion mit der Auswertung der Daten beginnen 

Marco: Bitte um 

mögliche 

Begriffserklärungen 

zum 08.05.12 

ALLE: gründliches 

Lesen der Paper! 

Exkursionsgruppe: 

detaillierter 

Exkursionsplan, 

Fahrzeuge org. zur 

KW 18 

ALLE: Laptop und 

Gesellschaftsspiele 

für Exkursion

und uns in diesem Zusammenhang mit Excel beschäftigen. 

Für das Abendprogramm müssen wir selbst sorgen, dafür kann jeder Spiele etc. 

mitbringen. 

8 Probleme / Offene Fragen zu den Fachreferaten 

Inhaltlich gibt es keine Fragen zu den Referaten. Alle müssen beachten, dass zur 

Vorbereitung der Referate nur noch knapp 3 Wochen zur Verfügung stehen! Bei 

konkreten Fragen zu den Themen kann auch jeder Zeit eine Mail an Marco oder 

Britta geschickt werden. 

Die Aufteilung der Gruppen für die zwei Termine wird wie folgt vorgenommen: 

Gr.1-4 15.05.12 (Gr. 4 muss sich zur Sicherheit für diesen Termin vorbereiten.) 

Gr.4-7 22.05.12 

Alle Referatsthemen sollten, wenn möglich, einen Bezug zu unseren eigenen 

Messungen bekommen. Dafür steht auf der Fachgebietsseite http://www.klima.tuberlin.de/index.php?show=lehre_E-Learning_aws&lan= 

eine Liste mit den 

Messgeräten zur Verfügung, die wir vor Ort verwenden werden. 

9 Sonstiges 

Für die Moderation wird die Teilnehmerliste alphabetisch nach unten 

abgearbeitet. Wer beim nächsten Plenum Protokollant ist steht immer am Ende 

des Protokolls. 

3. und 4. Online Test 

Britta öffnet die nächsten beiden Tests für zwei Wochen. Beide sind also bis 

spätestens 07.05.12, 9.00 Uhr zu lösen. 


TOPs: 



3. meteoblue mit Michael (10 min) 



5. Besprechung Online-Test 3 und 4 (40 min) 


7. Fragen und Probleme bezüglich der Fachreferate (20 min) 


Moderation: Lukas 

Protokoll: Christian 

Anhang 

ALLE: 

Ausarbeitung 

Fachreferate! 

ALLE: Online Tests 

3 und 4 bis zum 

07.05.12 

durchführen. 

125



Protokollant: Christian 

Moderation: Lukas 

TeilnehmerInnen: Britta, Marco, Natascha, Alexandra, Cosima, Cortina, Meline, Mareike, Lukas, 

Tagesordnung: 

126 

David, Michael, Christian 



3. meteoblue mit Michael 

4. Besprechung der Online-Tests 3 und 4 

5. Pause 

6. Exkursion 

7. Offene Fragen/Schwierigkeiten bei den Fachreferaten 

8. Sonstiges 



wann) 

1 


Lukas eröffnet das Plenum und begrüßt die Anwesenden. Der 

Tagesordnungspunkt „Paperclub“ löst eine Diskussion aus, da vorab zwei 

verschiedene Termine bekannt waren. Der Moderator beschließt den 

Tagesordnungspunkt zu streichen, da nicht alle den Text gelesen haben. Das 

Paper soll im nächsten Plenum vorgestellt werden. 


Das Protokoll wird als gut befunden. Marco gibt einige kleinere Hinweise. 

Internetadressen sollten stets vollständig angegeben werden. Anmerkung 

bezüglich des Glossars: es wurden einige neue Begriffe aufgenommen. 

3 meteoblue: 

Michael hat sich den Begriff UV-Index herausgesucht und stellt diesen vor. Er 

erklärt, dass es sich um eine Skala handelt, die die Belastung durch schädliche 

(hautkrebsverursachende) UV-Strahlung angibt. Marco fragt danach, wie es zu 

der Skaleneinteilung kommt, beziehungsweise wie die Berechnung derselben 

erfolgt. Diese Frage bleibt offen, Michael erklärt sich bereit eine Antwort zu 

diesem Sachverhalt zum nächsten Plenum nachzureichen. 

Im Anschluss erfolgt noch eine kurze Ansicht verschiedener Karten (aktuelle 

Wetterlage für Mitteleuropa, Windgeschwindigkeit) bei meteoblue, Marco erklärt 

die Funktion der Isobaren als ‚Antriebsfedern‘. 

Mareike und 

Alexandra: 2.Paper 

vorstellen, zum 

05.06. 

Lukas: Protokoll 

überarbeiten 

Michael: 

Ergänzung der 

meteoblue 

Vorstellung 

(Berechnung UV- 

Index) zum 15.05.

4 Besprechung der Online-Tests 3 und 4: 

Test ‚Meteorologische Messungen‘ 

Der dritte Test ist sehr gut ausgefallen, es gibt dementsprechend wenige Fragen. 

Diese werden kurz geklärt: Es ist nötig ein Thermometer im Schatten 

aufzustellen, da das Strahlungsschutzgehäuse keinen hundertprozentigen Schutz 

bietet. Schotter ist deshalb heißer als Asphalt, da die Luft zwischen den Steinen 

eine stark isolierende Schicht bildet, wodurch die Ableitung der Wärmestrahlung 

blockiert wird. Windstille am Messstandort ist ein wichtiges Kriterium, da bereits 

bei leichtem Wind erhebliche Messfehler auftreten können. 

Test ‚Wissenschaftliches Arbeiten‘ 

Es wird zunächst noch einmal gesagt, weshalb dieser Test eingeführt wurde. Er 

soll das Bewusstsein für genaues Arbeiten mit der Formatvorlage schärfen. Die 

Formatvorlage gewährleistet, dass Quellen stets problemlos nachvollzogen 

werden können. 

Die Ergebnisse des Tests sind gut. Da bei einer Frage zwei Antworten richtig 

gewertet wurden, ergibt sich für Einige noch eine Verbesserung der 

ursprünglichen Note. Britta wird die Antworten noch einmal einsehbar machen. 

Marco und Britta geben mehrere Hinweise: Mit dem Tool JabRef 

(http://jabref.sourceforge.net/) ist es möglich, Literatur einfacher zu verwalten. 

Falls aus zwei Publikationen rezitiert wird, müssen diese mit ‚A‘ und ‚B‘ 

gekennzeichnet werden. Wörtliche Zitate sollten möglichst selten eingesetzt 

werden, da diese unreflektiert wirken. Im Anschluss wird im Plenum darüber 

abgestimmt, ob bei sinngemäßen Zitaten die Seitenzahl angegeben werden 

sollte. Dies wird mit 8 zu 2 Stimmen bejaht. 

5 Pause 

6 Exkursion: 

Lukas verweist darauf, dass die Informationen über die Kosten nun auf ISIS zu 

finden sind. Für die Verteilung der Lunchpakete soll eine Liste erstellt werden, in 

welche die Projekteilnehmer eintragen können, ob sie ein Paket möchten oder 

nicht. Daraufhin werden die Transportmöglichkeiten abgewogen. Aufgrund der 

schlechten Nahverkehrsanbindungen ist das Zugfahren keine realistische Option. 

Da noch immer ein Auto für die Privat-PKW-Lösung fehlt, wird sich schließlich für 

die Mietvariante entschieden. Alexandra wird sich um die erforderliche Kaution 

kümmern. Zum Zeitplan gibt es einige Anmerkungen. Beim Daten-Handing geht 

es um selbstständiges Arbeiten, es wird eine Dauer von ca. 2-3 Stunden 

veranschlagt, im Anschluss soll eine etwa 15-minütige, kurze Vorstellung des 

Arbeitsstands erfolgen. Die Messungen werden auf einem Trockenrasen-, einem 

Wald- und einem Moorstandort durchgeführt. Es werden Messwerte zum Klima, 

zur Luftfeuchte und zur Strahlungsbilanz erhoben. Der Probeaufbau der 

Messstationen findet am 05.06. statt. Ferner müssen mehrere (mindestens 3) 

Daten- sowie Aufbau- und Abbauprotokolle vorbereitet werden. Diese werden in 

den Projektbericht integriert. Britta will diesen zum besseren Verständnis 

hochladen. 

7 Offene Fragen/Schwierigkeiten bei den Fachreferaten: 

Diesmal werden einige Fragen geklärt und mehrere Hinweise gegeben. Im 

Hinblick auf den Bezug zum Harz sollte Internetrecherche betrieben werden. In 

der Universitätsbibliothek ist es möglich, sich im Magazin Diplomarbeiten 

anzusehen. Weitere hilfreiche Seiten: Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung 

(http://www.pik-potsdam.de/pik-startseite);GFZ Potsdam(http://www.gfzpotsdam.de/ 

portal/gfz/home;jsessionid=FF6CC55AC333B8341F976A888FD1B75C). 

Anhang 

Britta: Antworten 

für Test 4 einsehbar 

machen. 

Alexandra: 

baldmöglichst um 

Kaution kümmern 

Alle: 

Am 05.06. 

unbedingt 

anwesend sein! 

Britta: 

Projektbericht aus 

dem letzten 

Semester 

hochladen 

127


Die vorläufigen Gliederungen können jederzeit per E-Mail an Britta oder Marco 

geschickt werden, ebenso konkrete Fragen zum Thema. 

8 Sonstiges: 

Am 22.05. besucht uns eine Gastrednerin aus Kanada. Sie wird einen ca. 30minütigen 

Vortrag über Mikro/Makroskalen halten und auf weitere 

geländeklimatologische Fragen (z.B. wozu brauche ich ein Modell?) anhand eines 

konkreten Beispiels, einem Gletscher im Nordwesten Tibets, eingehen. Der 

Vortrag wird auf Englisch gehalten, wir können uns im Vorhinein Fragen 

überlegen. Diese müssen nicht unnötig kompliziert sein, sondern dürfen sich 

ruhig nach dem derzeitigen Wissensstand richten. 

Nächster Termin: 15.05.2012 10:00 - ca. 13:15 Uhr im Seminarraum AB08 

TOPs: 

128 

1. Begrüßung und Verabschiedung der TOPs (5 min) 


3. meteoblue (10 min) 

4. Referate 1 und 2 (60 min) 



6. Beschließung der TOPs für das nächste Plenum (10 min) 


Moderation: Christian 

Protokoll: Meline 

Alle: Vortrag am 

22.05. zum Thema 

Geländeklimatologie


ProtokollantIn: Meline 

Moderation: Christian 

TeilnehmerInnen: Britta, Marco, Natascha, Sebastian, Cosima, Cortina, Meline, Mareike, Lukas, 

Tagesordnung: 

David, Michael, Christian 



3. meteoblue mit Michael 

4. Referate 1 und 2 

5. Pause 


7. Sonstiges 

8. Beschließung der TOPs für das nächste Plenum 

Anhang 


(was, wer, bis wann) 

1 


Christian begrüßt uns zum heutigen Plenum. Michael, der zum TOP3 die 

Berechnung des UV-Index‘ ergänzend zum letzten Plenum vorstellen möchte ist 

noch nicht anwesend. Christian beschließt das Plenum wie geplant zu beginnen 

und hält die Option offen, die meteoblue-Vorstellung zu verschieben. 

2 Verabschiedung des Protokolls vom 08:05.2012: 

Christian entschuldigt sich für das verspätete Protokoll. 

Das Protokoll wird für vollständig befunden. Lukas merkt an, dass Christian wie 

in der Woche zu vor die vollständigen Links nicht in das Protokoll aufgenommen 

hat. Mareike bemerkt, dass es zur leichteren Zuordnung hilfreich wäre, wenn 

die Online-Tests mit Titeln benannt wären und nicht mit Ziffern. Britta bemerkt, 

dass bezüglich der Überarbeitung der Zitiervorlage ein Fehler aufgetreten ist: 

Die Benennung unterschiedlicher Publikationen eines Autors, welche innerhalb 

des gleichen Jahres veröffentlich wurden mit Kleinbuchstaben gekennzeichnet 

werden. Beispiel: SCHÖNWIESE 2000a 

Die Zeiteinheiten im Protokoll sind nicht einheitlich. Zwischen Zahl und Einheit 

gehört generell ein Leerzeichen. 

Des Weiteren kommt unsere Gastrednerin vom 22.05. nicht aus Tibet sondern 

aus Kanada. 

3 meteoblue: 

Michael ist (noch) nicht anwesend. Christian beschließt den TOP offen zu 

lassen und eventuell zu verschieben. 

Christian: Protokoll 

überarbeiten 

Meline: 

Zitiervorlage 

verbessern und 

hochladen 

129


4 Referat 1 und 2: 

130 

Referat 1- Regionalklima Harz (Natascha und Sebastian) 

Natascha und Sebastian teilen ihr Handout aus. Das Referat überschreitet die 

vorgegebene Zeit. Anschließen werden Fragen geklärt und Anmerkungen 

gemacht, dabei ergibt sich, dass bei Grafiken zum Datenvergleich auf 

einheitliche Skalen geachtet werden sollte. Außerdem sollten wir vorsichtiger 

bei der Interpretation von Daten vorgehen und eine Aussage über Ursache- 

Wirkung vermeiden. Marco ergänzt, dass die Fruchtbarkeit der Magdeburger 

Börden nicht einzig auf das Klima sondern vor Allem auf die Speicherfähigkeit 

des Lößbodens zurückzuführen ist. 

Natascha und Sebastian sollen bei ihrer Ausarbeitung der Schwerpunkt Auf das 

Klima legen. Geographisch sollten sie verstärkt auf das nördliche Gebiet des 

Harz‘ eingehen. 

Referat 2 – Gelände und Niederschlag (Mareike) 

Mareike hält ihr Referat allein und hält sich an die Zeitvorgabe der 20min. 

Aus der anschließenden Besprechung geht hervor, dass nicht darauf 

eingegangen wurde welche Messgeräte wir auf der Exkursion verwenden 

werden. Marco erklärt, dass der Niederschlagsmesser nach Hellmann ebenfalls 

ein Totalisator ist. Auf der Exkursion werden wir einen Totalisator mit Waage 

verwenden, wir brauchen also keine Niederschlagsmengen ablesen. Es wird 

ergänzt, dass es sich bei dem „Signal“, dass für den Niederschlagsradar 

ausschlaggebend ist um ein Echo handelt. An dieser Stelle verweist Marco auf 

die Differenzierung zwischen aktiven und passiven Messprinzipien. Dies sollte 

in der Ausarbeitung erwähnt werden. Außerdem sollte verstärkt auf andere 

Formen der horizontalen Niederschlagsentstehung eingegangen werden. Ggf. 

könnte an der Entstehung der verschiedenen Niederschlagsformen auch 

gekürzt werden. 

Bei den Ausarbeitungen dürfen wir gerne auch auf im Projekt behandelte Paper 

verweisen. 

5 Es wird vorgeschlagen vor der Pause den TOP 3 nachzuholen, da Michael 

mittlerweile anwesend ist. 

Der UV-Index kann nicht gemessen werden. Lediglich die Energie der UV- 

Strahlen wird gemessen. Daraus kann dann Der UV-Index berechnet werden. 

Marco zeigt uns diese im Internet (www.uvindex.ch/de/uvindex/berechnung_s.html)und 

erklärt, dass diese auf empirischer 

Grundlage erstellt wurde, weshalb die Globalisierung dieses Index‘ eine Gefahr 

bedeuten kann. Er ergänzt, dass es bei der Messung der UV-Strahlen wichtig 

ist ein Messgerät zu nutzen, welches nur die Strahlung des 

Wellenlängenbereiches 250-400nm registriert. Auf die Frage von Michael hin, 

ob wir auf der Exkursion den UV-Index berechnen könnten wird geklärt, dass 

wir lediglich die Globalstrahlung messen, welche einen wesentlich größeren 

Bereich an Strahlung misst. Wir werden den UV-Index also nicht berechnen 

können. 

Pause 

Nach der Pause zeigt und Marco noch einmal mit Hilfe einer Grafik an der Tafel 

wie man sich die die integrale Messung von Strahlung in einem gewissen 

Wellenlängenbereich vorzustellen hat.

6 Referat 3 und 4 

Referat 3: Gelände und Lufttemperatur (Cortina und Cosima) 

Auch Cortina und Cosima halten sich an die Zeitvorgabe und sind nach etwa 20 

min mit ihrem Referat fertig. In der anschließenden Fragerunde dreht es sich 

vor allem um das vorgestellte Wetterphänomen der Bodeninversion. Cosima 

erklärt auf Nachfrage von Marco erneut, wie man sich das „Anheben“ der 

Inversionsschicht durch vom Berg kommende Kaltluftströme vorzustellen hat. 

Bodeninversionen können sowohl durch mechanische als auch durch 

thermische Turbulenzen aufgelöst werden. Marco betont dass es sich bei der 

Lufttemperatur um die Bewegungsenergie der Luft handelt. Formal wird 

bemerkt, dass Abbildungen die Präsentation gestützt hätten (gilt auch für 

Mareike). Bei Datenvergleichen sind Tabellen und/oder Diagramme 

einprägsamer als eine Auflistung der Daten. 

Referat 4: Michael hat sein Referat nicht zu heute vorbereitet. Aus den 

Vorherigen Protokollen geht hervor, dass das Referat hätte gehalten werden 

sollen. Es wird auf kommendes Plenum verschoben. 

Wir legen fest, dass die Präsentationen im pdf-Format auf die ISIS geladen 

werden sollen (https://www.isis.tu-berlin.de/mod/data/view.php?id=237390) 

7 Sonstiges: 

Exkursion 

Lukas hat doch noch einen Bus von der TU organisiert bekommen, dadurch 

werden die Exkursionskosten für alle sinken. Die Fahrtkosten werden jetzt p.P. 

max. 17€ betragen. Lukas wird den Bus fahren und bereits am Freitag vor der 

Exkursion abholen. Er wird sich außerdem um das Übergabeprotokoll 

kümmern. Alle Projektteilnehmer über ISIS angegeben, ob sie ein Lunchpaket 

mitgebucht haben wollen. Die Termine für die Harzwanderung und die 

vegetationsfachliche Führung stehen fest: Am Dienstag wird zweiteres 

ganztägig stattfinden. Am Abend bleibt die Möglichkeit den Paperclub zu 

veranstalten. Am Mittwoch findet dann die Harz Exkursion statt. 

Brittas Exkursionsfinanzierung ist unklar, da wir offiziell nur eine 

Betreuungsperson bräuchten. 

Mareike merkt an, dass es sinnvoll wäre für jeden Bus einen ErsatzfahrerIn für 

einen Krankheitsfall festzulegen und sich um die jeweiligen Fahrerlaubnisse zu 

kümmern. Sebastian und Cortina erklären sich hierfür bereit. Lukas kümmert 

sich um die Anträge. 

Probeaufbau/- abbau (05. und 07.06.12) 

8 Feedback für die Referate 

Die Integration von Bildern und Grafiken und das Verwenden von 

weniger Schrift sind hilfreich um mehr Aufmerksamkeit vom Publikum 

zu bekommen. Auch das Verwenden eines Laserpointers oder 

Zeigestocks kann helfen. 

Genrell ist es höflicher im Stehen zu Referieren. 

Das Zeitmanagement soll besser funktionieren und durch die 

Moderation koordiniert werden. 

TOPs für das nächste Plenum 

ALLE: 

Anhang 

Für das kommende 

Plenum mehr Zeit 

einplanen. (Ca. bis 14 

h) 

Präsentationen auf 

ISIS hochladen 

Lukas: 

Übergabeprotokoll f. 

d. Bus, 

Fahrerlaubnisformular 

für Sebastian und 

Cortina 

Mareike: 

Organisation und 

Verteilung der 

Protokollführung 

ALLE: 

Uhrzeit für 

Abbau über- 

legen. 

ALLE: 

Fragen an Emily 

vorbereiten 

131


132 

Wir hören nächste Woche die restlichen 4 Referate und den Vortrag von Emily. 

Anmerkung Meline: 

Bei der Besprechung der TOPs für das nächste Plenum wurde nicht die 

Vorstellung des Rieseberger Moors angesprochen. Dieser 

Tagesordnungspunkt war aber vor 2 Wochen etwa für den 22. angepeilt. 

Wollten das Britta oder Marco machen? Außerdem hatte ich mir notiert, dass 

wir die Finanzen für die Exkursion klären wollten und ggf. bereits das Geld 

einsammeln. Ich würde diese Punkte jetzt bei Sonstiges einordnen und 

ansprechen. 

Nächster Termin: 22.05.2012 10:00 - ca. 14 Uhr im Seminarraum AB08 

TOPs: 



3. Vortrag Emily und anschließende Diskussion (60 min) 




6. Sonstiges, Exkursion (10 min) 


Moderation: Meline 

Protokoll: Cosima


Protokollant: Cosima 

Moderation: Meline 

TeilnehmerInnen: Marco, Sebastian, Natascha, Alexandra, Britta, Cortina, Meline, Mareike, Lukas, 

Tagesordnung: 

David, Christian 

1. Verabschiedung der TOPs 

2. Verabschiedung des Protokolls 

3. Vortrag Emily Collier (Pause) 


5. Referat 6 und 7 

6. Sonstiges 

7. Beschließung der TOPs für das nächste Plenum am 29.05. 

Anhang 


(was, wer, 

bis wann) 

1 

Verabschiedung der TOPs: 

Meline begrüßt das Plenum und stellt die TOPs vor. 


Das Protokoll wird besprochen und es werden Verbesserungen zur Beschreibung 

des Totalisators und der Definition von Luft angemerkt. Die Änderungen werden von 

Meline übernommen. 

Natascha wird sich beim DWD über Karten erkunden. Natascha und Marco werden 

sich noch darüber austauschen, welche Daten/Karten wichtig sind. 

3 Vortrag Emily: 

Marco stellt unsere Gastrednerin Emily Collier vor. Emily kommt von der Universität 

von Alberta und referiert über das numerische Klimamodell. 

Die meisten Klimamodelle basieren auf physikalischen Prinzipien. Es werden 

physikalische Prozesse eines Gebiets studiert. Diese Annahmen werden mit dem 

Klimamodell angeglichen. Es wird die Physik also von der Makroskala auf die 

Mikroskala runter gezogen („downscaling“). 

Emily erforscht regionale Klimamodelle zur Massenbilanz von Oberflächen bei 

Gletschern. Ihr Forschungsgebiet ist die Karakoram Region im Nordwesten des 

Himalayas. Sie arbeitet mit zwei Klimamodellen, dem GCM (global circulation model) 

und ihrem Massenbilanzmodell, welches sie vom WRF (weather research and 

forecasting model) antreiben lässt. Ihre Aufgabe besteht darin die Wechselwirkung 

zwischen den beiden Modellen zu analysieren. 

Das WRF ist ein Community-Projekt (open source model). Je mehr es auf der Welt 

Natascha: 

DWD-Karten 

133

4 


134 

angewendet wird, desto mehr erhöht sich die Übertragbarkeit. Regionale Modelle 

sind spezifisch und müssen häufiger validiert werden um genaue Aussagen zu 

treffen 

Pause 

Referat 4 und 5: 

Referat 4 entfällt, da Michael nicht anwesend ist. 

Meline und Alex halten ihr Referat über Globalstrahlung und Gelände.Die Zeit wurde 

diesmal bei allen Vorträgen eingehalten. 

Bei der anschließenden Fragerunde wird noch mal auf die blaue Farbe des Himmels 

eingegangen. Die Streuung und Reflexion (an Luftteilchen) sind die Ursache, damit 

wir überhaupt Farben sehen. Reflexion ist abhängig von Größe des 

Reflexionskörpers und der Wellenlänge. Luftmoleküle sind klein genug um Blau zu 

streuen. Bei Wolken sind die Wassertropfen sehr groß, dadurch wird das ganze 

Spektrum gestreut. 

5 Referat 6 und 7: 

Christian und David tragen ihr Referat über Luftfeuchtigkeit und Gelände vor. 

Im Anschluss wird u.a. der Unterschied zwischen Evaporation und Transpiration 

erläutert. Evaporation ist der passive Teil bei der Umwandlung vom Aggregatzustand 

flüssig bis gasförmig (z.B. Auflösung der Wasserstoffbrückenbindungen). 

Transpiration ist der aktive Vorgang durch lebende Wesen (z.B. Pflanzen können 

Spaltöffnungen schließen).Lukas referiert über Wärmebilanz und Gelände. 

Lukas stellt u.a. Formeln zur Berechnung von latenter Wärme, fühlbarer Wärme etc. 

vor. Marco fragt die Runde wie im Allgemeinen unsere Messstation aufgebaut sein 

müsste. 

Es gibt 2 verschiedene Formen der Wärmeübertragung: turbulente (durch Wind) und 

molekulare Wärmeübertragung (Zusammenschluss von Teilchen). 

6 Sonstiges: 

Nächstes Plenum stellen alle ein paar Hypothesen zur Ausarbeitung bezüglich des 

Exkursionsgebietes vor (Wenn-Dann-Formulierungen) 

Exkursion: 

Lukas erweitert für das nächste Plenum den Exkursionsplan.Es wird noch auf die 

Empfangsbestätigung des Antrags für die Ersatzfahrer (Cortina und Basti) 

gewartet.Alex bezahlt mit dem Geld aus der Kaffeekasse zwei Rollerball Pens aus 

dem TU-Shop. 

Die Kosten für die Exkursion werden nächstes Plenum vorgestellt. Im Laufe der 

Woche wird wahrscheinlich die Zuschussbestätigung eintreffen. Nächstes Plenum 

stellen Alex und Lukas die Kosten für die Exkursion vor (Raoul muss raus gerechnet 

werden).Der Aufbau der Messgeräte erfolgt am 5.6. 

Es wird festgelegt, dass beim Abbau am 7.6. ab 13 Uhr alle anwesend sein sollen. 

Meline lädt noch die geänderte Zitiervorlage, sowie die Formatvorlage bei ISIS hoch. 

An ALLE: 

Hypothesen 

aufstellen bis 

29.05. 

ALLE: 

Aufbau 5.6 

Abbau 7.6. 

13 Uhr 

ALLE: 

Über 

Rieseberger 

Moor selbst 

schon mal 

informieren

Nächster Termin: 29.05.2012 10:00 - ca. 13:40 Uhr im Seminarraum AB08 

TOPs: 



3. Referat 4 (30 min) 



5. Brittas Input über Rieseberger Moor (15 min) 

6. Messkonzept und Hypothesen (60 min) 


Moderation: Cosima 

Protokoll: Sebastian 

Anhang 

135



ProtokollantIn: Sebastian 

Moderation: Cosima 


Tagesordnung: 

Michael, Christian 



3. Referat „Wind und Gelände“ von Michael 

4. Paper-Club – Lukas/David 

Pause 

5. Vorstellung des 3D Ultraschallanemometers und des Exkursionsgebietes 

6. Fragenkatalog 

7. Sonstiges 


(was, wer, 

bis wann) 

1 


Cosima begrüßt uns zum heutigen Plenum. Michael und David sind noch nicht 

anwesend. Cosima beschließt das Plenum wie geplant zu beginnen. 


Das Protokoll wird für vollständig befunden. Anmerkungen sind im Vorhinein schon 

von Britta geäußert worden. 

3 Referat „Wind und Gelände“ von Michael 

Da Michael jetzt im Anschluss sein Referat halten sollte, er aber nicht anwesend ist, 

beschließt Cosima den Paper-Club vorzuziehen und den Top ´Referat´ offen zu 

lassen und vorerst zu verschieben. 

Paper-Club – Lukas/David 

David ist nicht anwesend, sodass Lukas das Paper „Abbau nächtlicher 

Bodeninvasion durch konvektive Prozesse.“ (Klöppel, 1980) allein vorstellt. 

Nachdem Lukas den Inhalt zusammenfasst, fällt es im schwer eine klare Struktur in 

seine Vorstellung zu bringen. Marco springt ein und verdeutlicht, dass zu Beginn 

einer Papervorstellung der Untersuchungsgegenstand klar definiert werden muss. 

Dies soll mit den grundlegenden Fragen: was, wo, wie, wann, warum erreicht 

werden. Des Weiteren soll bei Unverständnis einzelner Begriffe nachgelesen und bei 

Zusammenhängen die Primärquelle einbezogen werden. 

In der Gruppe wird versucht, dass Paper weiter zu analysieren. Zum einen ist die 

Erkenntnis, dass wenn Formeln aus Primärquellen in ein Paper eingebracht werden, 

diese als richtig angesehen werden können. Somit soll verhindert werden, dass eine 

Aufschlüsslung der Formeln das Interesse auf den „wichtigen“ Teil des Papers 

136 

Cosima: 

Protokoll 

überarbeiten 

alle: 

Paper von 

Miegel 

(1995) 

sorgfältig 

nach 

Anleitung 

lesen zum 

05.06.2012

mindert. Zum anderen macht uns die Analyse der Abbildungen klar, dass auch 

negative Aussagen in einem Paper getroffen werden können. 

Außerdem sollte dem Lesen eines Papers mehr Zeit gewidmet werden. 

3 Referat „Wind und Gelände“ von Michael 

Michael ist mit Verspätung eingetroffen und hält seinen Vortrag. Anschließend 

werden viele Fragen gestellt. Details aus dem Vortag werden durch Michael nur 

teilweise geklärt. Marco weist darauf hin, dass auch bei einfachen Abbildungen auf 

den Maßstab geachtet werden muss, um die Richtigkeit der Aussage durch die 

Abbildung gewährleisten zu können. 

Pause 

5 Vorstellung des 3D Ultraschallanemometers und des Exkursionsgebietes 

6 

Britta stellt das 3D Ultraschallanemometer vor, welches wir zur Messung des Windes 

während der Exkursion nutzen. 

Zum nachlesen auf der Internetseite des Fachgebietes: 

http://www.klima.tu-berlin.de/index.php?show=lehre_E-Learning_aws-wind&lan=de 

Danach gibt uns Britta durch Fotos Einblicke in unser Exkursionsgebiet. 

Fragenkatalog 

Durch eine Gruppendiskussion in Verbindung mit einer Übersicht unseres 

Exkursionsgebietes sind Schwerpunkte gefunden worden, die die Standorte der 

Messstationen bestimmen sollen. Die Schwerpunkte sind in folgende Fragen 

gebettet: 

1 – Findet ein Einflusses des Harzes auf das Mikroklima des Rieseberger Moor 

statt? 

2 – Ist die Tagesamplitude standortabhängig (Wald–Lichtung–offenes Feld)? 

3 – Wie groß ist der Einfluss des Himmelsichtfaktors auf die Temperatur? 

4 – Beeinflusst die Vegetation die Niederschlagsmessung (Taubildung– 

Luftfeuchtigkeit)? 

5 – Wie ausgeprägt ist die Energiebilanz nach Standorten? 

6 – Wie weit beeinflusst das Moor die Luftfeuchtigkeit nach außen hin? Kann ein 

Übergangsgebiet festgestellt werden? 

7 – Gibt es zwischen Moor und dem Wald große Unterscheide? Ist eine Kartierung 

für die Klimatologie anwendbar? 

8 – Gibt es für typische Standorte veröffentlichte Werte, die im Exkursionsgebiet 

verglichen werden können? 

Aufgabe an alle: 

Jeder soll sich zum nächsten Plenum Gedanken machen, mit welcher Frage er sich 

während der Exkursionswoche beschäftigen möchte. Es sollen Informationen 

gesammelt werden, Methoden angesprochen werden, die in der Gruppe öffentlich 

diskutiert werden können. Dadurch erreichen wir, dass im Voraus geklärt ist, wo wir 

was messen. Außerdem stellt diese Vorarbeit auch ein Teil der Papers dar, der im 

Anhang 

Präsentation 

auf Isis 

hochladen 

Alle: 

Für die 

Exkursionswoche 

ist 

festes 

Schuhwerk 

notwenig 

Alle: 

sich mit einer 

Frage zum 

nächsten 

Plenum 

beschäftigen 

Lukas: 

Kostenplan 

137


138 

Anschluss der Exkursionswoche erstellt werden soll. 

Bezüglich der Beantwortung der Fragen kann sich in Gruppen (1-3 P.) 

zusammengefunden werden. 

Die Möglichkeit, sich mit einer anderen nicht aufgeschriebenen Frage zu 

beschäftigen, ist eingeräumt. 

Sonstiges: 

Lukas stellt den Kostenplan für die Exkursionswoche vor und es wird abgestimmt, 

dass das Geld innerhalb der nächsten Wochen auf das Konto von Alexandra 

überwiesen werden soll. Genaue Deadline wird beim nächsten Plenum angesagt. 

Nächster Termin: 05.06.2012 10:00 - ca. 14 Uhr im Sozialraum 

TOPs: 



3. Paper-Club Mareike/Alexandra (80 min) 


4. Fragenkatalog (60 min) 

5. Sonstiges, Exkursion (15 min) 


Moderation: Sebastian 

Protokoll: Mareike 

auf ISIS 

hochladen


ProtokollantIn: Mareike 

Moderation: Sebastian 


Tagesordnung: 

David, Michael, Christian, Alexandra 



3. Paper-Club Mareike/Alexandra 

Pause 

4. Fragenkatalog 

5. Exkursionsbericht 

6. Sonstiges, Exkursion 

7. Aufbau der Messstationen 

Anhang 


(was, wer, 

bis wann) 

1 


Sebastian begrüßt uns zum heutigen Plenum und stellt die TOPs vor. 

2 Verabschiedung des Protokolls vom 29:05.2012: 

Ein To Do wurde nicht im Protokoll aufgenommen. Es sollte bis zum 03.06.12 

Fragestellungen und Hypothesen bezgl. unserer Messungen im Hartz auf Isis 

hochgeladen werden. Diese Abgabe wurde verschoben auf den 08.06.12. 

Desweiteren wurden kleinere Rechtschreibfehler angesprochen. 

3 Paper-Club Mareike/Alexandra: 

Alexandra und Mareike stellen das Paper „Zur mikroklimatisch bedingten 

Fehlervariabilität von Niederschlagsmessungen“ vor. 

Mareike fasst den ersten Teil des Artikels kurz zusammen. Bevor Alexandra den 

zweiten Teil vorstellt, werden die Abbildungen genauer betrachtet. Hier stellt sich 

heraus, dass die Abbildungen teilweise fehlerhaft beschriftet wurden und somit die 

Qualität des Artikels sinkt. Marco weißt darauf hin, dass Abbildungen ein wichtiges, 

unterstützendes Mittel sind. Die im Artikel vorgestellte Doppelanalyse und die zur 

Darstellung von Niederschlag verwendeten Säulendiagramme eignen sich auch gut 

für die Auswertung unserer Messwerte während der Exkursion. 

4 Fragekatalog: 

Lukas: 

In welchem Verhältnis stehen der latente und der sensible Wärmestrom auf einem 

bodentrockenen und bodenfeuchten Standort? 

Hypothese: Auf dem trockenen Standort wird sich der sensible Wärmestrom im 

Sebastian: 

Protokoll 

überarbeiten 

Alle: bis zum 

08.06.12 

Hypothesen 

online stellen 

139


140 

Verhältnis zum latenten Wärmestrom besser entwickeln als auf dem feuchten 

Standort, da wird es genau umgekehrt sein. 

In welcher Größenordnung steht dazu der Bodenwärmestrom? Können wir diesen 

vielleicht einschätzen? 

Hypothese: Auf dem feuchten Standort wird der Bodenwärmestrom eine höhere 

Dämpfungstiefe haben, jedoch wird er auf Grund der Verdunstungskälte schneller 

wieder abfallen. Haben Moorflächen auf der Makroebene eine Bedeutung? Können 

diese die Wärmeentwicklung auf der Erde beeinflussen? 

� Zur Überprüfung der Hypothese fehlen während der Exkursion allerdings die 

richtigen Messgeräte 

Michael/Sebastian: 

Wind trägt zur Temperaturdurchmischung bei. 

Hypothese: Je stärker der Wind ist, desto stärker kommt es zur 

Temperaturdurchmischung. 

� Messung der Temperatur bei Wind und Windstille. Wie kann die Differenz 

am besten Graphisch dargestellt werden 

� 

Cosima/Cortina: 

Bzgl. der Temperaturamplitude wird die Hypothese aufgestellt, dass die Temperatur 

auf offener Fläche höher ist als im Wald. 

� Was genau soll gemessen werden? Ist z.B. auch die Bodenbedeckung zu 

berücksichtigen? 

� 

Mareike/Natascha: 

Hypothese: In windgeschützter Umgebung wird mehr Niederschlag gemessen als 

auf einem freien Feld. 

� Da nicht mit Sicherheit gesagt werden kann, ob es regnet, soll sich genauer 

mit dem Thema Tau befasst werden. Wann tritt Tau ein? Welche 

messergebnisse werden erwartet? Etc. 

� 

David/Christian: 

Wie viel Wasser entsteht durch Verdunstung? Gibt es eine höhere Verdunstung bei 

Vegetation? 

� Zusammenarbeit mit Lukas wird vorgeschlagen, da beide Themen 

miteinander verknüpft sind. Marco schlägt vor Messgeräte für die 

Bodentemperatur zu kaufen und wird sich nach einem 

Bodenfeuchtemessgerät erkundigen 

� 

Meline/Alexandra: 

Es gab Schwierigkeiten zum Thema Globalstrahlung Hypothesen aufzustellen. 

� Vegetation und Strahlungswerte. Weisen verschiedene Pflanzengruppen 

unterschiedliche Strahlungswerte auf? 

Jeder soll sich bis zum 08.06.12 weitere Fragen und Hypothesen überlegen und 

auch Literatur zur Vorbereitung nutzen. Bei Fragen kann jederzeit eine Email an 

Marco und Britta gesendet werden. 

Es steht noch die Frage offen, in welchem Umfang der Artikel geschrieben und bis 

wann dieser abgegeben werden soll. 

5 Exkursionsbericht 

Meline und Natascha stellen die erste Gliederung für den Projektbericht vor. Marco 

bittet darum, die Gliederung noch einmal zu überarbeiten und weniger zu 

untergliedern. Es soll außerdem zwischen Vorwort und Einleitung unterschieden 

werden. Das Vorwort soll sich damit befassen, was im Projekt behandelt wird und die 

Einleitung soll kurz Vorstellen was im Folgenden Exkursionsbericht vorgestellt wird. 

Nach einer Diskussion darüber wie der Bericht gegliedert und in welcher Reihenfolge 

Marco: 

Messgerät für 

Bodenfeuchte 

08.06.12 

Fragen und 

Hypothesen 

auf Isis 

stellen 

Britta und 

Marco: 

Bitte Info an 

uns 

Meline u 

Natascha: 

Gliederung 

überarbeiten

dieser geschrieben werden soll ,wird sich auf folgende Reihenfolge geeinigt: 

Vorwort – Einleitung – Projektgebiet – Klimaelemente – Material und Methoden – 

Ergebnisse – Fazit 

Das Fazit soll aus einer gemeinesamen Diskussionsrunde am 03.07.12 entstehen. 

Hier wird das Projekt Revue passiert und ausgewertet. 

Da die Layout Gruppe viel zu tun hat, schließt sich David der Gruppe an. 

Folgende Punkte sollen von jedem bis zur nächsten Woche überprüft werden: 

- Es sollen maximal 3 Unterüberschirften vorhanden sein. Je weniger desto 

besser 

- Alle die ein Kapitel zur Exkursion haben, diesen bitte wie folgt ändern: 

Ausblick auf due geländeklimatologische Feldmessung 

- Alle Abbildungen überprüfen ob sie korrekt sind und in s/w gedruckt werden 

können 

- Alle Abbildungen aus dem Text entfernen und in einen extra Ordner packen 

und beschriften 

- Überprüfen ob die Formatvorlage korrekt übernommen wurde 

6 Sonstiges, Exkursion 

Lukas verteilt den Zeitplan und die Kostenkalkulation an alle. Er klärt noch einmal, ob 

Handtücher und Bettwäsche mitgebracht werden muss. 

Das Geld bis Ende der Woche an Alexandra überweisen und weitere 5 € einplanen, 

die Alexandra für den Einkauf der Speisen und Getränke für unsere 

Abschlussbesprechung benötigt. 

Wer einen Rothmaler oder andere Vegetationsbücher besitzt kann diese gerne 

mitbringen. 

Die Ergebnisprotokolle werden für Mo und Di von Alexandra und Lukas geführt und 

am Mi und Do von David und Sebastian 

Mareike passt die Messprotokolle an und bringt diese zur Exkursion ausgedruckt mit. 

7 Probeaufbau: 

Die drei Messstationen wurden im Garten aufgebaut und ließen sich ohne Probleme 

anschalten. Der Aufbau dauerte ca. 2 ½ Std. 

Nächster Termin: 18.06.2012 10:00 - ? Uhr im Seminarraum AB08 

TOPs: 



3. Sonstiges(10 min) 


Moderation: Mareike 

Protokoll: Natascha 

Anhang 

Alle: Referat 

auf 

Richtigkeit 

überprüfen 

wie links 

aufgeführt 

Lukas: Info 

an alle bzgl. 

Bettwäsche 

via Isis 

ALLE: 

Geld bis zum 

10.06.12 an 

Alexandra 

überweisen 

Abbau: 

07.06 

.12 

141


Protokoll zum ersten Exkursionstag, Montag 11.06.2012 



Tagesordnung: 

142 

David, Christian, Michael, Sebastian 

1. 8.30 Uhr Abfahrt in Berlin 

2. ca. 11.00 Uhr Ankunft in Beienrode 

3. 13.00 Uhr Erkundung des Geländes vor Ort und Aufbau der Stationen 

4. 18.30 Uhr Abendbrot 


1 

8.30 Uhr (geplante) Abfahrt in Berlin: 

Alle Teilnehmer waren zur vereinbarten Zeit an den vereinbarten Orten. Leider 

wurde der gebuchte Bus vom Grundbauinstitut nicht wie vereinbart um 7.30 Uhr zur 

Verfügung stellt, sondern konnte erst 10.00 Uhr abgeholt werden. Dadurch ergab 

sich dann eine Verzögerung von 4,5 Stunden. Daher verzögern sich ab hier die 

anderen geplanten Zeitpunkte entsprechend. 

2 14.15 Uhr Ankunft in Beienrode (38154 Königslutter am Elm): 

Auf Grund der Verzögerung bei der Abfahrt kommt die Gruppe erst 14.15 Uhr in 

Beienrode im „Haus der helfenden Hände“ an. Die Unterkunft wird kurz vorgestellt 

und die Schlüssel übergeben. Alle sind über das große Platzangebot erfreut und 

freuen sich über die gute Unterkunft. Auch ein größerer Raum für Gruppenarbeit 

steht zur Verfügung. 

3 14.30 Uhr Aufbau: 

Herr Diestel holt die Gruppe in Beienrode ab und zeigt auf dem Weg zum 

Messgebiet in Lauigen die „Linde zu Lauingen“, welche vor der Kirche steht. 

Informationen zur Geschichte der Linde kann man im Internet unter folgender 

Adresse nachlesen: 

http://www.elmsagen.de/Index.asp?Text=S16T16.XML&Titel=Die Linde zu Lauingen 

Danach stellt er uns die möglichen Standorte für unsere Messungen vor. Bevor mit 

dem Aufbau der einzelnen Stationen begonnen wird, besichtigt die Gruppe alle 

möglichen Standorte und entscheidet sich danach für drei Standorte. Die Gruppe 

entschließt sich die Stationen auf einem exponierten Trockenrasenstandort (AWS 

50), auf einer Feuchtwiese an einem nördlichen Waldrand (AWS 20) und einem 

südlichen trockenen Standort (AWS 40) aufzubauen. 

Danach folgt der Aufbau der Messstationen. Auf Grund der längeren Anfahrtswege 

für Station 40 und 20 und den weichen Bodenverhältnissen bei AWS 40 kommt es 

hier zu Verzögerungen beim Aufbau. 

Die AWS 50 kann als erste in Betrieb genommen werden und startet mit der 

Messung um 17.00 Uhr. AWS 20 startet um 17.44 Uhr und AWS 40 um 18.05Uhr. 

4 18.30 Uhr Abendbrot 

Die Gruppe von Station 50 fährt um 18.45 Uhr nach Beienrode zurück um Abendbrot 

zu essen. Um 19.30 Uhr treffen die restlichen Teilnehmer in der Unterkunft ein und 

essen Abendbrot.

Protokoll zum zweiten Exkursionstag, Dienstag 12.06.2012 



Tagesordnung: 


Anhang 

1. 10.00 Uhr Vegetationskundliche Führung durch das Rieseberger Moor mit Frau Wöbbeking und 

Herrn Diestel 

2. 13.00 Uhr Wasserburg, Königslutter 

3. 14:50 Uhr Führung durch das Infozentrum des FEMO 

4. 17.30 Uhr Paper-Club 

5. 20.00 Uhr Einführung in die Datenauswertung mit Excel 


(was, wer, 

bis wann) 

1 10.00 Uhr Vegetationskundliche Führung durch das Rieseberger Moor mit 

Frau Wöbbeking und Herrn Diestel 

Der Bedeckungsgrad zum Ankunftszeitpunkt um kurz nach 10 Uhr beträgt circa 

100%, die gefühlte Temperatur liegt bei circa 18 °C. Während der vergangenen 

Nacht gab es immer wieder Regenschauer. 

Herr Diestel begrüßt die Gruppe und stellt Frau Wöbbeking, welche uns mit 

ihrem vegetationskundlichen Wissen zur Seite stehen wird, vor. Außerdem 

anwesend sind zwei weitere Gäste: Herr und Frau Knust, die einige Ländereien 

in der Gegend um Lauingen gehören und die sie bewirtschaften. Herr Knust, 

Frau Wöbbeking und Herr Diestel informieren die anderen Anwesenden über 

den ersten Standort, AWS 50: Die Wiese, ein Trockenrasenstandort, auf der 

sich die Wetterstation befindet, wird von der Stadt Königslutter als 

Ausgleichsfläche verwaltet. Einmal jährlich findet eine Mahd statt. Im Anschluss 

an diese kurze Information, erklärt Michael den Gästen, was ein 

Aspirationspsychrometer ist. Danach werden die mobilen Messgeräte, ein 

Aspirationspsychrometer, ein KT19, ein Temperaturfühler zum Messen der 

Bodentemperatur, ein Pyranometer sowie ein Schalenkreuzanemomenter, an 

die Studierenden verteilt. 

Nach der Ankunft an Station 1, erklären Sebastian, Marco und Alexandra, wie 

die Automatische Wetterstation aufgebaut ist und wie sie funktioniert. 

Anschließend erfolgt die Bestimmung der am Standort vorhandenen Pflanzen 

mit Frau Wöbbeking. Erkannt wurden: Hieracicum pilosella – kleines 

Habichtskraut, eine Art Festuca – Schaf-Schwingel, Calamagrostis epigeos – 

Reitgras, Hypericum perforatum – Johanniskraut, Hypochaeris radicata – 

Ferkelkraut, Tanacetum vulgare - Rainfarn, Rumex acetosella – Kleiner 

Sauerampfer, Luzula campestris – Hainsimse, Holcus lanatus – Wolliges 

Honiggras, Gallium harzynicum – Harzer Labkraut, Vica facelia – Haar-Wicke. 

Gegen 11.15 erreicht die Gruppe den zweiten Standort, AWS 20. Die 

Luftfeuchte auf 1 m Höhe beträgt circa 84 %, in 3 m Höhe circa 80 %. Unter den 

Baumarten am Standort befinden sich verschiedene Salix – Arten, Populus 

tremula und Betula pendula. Der Boden ist anmoorig, sodass dort die 

Pflanzengesellschaft der Großseggen wachsen kann. Außerdem finden sich 

dort: Carex visitaria – Blasen-Segge, Juncus ephusus – Flatter-Binse, Cirsicum 

palustre – Sumpf-Kratzdistel, Glyceria fluitans – Manna-Schwaden, Sumpf- 

Labkraut, Gemeines Rispengras sowie Wolliges Honiggras. 

Messstation 3, AWS 40, wird um circa 11.51 Uhr erreicht. Die Vegetation am 

Standort entspricht in etwa einer Heide-Vegetation. Am Standort kommen vor: 

Calluna vulgaris – Heidekraut, Rentierflechte sowie Amelanchier lamarckii – 

143


144 

Kupfer-Felsenbirne. Nach der Besichtigung des letzten Standorts geht die 

Gruppe zurück zum anfänglichen Treffpunkt, in der Nähe von AWS 50. Dort 

findet eine Mittagspause statt, während der es zu Nieseln beginnt. Nach circa 

einer halben Stunde erfolgt der Aufbruch nach Königslutter. 

2 13:00 Wasserburg, Königslutter : 

Auf Grund der Mittagspause, wird die Wasserburg um circa 13.30 Uhr erreicht. 

Herr Diestel und seine zwei Kollegen vom FEMO (Freilicht- und 

ErlebnisMuseum Ostfalen) begrüßen die Gruppe. Während einer kleine Führung 

über das Burggelände, erfahren die Anwesenden, dass die Burg in früheren 

Zeiten als Amtsgericht diente und danach viele Jahre bis 2011 als 

Jugendhaftanstalt. Heute ist das Burggebäude Sitz der Institution FEMO und 

des Geopark Harz.Braunschweiger Land.Ostfalen. Nach der Führung zeigt Herr 

Diestel den Studierenden und ihren Begleitern sein neues Projekt: eine mobile 

Wetterstation, verteilt auf zwei Wetterhütten, die sich an einem einfach auf- und 

abzubauenden Gerüst befinden. Die Station soll für Lehrzwecke eingesetzt 

werden und ausleihbar sein, allerdings müssen derzeit noch die Sensoren der 

Messgeräte eingerichtet und synchronisiert werden. 

3 14.50 Uhr Führung durch das Infozentrum des FEMO: 

Herr Hochsprung führt die Gruppe durch das Infozentrum und weist darauf hin, 

dass der Geopark Harz.Braunschweiger Land.Ostfalen. der größte Geopark der 

Welt ist. Fast alle geologischen Zeitalter liegen hier aufgeschlossen vor. Somit 

sind 290 Mio Jahre der Erdgeschichte erlebbar. Eine Besonderheit des 

Geoparks ist, dass es auf dem heutigen Gebiet einst ein Meer gab: das 

Zechsteinmeer. Im Laufe der Jahrmillionen wurden durch geologische 

Vorgänge, die Gesteinsmassen, die sich über der Schicht des Zechsteins 

befinden, aufgefaltet. Ortsspezifische Gesteinsarten sind daher unter anderem: 

Stromatolith, ein Kalkstein, der in hoch salinen Gewässern, in denen algenartige 

Bakterien, die im Nachhinein versteinerten, leben, entsteht. Des weiteren gibt es 

Vorkommen von Muschelkalk und Posidonienschiefer, welcher im Jura 

entstand. In der obersten Etage des Infozentrums kann die Entwicklung von 

Landpflanzen rückverfolgt werden. Es befinden sich dort viele verschiedene 

Pflanzen(-teile), die auf verschiedene Art und Weise die Zeit überdauert haben. 

4 17:30 Paper Club: 

Michael stellt der Gruppe das Paper „Valley Winds and Slope Winds – 

Observations and Elementary Thoughts“ von Vergeiner und Dreiseitl vor. 

Hierbei hilft Marco und erklärt allen nochmal verständlich, das Berg-Tal- 

Windsystem und das Hang-Windsystem. 

5 20.00 Uhr Einführung in die Datenauswertung mit Excel: 

Britta und Marco geben den Studierenden eine Einführung in die 

Datenauswertung mit Excel. Dies gestaltet sich aufgrund verschiedener 

Betriebssysteme und Office-Versionen als teilweise schwierig. Dennoch kann 

ein Großteil der Studierenden mit der Datenauswertung beginnen. Britta hatte 

bereits Informationen und Hinweise zur Berechnung verschiedener Formeln in 

einer Exceltabelle zusammengefasst und aus ISIS bereitgestellt. Ein wichtiger, 

wenngleich banaler, aber dennoch essentieller Hinweis zum Umgang mit Daten: 

Immer die Rohdaten speichern! - und für Diagramme gilt: Immer die Achsen 

beschriften.

Protokoll zum dritten Exkursionstag, Mittwoch 13.06.2012 

Protokollant: David 


Tagesordnung: 


1. 08.00 Uhr Abfahrt in Beienrode 

2. 09.20 Uhr Ankunft in Ilsenburg 

3. 09:40 Uhr Exkursion durch den Nationalpark 

4. 13:00 Trennung der Gruppen 

5. 17:00 Ankunft der Gruppe 1 in Beienrode + Bearbeitung Probemessdaten 

6. 18:30 Ankunft der Gruppe 2 in Beienrode 

Anhang 


1 

2 

3 

08.00 Uhr Abfahrt in Beienrode 

Das Frühstück an diesem Tag war von 07:00-07:30 Uhr. Dannach haben sich die 

Teilnehmer für den Tagesausflug vorbereitet und um 08:00 fuhr die Gruppe 

plangemäss mit zwei Bussen Richtung Ilsenburg zum Nationalpark Harz. 

09.20 Uhr Ankunft in Ilsenburg 

Nach der Ankunft lief die Gruppe erst zum Treffpunkt mit Herr Carste, von wo aus 

die Exkursion startete. Um 09:30 wurde der Treffpunkt erreicht und die Messgeräte 

für die Messungen während der Exkursion wurden verteilt. Herr Carste wurde 

begrüsst. 

09:40 Uhr Exkursion durch den Nationalpark 

Zu Beginn stellte sich Herr Carste uns vor. Er ist promovierter Biologe und 

wissenschaftlicher Mitarbeiter des Nationalparkes Harz. 

Bevor die Wanderung losging, hat er uns einen kurzen Überblick verschafft und uns 

die Tagesroute vorgestellt. Um ca. 09:50 lief die Gruppe unter seiner Führung los. 

Zu Beginn verlief die Wanderung entlang der Ilse, einem kleinen Gewässerlauf, der 

in einem schmalen Tal floss. Das Mikroklima ist sehr feucht durch die Ilse und durch 

die Tallage, die zu einer Ansammlung von Niederschlagswasser am Talgrund führt. 

Die Tallage und die üppige Vegetation mit vielen Gehölzen führen auch dazu, dass 

das Mikroklima schattig und kühl ist. Ausserdem sind die Verhältnisse sauer, da die 

Ilse ihr Wasser vorwiegend aus Mooren des Harzes bezieht, durch die Fichten, 

deren Nadelstreu bei der Zersetzung viele saure Stoffe abgeben und durch den 

sauren Granit, aus welchem die Erhebung Harz besteht. Die Vegetation ist aus 

diesen Gründen gekennzeichnet von Feuchte-, Säure- und Schattenzeigern. Dazu 

gehören beispielsweise Eschen, Buchen, verschiedene Seggen und Hainsimsen, 

Farne oder Beerenstauden. 

Während der Wanderung führte uns Herr Carte in die Geschichte des Gebietes in 

welchem sich heute der Nationalpark erstreckt ein. Im Mittelalter war die Vegetation 

im Gebiet des heutigen Nationalparkes von Buchen geprägt, durch ihren dichten 

Wuchs eine sehr energiereiche Pflanze. Diese Buchen wurden im 17. und 18. 

Jahrhundert zur Herstellung von Holzkohle abgeholzt, sodass das Gebiet bald 

weitestgehend entwaldet war. Im 18. Jahrhundert nahm sich der gräfliche 

Oberforstmeister Hans Dietrich von Zanthier dem Problem an. Er liess das Gebiet 

durch schnellwüchsige gemeine Fichten aufforsten und prägte das Prinzip der 

Nachhaltigkeit. Das heisst, er achtete als Forstmeister darauf, dass nur soviel 

abgeholz und verbraucht wurde, wie auch nachwachsen konnte. Noch heute besteht 

der Nationalpark zu rund 80% aus Fichtenbeständen. 

145

4 

5 

6 


146 

Die Fichte ist ein Gehölz der subalpinen und alpinen Höhenlagen. Sie hat sich mit 

ihren immergrünen Nadeln auf hohe, kalte Lagen mit kurzen Vegetationsperioden 

spezialisiert und kommt vor 650 MüM nicht natürlich vor. Im Gebiet des 

Nationalparks Harz ist die Fichte folglich nicht heimisch und hat mit den 

Bedingungen und konkurrierender Vegetation zu kämpfen. Dies und die 

monokulturelle Pflanzung, also grossflächige Bestände in nur einer Altersgruppe, 

macht die Fichtenbestände sehr anfällig, beispielsweise gegen Windschlag oder 

parasitären Befall. 

Nachdem wir das Ilsetal hinter uns liessen kamen wir in eine offenere, trockenere 

Umgebung, in der man die Probleme mit den Fichtenbeständen deutlich erkennen 

konnte. Wir traffen Fichtenhänge an, die komplett von Borkenkäfern befallen waren 

und kahle Flächen, wo grosse Fichtenbestände durch Wind geschlagen wurden. Die 

Prävention solcher Vorfälle und das Management geschädigter Flächen gehört 

heute zu den Hauptaufgaben der Betreuer des Nationalparks. 

Generell bemüht man sich die Fichtenbestände mit Buchen aufzuforsten, die sehr 

gut auch im Schatten spriessen und sich entwickeln können. Nur im Kerngebiet ab 

ca. 700 MüM werden die Fichten belassen, da sie sich hier in ihrem natürlichen 

Ausbreitungsgebiet befinden. Unterhalb dieser Grenze werden die Fichten teilweise 

bewusst der ‚Abweidung’ durch den Borkenkäfer überlassen. Diese Flächen sowie 

andere Kahlschläge werden wieder mit Laubbäumen wie Esche, Zitterpappel oder 

Bergahorn bepflanzt. Wichtig ist hierbei der Schutz vor Rotwild, dass junge 

Gehölztriebe gerne abweidet. Dieser Schutz wird vorwiegend durch das umzäunen 

der neu bepflanzen Flächen gewährleistet. Bei Buchen ist es nicht zwingend 

notwendig, da das Rotwild Buchentriebe nicht mag. 

Auf dem letzten Teil der Wanderung war die Vegetation durch das offenere Gelände 

von Trockenzeigern wie der Drahtschmiele oder dem Labkraut bestimmt. 

Ausserdem traffen wir einen ehemaligen Malerplatz an. Also eine Stelle an der 

früher Holzkohle produziert wurde. Noch heute findet man viele kleine Kohlestücke 

am Boden, die dazumals als Abfall entstanden. 

Während der gesamten Wanderung wurden regelmässig Zwischenstops gemacht. 

Oft geschah dies an charakteristischen Orten, an denen Herr Carste bestimmte 

Inhalte zum Nationalpark ausführte. Die Gruppe hat sich in diesen Pausen verpflegt 

und Messungen durchgeführt. Es wurden die Windgeschwindigkeit sowie die 

Lufttemperatur und die Feuchtetemperatur zur Bestimmung der relativen 

Luftfeuchtigkeit festgehalten. Das Gerät zur Messung der Globalstrahlung 

funktionierte nicht. Leider wurde es versäumt, Umstände die die Globalstrahlung 

beeinflussen, wie Bedekungsgrad oder Horizontüberhöhung, festzuhalten. 

13:00 Uhr Trennung der Gruppen 

Nach einem längeren Zwischenstop trennte sich die Projektgruppen in zwei 

Teilgruppen auf. Der Grossteil der Gruppe trat zusammen mit Herrn Carste den 

Rückweg an, auf dem selben Weg auf dem wir gekommen waren. 

Eine kleinere Gruppe beschloss die Wanderung bis auf die Spitze des Brocken 

weiterzuführen. Namentlich waren dies Christian, Cortina, David, Lukas, Marco und 

Mareike. Um 14:15 erreichte die Gruppe den Gipfel des Brocken und machte sich 

um etwa 15:00 auf den Rückweg. 

17:00 Ankunft der Gruppe 1 in Beienrode + Bearbeitung Probemessdaten 

Nach einer gemütlichen Wanderung mit Zwischenstops zurück zu den Bussen, fuhr 

die Gruppe um 15:45 los Richtung Beienrode und kam um 17:00 beim Haus der 

helfenden Hände an. Anschließend teilten sich die Teilnehmer in Zweiergruppen 

nach Messgerät ein und begonnen die Messdaten für die Zeit der Probemessung 

zum mitteln und in Referenz zu dem Standartmessgerät zu stellen (Excel). 

18:30 Ankunft der Gruppe 2 in Beienrode 

Die Gruppe 2 kam kurz nach 17:00 in Ilsenburg an und traf, etwas verspätet zum 

Abendbrot, gegen halb 7 in Beienrode ein.

Protokoll zum vierten Exkursionstag, Donnerstag 14.06.2012 

Protokollant: Sebastian 


Tagesordnung: 


1. ca. 09.30 Uhr Abfahrt in Beienrode 

2. ca. 10.00 Uhr Abbau AWS 

3. ca. 12.00 Uhr Datenbearbeitung mit Excel + Mittagsbuffet 

4. ca. 13:30 Uhr Ordnung schaffen 

5. ca. 15.00 Uhr Abreise 

Anhang 


(was, wer, 

bis wann) 

1 9.30 Uhr Abfahrt in Beienrode 

Nachdem alle Teilnehmer gefrühstückt hatten, wurde beschlossen, dass Lukas, 

Alexandra und David in Königslutter das Mittagsbuffet einkaufen werden, während 

die anderen Teilnehmer für den Abbau der AWS verantwortlich sind. Alle Teilnehmer 

fuhren vorerst aber zusammen in das Untersuchungsgebiet. 

2 10.00 Uhr Abbau AWS 

Die für den Abbau eingeteilten Teilnehmer bauten die AWS ab, die sie am Montag 

zuvor aufgebaut hatten. Währenddessen waren Lukas, Alexandra und David mit 

einem Auto einkaufen. Zeitgleich Marco laß alle Daten aus dem Datenlogger aus 

und speicherte sie auf dem Laptop. Als beide Autos wieder im Untersuchungsgebiet 

zur Verfügung standen und alle Bauteile der AWS in den Autos untergebracht 

wurden, führen alle Teilnehmer wieder nach Beienrode. 

3 12.00 Uhr Datenbearbeitung mit Excel + Mittagsbuffet 

Das Mittagsbuffet wurde angerichtet, an dem sich neben der Bearbeitung der 

Messdaten bedient werden konnte. Zu der Bearbeitung der Messdaten zählte der 

Austausch der kompletten Messdaten aller AWS an alle Teilnehmer, die weitere 

Mittelwertbildung und Messdatenauswertung der Probemesstage (siehe Vortag), die 

Aufteilung der Zuständigkeiten für die Mittelwertbildung aller Messdaten von den 

Exkursionstage an die Teilnehmer, die sich nicht mit den Probemessdaten 

auseinander setzten. 

4 13.30 Ordnung schaffen 

Die Teilnehmer begannen nach und nach ihre Koffer zu packen, die Zimmer in einen 

ordnungsgemäßen Zustand zu bringen und das Wohnhaus für die Abgabe zu 

säubern. 

5 09.30 Abreise 

Alle Teilnehmer teilten sich auf die Autos. Nachdem zwei Gruppenfotos geschossen 

wurden, wurde sich verabschiedet und Lukas fuhr zum Zoologsichen Garten (Berlin) 

und Marco fuhr in die Rothenburgstraße (Berlin) 

147


Messprotokoll – Aspirationspsychrometer 

Protokollanten: Meline Saworski, Alexandra Zettl, Christian Rüll Datum: 13. Juni 2012 

CET Standpunkt Ttrocken Tfeucht [°C] Vegetation, Bemerkung HangexpoHimmel- [°C] 

sitionsichtfak 09:58 Ausgangspunkt 

148 

Talsohle 

10:10 Weggabelung, 

große Buche 

tor in % 

10.0 10.0 aufwachsender Buchenwald N 0 

10.1 9.9 Winkelsegge, Buche N/W 20 

10:33 Wegrand Ilse 10.2 9.8 Fichtenforst, Buche S/O 5 

11:02 ca. 350m 10.6 10.2 Fichten, Buchen, Holunder, 

Himbeere, Brombeere 

S 20 

11:31 Heine-Denkmal 10.4 9.6 Hainsimse, Fichten, Buchen o.A. 10 

11:41 Lichtung "Koala" 10.2 9.2 Trockenwiese, Schwarzerlen kein Hang 50 

12:21 Jungfichten 11.5 10.8 Fichte, Himbeere, Gräser, 

Moose 

O² 35 

12:59 Trennung 10.2 9.8 Fichte, Sorbus, Blaubeere kein Hang 60 

13:44 Plattenweg¹ 9.4 8.8 auflichtender Wald, vermehrt 

Gräser, steinige Strukturen¹ 

o.A. o.A. 

13:56 ca. 1000m² 9 8.4 vereinzelt Fichten, zunehmender o.A. o.A. 

Nebel¹ 

14:10 Brocken-Gipfel 7.6 7.0 vermehrt Totholz, kaum Bäume¹ o.A. o.A. 

¹ durch Abgleich mit Fotos ergänzt 

² durch GPS-Daten ergänzt 

o.A. - ohne Angabe


ProtokollantIn: Natascha 

Moderation: Mareike 

TeilnehmerInnen: Britta, Marco, Sebastian, Cosima, Cortina, Meline, Lukas, 

Tagesordnung: 




3. Auswertung Daten, Vorstellung Ergebnisse 

Pause 

4. Makroklima Harz 11.-14.6.12 

5. Feedback Ausarbeitung Fachreferate 

6. Feedback Exkursion 

7. Getränkeliste Exkursion 

8. Projektbericht und Zeitplan 

Anhang 



wann) 

1 


Mareike begrüßt alle zum heutigen Plenum und stellt die TOPs vor. 


Insgesamt sollte das Protokoll ein Ergebnisprotokoll, nicht ein Verlaufsprotokoll sein. 

Kleinere Rechtschreibefehler sind bereits korrigiert. 

3 Auswertung Daten, Vorstellung Ergebnisse 

Referenzwerte (Probemessungen Berlin 5.-7.6.2012) 

Wind (Micha, Natascha): Bei der Untersuchung der Rohdaten (Minutenwerte) zeigt 

sich eine hohe Abweichung zwischen den Stationen, bei der stündlichen Mittelung 

gleichen sich die kurzfristigen Schwankungen aus. Die Stationen messen einheitlich. 

Temperatur (Sebastian): Sensoren für Lufttemperatur und Relative Feuchte der 

Station 50 (Base, 1m Höhe) werden als Referenz ermittelt (kleinste Abweichung zur 

gleichzeitigen Messung mit dem Aspirationspsychrometer). Unterschiedlich stark 

ausgeprägte Abweichungen der Messungen zu Sensoren anderer Stationen ergeben 

sich. Siehe ISIS unter Methoden und Messdaten, Sensoren für Lufttemperatur und 

Relative Feuchte. Diese Messefehler sind in der Interpretation der Daten zu 

berücksichtigen; entweder durch Erläuterung oder mithilfe vorheriger Korrektur der 

Daten vor der Analyse. So müssen z.B. bei Betrachtung der Top Temperatur von 

Station 40 (T40) 0,6779 K/°C subtrahiert werden. 

Messungen Rieseberger Moor/ Harz (11. – 14.6.2012) 

TeilnehmerInnen stellen den Stand ihrer Datenanalysen vor. 

- Sebastian und Michael, Thema: Wie beeinflusst der Wind die Temperatur- 

Fehlendes 

Stationsprotokoll 

ein-scannen und 

auf ISIS laden. 

ALLE Abgabe 

Artikel am 3. Juli 

149


150 

entwicklung? 

- Cortina und Cosima, Thema: Vergleich Temperaturentwicklung der Stationen 

untereinander 

- David, Lukas, Christian, Thema: Entwicklung latenten zu sensiblen Wärmestrom. 

(Bowenratio) 

- Mareike und Natascha, Thema: Niederschlag und Tauentwicklung. 

- Meline und Alexandra, Thema: Vegetation und Mikroklima (Höhengradient). 

Hinweis allgemein zu Diagrammen und Daten: 

� Temperaturmessung von Station 50 (T base) ist die Referenzstation, 

Abweichungen zu anderen Stationen sind zu berücksichtigen. 

� Korrekte Datenbeschriftung bei Diagrammen beachten. 

� Es werden nur die Daten von 11.6., 19:00 Uhr bis 14.6., 8:00 Uhr betrachtet. 

� Geeignete Zeitfenster auswählen. 

� Geeignete Diagrammart auswählen. 

4 Makroklima Harz 11.-14. 6. 2012 

Marco stellt anhand von DWD Wetterkarten die Wettersituation am 12. und 13. Juni 

2012 im Harz dar. Die in der Datenauswertung auffälligen Temperaturanstiege am 

12.6. (ca. 22 Uhr) und 13.6. (ca. 2 Uhr) weisen auf eine Warmfront hin. Das Thema 

wird im Projektbericht aufgenommen. (Lukas: Analyse Wetterkarten, Michael: 

Dynamischen Temperaturprozesse allgemein) 

5 Feedback Ausarbeitung Fachreferate 

Britta stellt einige der häufig auftretenden Fehler bei der Ausarbeitung der 

Fachreferate vor. Sie lädt diese Fehlerliste auf ISIS hoch. 

Es wird festgelegt, dass die Kennzeichnung der Abbildungen mit der Abkürzung 

„Abb. Zahl“ beschrieben wird. Leerstelle hinter dem Punkt beachten. 

6 Feedback Exkursion 

Alle geben Feedback zur Exkursion. Insgesamt wird die Exkursion als gelungen, 

arbeitsreich, interessant und harmonisch beschrieben. 

7 Getränkeliste Exkursion 

Sebastian und Lukas sammeln Geld für Getränke ein. Die Kaffeekasse ist leer. Alle 

müssen noch einmal 2 Euro einzahlen. 

8 Projektbericht und Zeitplan 

Referate sollen unter Berücksichtigung der Anmerkungen beim Feedback (siehe 

TOP 5) bis Mittwoch Abend überarbeitet an Meline gesandt werden. Meline gibt 

dann alles an die Redaktionsgruppe weiter. 

Diese nimmt entweder Korrekturen selber vor oder leitet die Beiträge zur Korrektur 

an andere TeilnehmerInnen weiter. 

Ist die Fehlerdichte zu hoch wird der Beitrag wieder an den Autor zurückgegeben. 

Die Gliederung wird angepasst (siehe TOP 4). 

Jede Arbeitsgruppe stellt beim nächsten Plenum ein Grobkonzept ihrer Artikel vor. 

Bis zum 3. Juli sind Artikel fertig zu stellen. Die Aufgabenstellung zur Ausarbeitung 

ALLE: 

Überarbeitung 

der Referate bis 

20.6. abends 

Britta: 

Hochladen 

Feedback auf 

ISIS

der wissenschaftlichen Artikel befindet sich auf ISIS. 

Die Layout Gruppe (Micha und David) stellen beim nächsten Plenum das 

Layoutkonzept des Projektberichts vor. 

Nächster Termin: 26.06.2012 10:00 – 13:40 Uhr im Sozialraum (im Keller) 

TOPs: 



3. Vorstellung der Artikel (120 min) 


4. Paper Club (Cortina und Sebastian) (60 min) 

5. Vorstellung Layoutkonzept (10 min) 

6. Stand Projektbericht 


Moderation: Natascha 

Protokoll: Alexandra 

Anhang 

151



ProtokollantIn: Alexandra 

Moderation: Natascha 

TeilnehmerInnen: Britta, Marco, Sebastian, Cosima, Cortina, Meline, Lukas, 

Tagesordnung: 

152 




3. Vorstellung der Artikel (120 min) 


4. Paper Club (Cortina und Sebastian) (60 min) 

5. Vorstellung Layoutkonzept (10 min) 

6. Stand Projektbericht 

7. Sonstiges 




wann) 

1 


Die Tagesordnung wird, wie vorgeschlagen, übernommen. 


Es gibt keine Anmerkungen zum letzten Protokoll. 

3 Vorstellung der Artikel: 

Christian, David und Lukas präsentieren den Zwischenstand ihres Artikels zu Bowen- 

Ratio, Temperatur und Luftfeuchte. Hierbei stellt sich heraus, dass noch einige Fragen 

zum inhaltlichen Aufbau eines Papers bestehen, so unter anderem zum Begriff der 

Schlüsselwörter, zur Einleitung sowie zum Diskussionsteil. Diese Fragen sind für alle 

Gruppenmitglieder von Interesse. 

Schlüsselwörter sind Keywords und unter die Zusammenfassung (Abstract) 

hintereinanderweg aufzulisten. Sie sollen es ermöglichen den Fachtext inhaltlich 

knapp zu erschließen. Das bedeuted, dass es vor allem wichtig ist das Thema zu 

benennen sowie die Methode und im Falle unserer Artikel auch den Ort. Die Anzahl 

der Keywords sollte circa fünf betragen. 

In der Einleitung sollten so viele sinngemäße Zitate, wie angebracht, enthalten sein, 

um argumentativ von der Motivation zur Fragestellung hinzuleiten. 

Der Diskussionsteil dient vor allem der Darstellung dessen, was andere 

Wissenschaftler_Innen zum jeweiligen Thema herausgefunden haben. Um Vergleiche 

zu ziehen, ist hierbei das Konsultieren und Zitieren von Fachliteratur angebracht. 

Fragen bestehen auch bei der Beschreibung der verwendeten Messinstrumente. Die 

Anwesend einigen sich darauf, dass im Methodenteil nur die für die Untersuchung

4 

relevanten Geräte genannt werden und auf den Aufbau sowie die Umgebungsbedingungen 

der Automatischen Wetterstationen 

In der Schlussfolgerung soll beim Leser das Interesse für eine tiefergreifende 

Auseinandersetzung mit den Details der Arbeit geweckt werden. 

Im Anschluss folgt die Zwischenpräsentation über den Einfluss bodennaher Winde auf 

die Lufttemperatur von Sebastian und Michael. 

Während der Vorstellung des Textes von Sebastian und Michael, weißt Marco darauf 

hin, dass Abkürzungen vor ihrer Verwendung eingeleitet werden müssen. Die kann 

zum Beispiel in Klammern hinter dem ausgeschriebenen Ursprungswort geschehen. 

Die Gruppe einigt sich außerdem darauf, dass die Bezeichnung für die Automatischen 

Wetterstationen immer AWS 20, AWS 40 und AWS 50 lauten. Ein näheres Eingehen 

auf die Standortcharakteristika der einzelnen Stationen ist im Artikel nicht notwendig. 

Es soll daher auf das Kapitel Messaufbau (Sebastian) im Projektbericht verwiesen 

werden. 

Abkürzungen für die Messinstrumente sind über die Fachgebietsseite im Internet zu 

finden und sollen verwendet werden. Dabei muss die Internetseite auf jeden Fall als 

Referenz erscheinen. 

Als nächste Gruppe stellen Meline und Alexandra ihre Ausarbeitungen zum Thema 

Klimaelement Temperatur und Vegetationsstufen im Harz vor, anschließend folgen 

Mareike und Natascha mit ihrer Zwischenpräsentation zu Luftfeuchte und Wind. Es 

wird von Marco angemerkt, dass die Rohdaten vor der Korrektur durch den 

Korrekturfaktor gemittelt werden müssen. 

Im Folgenden stellen Cosima und Cortina den Zwischenstand zu ihrem Artikel vor. Sie 

wollen die Amplitude der Lufttemperatur eines Nord- und Süd-exponierten Standortes 

im Harzer Vorland miteinander vergleichen. Marco bemerkt, dass es sinnvoll sein 

kann bei gemittelten Daten die Abweichung als Fehlerbalken im Diagramm mit 

darzustellen. Auf die Frage nach dem Inhalt eines Abstracts, antwortet Marco damit, 

dass mit einem Abstract quasi die Motivation sowie Erwartungen und Ergebnisse 

zusammengefasst werden. Hypothesen, kommen in die Einleitung und sollten aus der 

Literatur herleitbar sein. Was die Schlussfolgerungen betrifft, so kann nur 

geschlussfolgert werden, was aus den dargestellten Diagrammen hervorgeht, im 

Methodenteil beschieben und im Diskussionsteil diskutiert wurde. Auch Bezüge zum 

Studiengang und seinen Inhalten, können in der Schlussfolgerung aufgegriffen 

werden. 

Zuletzt erwähnt Marco noch einen wichtigen formalen Punkt: Wenn es Darstellungen 

mit, z.B. 4 Diagrammen gibgt, so sind die einzelnen Diagramme mit a, b, c, d oder mit 

oben links, unten links, oben rechts sowie unten rechts als Bildunterschrift zu 

bezeichnen. 

Paper Club (Cortina und Sebastian): 

Cortina und Sebastian stellen das von ihnen bearbeitete Paper von Freytag: 

Häufigkeit niedertroposphärischer Windmaxima, vor. Im Paper ist die Rede von 

verschiedenen Druckniveaus und absoluter Höhe. Marco erklärt hierzu, dass in der 

Meteorologie Höhenangaben auf zwei verschiedene Weisen erfolgen können. 

Entweder in Form von Druckniveaus, wie 700 mb oder 850 mb, oder aber in Form der 

absoluten Höhe von 3000 Metern über NN. Nachdem die verschiedenen 

Darstellungsformen und der Inhalt des Papers besprochen wurden, zieht die Gruppe 

ein Fazit: Wenn Darstellungen von der gängigen Art und Weise abweichen, so muss 

aus dem Text hervorgehen, weshalb die spezifische Darstellungsweise verwendet 

wurde. Im Falle des Papers, erscheint einen die Kartenausschnitte, die eine 

Polprojektion zur Veranschaulichung nutzen, sinnvoll, weil sowohl Europa als auch 

Nordamerika auf kleinem Raum darstellbar sind. 

Aufpassen, sollte man auch bei der Erstellung und Verwendung komplexer Tabellen. 

Diese sind teilweise nur mühsam für den Leser erschließbar. 

Anhang 

153

5 


Bei der Auswertung von Daten, gilt es zu beachten, unter welcher Definition die Daten 

analysiert werden. Manchmal kann außerdem auch eine Homogenisierung der Daten 

sinnvoll sein. So beispielsweise bei der Modellierung von Windströmen. 

154 

Vorstellung Layoutkonzepts: 

Die Vorstellung des Layoutkonzepts durch David und Michael entfällt, da sie kein 

Konzept vorbereitet haben. 

David und Michael: 

Erstellung und Hochladen (ISIS) einer vorläufigen Formatvorlage für das Layout bis 

Freitag; außerdem Vorstellung des endgültigen Layoutkonzepts am Dienstag, den 

03.06.2012 

6 Stand Projektbericht: 

Die Redaktionsgruppe hat die Korrekturen verteilt. 

Da die Layoutgruppe kein Layoutkonzept vorstellen konnte, sollen die unformatierten 

Texte auf ISIS hochgeladen werden. Sobald es ein Layoutkonzept gibt, kümmert sich 

die Layoutgruppe um die Formatierung der Texte. 

Redaktionsgruppe: Liste mit Angaben dazu, wer welchen Text lesen soll, hochladen. 

Alle: Unformatierte Texte (Artikel) auf ISIS hochladen 

7 Sonstiges: 

Da David das Kapitel Fazit im Projektbericht formuliert, sollte er sich überlegen, nach 

welchem Thema das Fazit ausgerichtet sein kann. 

Marco:Karten zur großräumigen Wetterlage auf ISIS laden 

Alex:Exkursionszuschuss für Britta und Marco mitbringen 


TOPs: 

1. Begrüßung sowie Verabschiedung der TOPs (10 min) 


3. Präsentation der Artikel ( 160 min) 

inclusive einer Pause mit Buffet (20 min) 

4. Fazit-Diskussion (45 min) 

5. Besprechung - Offenes Haus (30 min) 

6. Vorstellung des Layoutkonzepts (15 min) 


Moderation: Alexandra 

Protokoll: Michael

Protokoll zum Plenum am 03.07.2012 (10:00 – 17:15 Uhr) 

Protokoll: Michael 

Moderation: Alexandra 

TeilnehmerInnen: Marco, Britta, Sebastian, Cosima, Meline, Mareike, Lukas, 

Tagesordnung: 

David, Christian, Michael, Hr. Distel 



3. Präsentation der Artikel ( 160 min) 

inclusive einer Pause mit Buffet (20 min) 

4. Fazit-Diskussion (45 min) 

5. Besprechung - Offenes Haus (30 min) 

6. Vorstellung des Layoutkonzepts (15 min) 

Anhang 



wann) 

1 Begrüßung und Verabschiedung der TOPs: 

Die Tagesordnung wird, wie vorgeschlagen, übernommen. 


Es gibt keine Anmerkungen zum letzten Protokoll. 

3 Präsentation der Artikel: 

Mareike präsentiert den Artikel Gelände und Niederschlag alleine, da Natascha nicht 

anwesend ist. Dabei geht sie explizit auf den wissenschaftlichen Artikel ein, hält die 

Präsentation jedoch nicht mit Powerpointfolien, was Marco im nachhinein auch 

kritisiert. 

Nachdem Mareike ihre Parts vorgetragen hat und einige Abbildungen erklärt hat, 

wird die Diskusion von der Moderation eingeleitet. Marco gibt unzählige Hinweise, 

was man hätte alles besser machen können und wie man das Thema klarer gliedern 

könnte: 

-Argumentationsketten schaffen! 

-Tabellen und Abbildungen nur verwenden, wenn sie „wirklich“ aussagekräftig sind! 

Nach Mareikes Präsentation folgt die von Sebastian und Michael über den Einfluss 

bodennaher Winde auf die Temperatur. 

Michael leitet ein und erklärt den Versuchsaufbau und die Messung. Die 

Auswerungen wurden in Tablellen und Abbildungen zusammengestellt, der Aufbau 

wird von Michael erläutert. 

Sebastian erzählt zum Prozess der Versuchs und Schlussfolgert anschließend in 

seinen Tabellen, dass die gemessenen Winde eine zu geringe Windgeschwindigkeit 

hatten um messbar die Temperatur zu verändern. 

Nach der Präsentation wird die Diskussion eingeleitet und die Kursteilnehmer sind 

sich einig, dass die Präsentation gelungen ist und eine frühzeitige Themenfindeung 

sich positiv auf den Arbeitsverlauf auswirken kann. Hr. Distel nennt ein paar 

diskussionsanregende Punkte. David trifft ein. 

Nachdem Meline und Alex auch ihre Versuchsreihe: Klimafaktor Temperatur 

präsentiert haben folgt wieder die Diskusion und Hr. Distel gibt einen interessanten 

Denkanstoß mit der Frage, ob sich das Lokalklima ändert, wenn der Borkenkäfer die 

An Alle: 

Bis zum 5.7 

(24Uhr) sollen 

die 

Übergangstexte 

fertig und auf 

Isis 

hochgeladen 

sein. Am 6.7 

(24 Uhr) 

müssen die 

Endgültigen 

Artikel auf Isis 

stehen 

Abkürzungen 

sollten bei allen 

Arbeiten 

vereinheitlich 

werden! 

155


156 

Kiefern frisst?! Darüber wird heiß diskutiert aber eine eindeutiges Fazit kann nicht 

geschlossen werden. 

Die Moderation leitet die Buffet-Pause ein. Man bedient sich am Obstteller oder 

belegt sich ein Brötchen… 

Nach der Pause folgt das Präsentationsthema Lufttemperatur von Cosima und 

Cortina. Cortina ist nicht anwesend, also muss Cosima alleine präsentieren. Die 

Messmethodk und der Versuchsaufbau wird beschrieben. Wie bei den vorherigen 

Präsentationen, wird auch hier eine Diskussion im Anschluss eröffnet und Marco gibt 

Verbesserungsvorschläge bzw. Tipps preis: Streudiagramme erscheinen gerade bei 

diesem Thema als sehr sinnvoll, außerdem ist der Einfluss der Lufttemperatur lokale 

auf übergeordnete Weterlagen sehr Themenrelevant! 

4 Fazit-Diskussion 

Die Fragen, die in der Fazitdiskussion den Leitfaden bilden sind: Was konnte 

ermittelt werden? Was konnte die Projektgruppe positiv ermitteln? Über die Antwort 

dieser Fragen ist sich die Gruppe schnell einig: Es geht grundlegend um die 

Witterungsbeobachtung auf der Exkursion. Durch das erlernte Fachwissen konnte 

man mit den Datenmessungen Witterungsprozesse besser verstehen und deuten. 

Fazit ist: Beobachtet wurde die Komplexität der Naturräumlichen Klimaeinflüsse. 

Mikro vs. Makro lautet der Projektkursname und jeder in der Gruppe weiß 

letztendlich worum es geht. Kleinräumiges Klima beeinflusst die übergeordnete 

Wetterlage. 

5 Besprechung - Offenes Haus 

Das Offene-Haus ist wie ein Tag-der-offenen-Tür in der Technischen Universität 

Berlin. Unter anderem bietet es die Möglichkeit für Außenstehende, die sich für das 

Projekt und die gesammelten Ergebnisse interessieren, eine ausführliche Information 

über die Messmethoden, dem Aufbau und der Projektgliederung zu bekommen. Im 

Plenum werden Gedanken und Anregungen für die bevorstehende Veranstaltung 

gesammelt und einzeln diskutiert. Neben dem Inhaltlichen spielen Bilder für die 

geplante Powerpoint präsentation eine wichtige Rolle. Sie sollten vor allem eine 

veranschaulichende und exemplarische Funktion haben. Alex schreibt die 

Gliederung auf das Clipchart: Eine zwei-minütige Einleitung, drei Minuten zur 

Nennung des Materials und der Messmethodik, die Ausgewählten Messergebnisse 

sollen in acht Minuten besprochen werden, ein entsprechendes Fazit zum Abschluss 

sollte nicht mehr als zwei Minuten dauern. 

6 Vorstellung des Layoutkonzepts 

Michael muss das Plenum leider aufgrund eines wichtigen Termins verlassen. Dabei 

spricht er sich mit David ab, wie er das Titelblatt konzipiert und kreiert hat. 

David stellt es in der Runde vor und erhält kontruktive Kritik zum Layout des 

Titelblattes. Die Seitenränder können noch mehr platz für die Bilder schaffen und der 

Titelsatz könnte auf einem transparenten Bild besser zur Geltung kommen. 


TOPs: 

Moderation: Michael 

Protokoll: David 

1. Begrüßung sowie Verabschiedung der TOPs (10 min) 

2. Tag des offenen Hauses (90 min) 

3. Wiederhohlung der Paper-Referate (50 min) 


5. Layout (10 min) 

6. Evaluation (45 min) 

Layout: 

Michael soll bis 

zum nächsten 

Plenum neue 

Entwürfe kreiren.


Protokollant: David 

Moderation: Cortina 

TeilnehmerInnen: Britta, Natascha, Alexandra, Cosima, Cortina, Meline, Mareike, Lukas, 

Tagesordnung: 



10. Tag des offenen Hauses (90 min) 

11. Wiederhohlung der Paper-Referate (50 min) 


13. Layout (10 min) 

14. Evaluation (45 min) 

Anhang 



wann) 

1 Begrüßung und Verabschiedung der TOPs und des Protokolls vom 03.06.2012: 

Zum Beginn des Plenums fehlt sowohl der Protokollant, als auch der Moderator mit 

dem Protokoll des letzten Plenum. Aus diesem Grund stellen die Anwesenden die 

TOPs zusammen. Etwas verspätet trifft der Protokollant ein. Cortina übernimmt die 

Moderation und das Plenum kann starten. Das Protokoll des 03.06.2012 ist zur 

Verabschiedung nicht vorhanden. 

2 Tag des offenen Hauses: 

Mareike und Basti die am Tag des offenen Hauses, am Freitag dem 13.06.2012, 

unser Projekt vorstellen werden, halten den vorbereiteten Vortrag als Probe vor dem 

Plenum. Im Anschluss wird der Vortrag gemeinsam diskutiert und es werden 

Verbesserungsvorschläge angebracht. 

Titelblatt: Auf dieser Folie sollen Bilder und Logos die mit unserem Projekt direkt 

nichts zu tun haben entfernt werden. Dazu gehören beispielsweise ein verwendetes 

Foto und das Logo des Geoparkes. Ausserdem fehlt der Projekttitel. Der Titel 

„offenes Haus“ kann dafür weggelassen werden. Ausserdem sollen die Teilnehmer 

vor den Betreuern genannt werden und deren Titel nicht angegeben werden. 

Gliederung: Eine Gliederung fehlt bisher und sollte eingefügt werden. Ausserdem 

sollte die Präsentation eine Angabe der Folienzahl haben. Diese soll dem Zuhörer 

einen Überblick des Umfangs ermöglichen und das Beziehen späterer Rückfragen 

auf einzelne Folien ermöglichen. 

Abbildungen: Abbildungen müssen alle beschriftet werden, sowohl Diagramme, als 

auch Fotos und andere Darstellungen. Diagramme müssen zudem für Laien 

verständlich erklärt werden. Die Achsenbeschriftungen sollen erläutert und die 

Graphen mit Verweisen auf den Verlauf oder bestimmte Auffälligkeiten beschrieben 

werden. Auch Fachbegriffe sollen jeweils für jedermann verständlich eingeführt 

werden. 

WEBGEO: Das WEBGEO muss, wenn es namentlich und mit Bild erwähnt wird, 

genauer beschrieben werden. Der Vorschlag von Marco ist jedoch, nur zu erwähnen, 

dass wir uns per eLearning Grundlagen angeeignet haben, ohne weiter darauf 

einzugehen. 

Exkursionsgebiet: Die Einführung ins Exkursionsgebiet sollte mit einer Karte 

beginnen. Auf dieser Karte kann unser Aufenthaltsort, der Standort der AWS sowie 

die Exkursion in den Harz gezeigt werden. Die wichtigen Orte können zudem durch 

Fotos veranschaulicht werden. An dieser Stelle sollte auch darauf eingegangen 

157


158 

werden, dass sowohl automatische Messung mit den AWS über den ganzen 

Exkursionszeitraum als auch manuelle Messungen während den Tagesausflügen 

durchgeführt wurden. Aus diesem Grund sollte sowohl ein Foto einer AWS, als auch 

ein Foto auf dem man sieht wie manuelle Messungen durchgeführt werden eingefügt 

werden. 

Ausführung Vegetationsstufen: Auf dem Diagramm sollte die Angabe über den 

abgezogenen Temperaturgradient entfernt werden. Dafür können auch hier das 

Verständnis fördernde, typische Fotos der unterschiedlichen Höhenstufen eingefügt 

werden. 

Ausführung Bowen-Ratio: Als Einstieg fehlt eine Fragestellung. Diese soll beinhalten, 

dass Unterschiede zwischen einem ‚trockenen’ und einem ‚feuchten’ Standort 

anhand der Bowen-Ratio untersucht werden. Die Bowen-Ratio und die beiden 

Wärmeströme aus denen die Bowen-Ratio berechnet wird sollen knapp und 

verständlich erklärt werden. Aus dem Diagramm soll der Verlauf der Differenz 

entfernt werden. Zudem kann auch hier der ‚trockene’ und der ‚feuchte’ Standort für 

die Zuschauer durch Fotos verbildlicht werden. 

Fazit: Im Fazit dürfen keine neuen Begriffe eingeführt werden. Es soll sich nur auf die 

präsentierten Inhalte beziehen. Die Gruppe hat im Anschluss an das Plenum 

nochmal geholfen, dass Fazit kurz und knapp auf den Punkt zu bringen. Die 

geplanten Fotos die bei der Probe im Hintergrund liefen während dem Fazit sollen 

erst während der anschliessenden Diskussion eingeblendet werden. 

3 Wiederhohlung der Paper-Referate: 

Zwei Gruppen halten den Vortrag zu ihrem Paper nochmal, da in der Woche zuvor 

nicht alle Gruppenmitglieder anwesend waren. Dies waren zum einen Mareike und 

Natascha mit ihrem Paper über geländespezifische Auswirkungen auf den 

Niederschlag und zum anderen Cortina und Cosima mit dem Vergleich der 

Lufttemperatur eines Nord- und eines Südexponierten Standorts im Harzer Vorland. 

Zum ersten Referat wurden folgende Ankmerkungen gemacht: Zur Erklärung des 

verzögerten Startes des Niederschlagsereignisses an den beiden Standorten wäre 

es interessant, die Windrichtungen zu dieser Zeit zu betrachten. Die Berechnung des 

entstanden Taus in ml sowie der Einfluss des Regens auf die Taubildung wären 

ebenfalls weiterzuführende Ansätze. Allgemein sollte mit nicht belegbaren Aussagen 

speziell bei den Ergebnissen vorsichtig umgegangen werden. 

Nach dem zweiten Referat wurden ebenfalls einige Anmerkungen gemacht. Zur 

Darstellung von zeitlich kurzen Phänomenen sollte nur das Zeitfenser in dem das 

Phänomen stattfand betrachtet werden. Beim Arbeiten mit den Daten der 

Globalstrahlung, sollte die Nacht weggelassen werden. Beispielsweise um eine 

Korrelation zwischen der Globalstrahlung und der Lufttemperatur zu untersuchen. 

Um die Schwankungen der Temperaturen zwischen den beiden Standorten zu 

verdeutlichen, müsste man sich auf die Temperaturen ab etwa 14°C konzentrieren. 

Unter 14°C sind die Unterschiede zwischen den Standorten sehr gering. 

Allgemein wurde nochmal darauf hingewiesen, dass auf Füllwörter verzichtet werden 

soll und dass die Diagramme einheitlich beschriftet werden sollen.

4 Paper Club: 

Der Artikel „Zukunftsperspektive der Umweltmeteorologie“ wird unter der Leitung von 

Cosima und Natascha diskutiert. 

Es handelt sich um einen Überblicksartikel, der zum einen aufzeigt, welche 

Fachbereiche für die Umweltmeteorologie eine Rolle spielen und zum anderen, 

welche offenen Fragen und ungelösten Probleme noch bestehen. 

In den ersten 3 Kapiteln wird der aktuelle Forschungsstand beschrieben und der 

Zuständigkeitsbereich der Umweltmeteorologie abgesteckt. Dabei entsteht die 

Diskussion, ob letzterer etwas großzügig angesetz ist und ob die genannten Gebiete 

sich nicht oft beispielsweise auch mit den Kompetenzen der Landschaftsplanung 

überschneiden. Die Gruppe diskutiert daraufhin, wie wichtig es ist, sein Sachgebiet 

zu definieren und Handlungsbedarf aufzuzeigen, gerade auch um finanzielle Mittel 

zu erhalten. Wir betrachten gerade diesen Punkt als eine der Hauptmotivationen der 

Autoren, diesen Artikel zu verfassen. Ausserdem wird besprochen, wo sich die 

Zuständigkeiten der Landschaftsplanung und der Umweltmeteorologie 

unterscheiden. Das Fazit ist, dass zum einen die Umweltmeteorologie immer den 

Menschen im Fokus hat und dem Naturschutz nicht verpflichtet ist. Zudem ist der 

Ansatz rein naturwissenschaftlich und theoretisch. Die Landschaftsplanung hingegen 

betrachtet auch Einwirkungen, Ursachen und Folgen für Flora und Fauna und wenn 

es um den Mensch geht, kommt auch ein sozialwissenschaftlicher Aspekt hinzu. Die 

meisten Projektteilnehmer sehen die beiden Fachbereiche weniger als Konkurrenten, 

denn als Partner mit einem hohen Potential zur Zusammenarbeit. 

Im letzten Kapiel geht es um die Zukunftsperspektiven der Umweltmeteorologie. Es 

wird kritisiert, dass diese nur aufgezählt und nicht diskutiert werden. Die Intention der 

Autoren ist, aufzuzeigen, dass noch Handlungsbedarf besteht. Herausgestellt wird 

zum einen die Handhabung von Problemen auf globalem Maßstab (z.B. 

Klimawandel) und zum anderen das gerade in Schwellen- und Entwicklungsländern 

die Umweltmeteorologie noch keine wichtige Rolle spielt und Handlungsbedarf 

besteht. Allgemein bezeichnet die Projektgruppe die Auseinandersetzung mit 

Fragestellungen der Umweltmeteorologie oder der Landschaftsplanung als 

Wohlstandserscheinung. 

Als Fazit ist sich das Projekt einig, dass der Artikel einen passenden Schluss unserer 

Paper-Club-Reihe bildet. Er hilft dabei den studierten Fachbereich in der 

naturwissenschaftlichen Welt einzuordnen und gibt interessante Denkanstösse für 

die Zukunft. 

5 Layout 

Das Layout wird kurz angesprochen, da die Varianten des Titelblattes, die auf heute 

erstellt werden sollten, fehlen. 

David gibt kurz ein paar Anmerkungen zum Stand der Dinge des Projektberichtes. 

Es werden kleine Änderungen im Text angesprochen und entschlossen, dass die 

Gruppe diese beim gegenlesen überprüft. Ausserdem wird die Gruppe gebeten, die 

excel-Diagramme als *.xls-Datein zu schicken, um Anpassungen bezügich 

Einheitlichkeit zu ermöglichen. 

Cortina, die keine Möglichkeit hatte ein Protokoll zu verfassen, wird David als 

Unterstützung beim layouten des Projektberichtes zugeteilt. Da die Weiterarbeit 

Michas als ungewiss betrachtet wird. 

6 Evaluation 

Als letzter Punkt führt die Projektgruppe unter der Moderation von David die 

Evaluation durch. Da der Raum abgegeben werden muss, geschieht dies im Garten 

und Marco und Britta verlassen uns vorzeitig. 

Jeder Projektteilnehmer schreibt für sich jeweils zwei Punkte auf die ihm gefallen 

bzw. missfallen haben. Dannach trägt die Gruppe alle Punkte zusammen und 

diskutiert diese. Aus dem Pool an Anmerkungen, Loben und Kritiken werden zwei 

positive und zwei negative Aspekte ausgewählt. 

negativ 

- Viele Projektteilnehmer empfanden die Plena oft etwas unstrukturiert und langat 

mig. Bei Diskussionen wurde sich nicht gemeldet, bei Entscheidungen wurde oft 

keine Abstimmung durchgeführt und Referenten wurden regelmässig unterbrochen. 

Anhang 

159


160 

Die Gruppe führt dies auf eine schwache Moderatoren-Rolle, die oftmals von 

Projektleiter Marco übernommen wurde, zurück. Aus diesem Grund ist sich die 

Gruppe einig, dass die Rolle des Moderators klar definiert werden und gewichtiger 

ausfallen, sowie, dass Marco sich in seiner Rolle als Leiter manchmal etwas 

zurückhalten sollte. 

- Ein weiterer Punkt war, dass Erwartungen bei Aufgabenstellungen oft nicht klar 

kommuniziert wurden. So wurden den Teilnehmern oft große Freiheiten eingeräumt, 

im Anschluss jedoch verkündet, dass konkrete Vorstellungen, wie das Resultat 

ausschauen soll, vorhanden sind. Als Beispiel ist die Organisation der Exkursion zu 

nennen. Die Organisationsgruppe hatte sich bereits um eine Unterkunft bemüht, als 

klar wurde dass schon eine Unterkunft geplant war. 

positiv 

+ Gelobt wurde, dass sich beide Betreuer viel Zeit für das Projekt und die einzelnen 

Teilnehmer genommen haben. Bei den zu bearbeitenden Aufgaben wurden 

anstehende Fragen stets beantwortet und viel Input gegeben. Dadurch sind sich die 

Teilnehmer einig, dass anschauliche Resultate erziehlt wurden, obwohl der 

Sachbereich und die anzuwendenden Methoden für die meisten Neuland war. Um 

der Problematik mit den oft sehr lange dauernden Plena entgegenzuwirken, wurde 

der Vorschlag geäussert, diese Betreuung in Einzelbesprechungen zu machen, 

während der Rest der Teilnehmer beispielsweise an ihren eigenen Ausarbeitungen 

feilen kann. 

+ Sehr gelungen empfanden die Teilnehmer desweiteren den Aufbau des gesamten 

Projektes, sowohl inhaltlich, als auch zeitlich. Man wurde Schritt für Schritt an das 

Endresultat herangeführt und hatte für die jeweiligen Aufgaben angemessene Zeit 

zur Verfügung. Das Projekt wurde generell als sehr interessant und lehrreich 

bewertet. 

Nächster Termin: Tag des offenen Hauses 13.07.2012 10:00 - 10:00-12:00 / 15:00-17:00 EB 202 

Der Termin des offenen Hauses ist für die Projektteilnehmer Pflicht. 

Das Projekt wird in der 1. Session zwischen 10:40 und 11:00 vorgestellt. Den Vortrag halten Basti und 

Mareike.

Projektbericht - Fachgebiet Klimatologie - TU Berlin

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