Hintergrundinformationen

Im Projekt SwissMetNet wird versucht, die neue Messstation aus klimatologischen Gründen wenn immer möglich am selben Standort wie die alte Station aufzubauen. Dort, wo genügend Platz vorhanden ist, kann die neue Station neben der alten aufgebaut werden. Die reine Bauzeit für die neue Station beträgt ca. 1,5 Monate. Die alte Station läuft so lange weiter, bis die neue Station nach einer technischen und meteorologischen Abnahme in den operationellen Betrieb übergegangen ist (Schema 1). Falls es sich um eine lange klimatologische Messreihe handelt, wird die alte Station noch bis zu 3 Jahre parallel betrieben, damit eine Homogenisierung dieser Messreihe gewährleistet ist.

Wo die Platzverhältnisse für den Bau der neuen Station sehr beschränkt sind, muss diese exakt am Ort der alten Station aufgebaut werden. Dies hat zur Folge, dass die alte Station demontiert werden muss, um mit dem Aufbau der neuen Station beginnen zu können. Damit für die ca. 3-monatige Bau- und Abnahmephase trotzdem die wichtigsten meteorologischen Messgrössen zur Verfügung stehen, wird die Lücke mit Hilfe einer mobilen Messstation überbrückt (siehe «Die mobile Station»). Auch hier gibt es Parallelmessungen. Zu Beginn des Umbaus läuft die mobile Station parallel zur alten Station, damit erstere abgenommen und in den operationellen Betrieb genommen werden kann. Nach Abschluss der Bauarbeiten läuft die neue SwissMetNet-Station ca. 1 Monat parallel zur mobilen Station.Während dieser Zeit wird die neue Station mit Hilfe der mobilen Station und Nachbarstationen technisch und meteorologisch abgenommen. Nach erfolgter Abnahme geht die Station schliesslich als neue SwissMetNet-Station ans operationelle Netz (Schema 2).

Die Station ist sehr kompakt und vollständig in einem Personenwagenanhänger transportierbar. Innerhalb eines halben Tages lässt sie sich von 2 Personen aufbauen. An einem 10 m hohen Teleskopmast, welcher durch Bodenausleger und Abspannungen gesichert wird, befinden sich die Steuerungseinheit (ADAS – Automated Data Acquisition System) in einem Metallkasten und fast alle Instrumente (siehe Foto): die Windmessung auf 10 m, die Temperatur- und Feuchtemessung sowie die Globalstrahlung auf 2 m und die Druckmessung in dem Metallkasten. Der Niederschlagmesser wird etwas abgesetzt aufgebaut.

Eine mobile Station ist für den Umbau einer alten Station ca. 3 Monate im Einsatz und wird nach erfolgtem Umbau wieder demontiert.

Als nationaler Wetter- und Klimadienst unterhält MeteoSchweiz seit 1864 ein klimatologisches Messnetz. Die gesammelten Daten werden archiviert und stehen für verschiedenste Anwendungen zur Verfügung. Langjährige Datenreihen werden zur Beschreibung und Analyse des vergangenen Klimas verwendet und sind ein wichtiges Hilfsmittel zur Beantwortung von Fragen zur Klimaveränderung und deren Auswirkung.

Leider war und ist es kaum möglich, Messungen während einer langen Zeit unter gleich bleibenden Bedingungen durchzuführen, obwohl dies für die Aussagekraft von langen Datenreihen sehr wichtig wäre. Verschiebungen von Stationen, der Einsatz technisch verbesserter Messinstrumente oder Veränderungen in der Stationsumgebung treten immer wieder auf. Sie können zu «künstlichen» Sprüngen und Trends in den Datenreihen führen, die Aussagen zur Klimaentwicklung verfälschen. Um die Messreihen trotzdem verwenden zu können, werden sie homogenisiert. Während dieses Homogenisierungsprozesses werden «künstliche» Veränderungen in den Datenreihen gesucht und korrigiert. Die homogenisierten Temperatur- und Niederschlagsreihen von 12 ausgewählten Messstationen können auf unserer Website herunter geladen werden.

Im Beispiel der gezeigten Luftdruckreihe von Bern zwischen 1961 und 1990 sind die originale und die homogenisierte Messreihe einander gegenübergestellt (siehe Abbildung). Die durch veränderte Messbedingungen aufgetretenen Sprünge sind mit Pfeilen markiert. Die Inhomogenitäten in dieser Messreihe entstanden durch den Übergang zur automatischen Messung 1978, durch eine Modifikation des Instruments Ende 1983 und eine Eichung im Jahre 1988. Es ist deutlich zu erkennen, dass eine Beurteilung der Luftdruckverlaufes recht unterschiedlich ausfällt, je nachdem ob die originale oder die homogene Reihe betrachtet wird.

Die Auswirkungen von «künstlichen» Veränderungen, wie z.B. einer Stationsverschiebung, können am besten mit Parallelmessungen bestimmt werden. Aus diesem Grund werden die ANETZ-Stationen beim Übergang zu den neuen SwissMetNet-Stationen an ausgewählten,
wichtigen Standorten während 2-3 Jahren parallel weiter betrieben. Dabei ist die Wartung der abzulösenden ANETZ-Stationen ebenso wichtig wie diejenige der SwissMetNet-Stationen. Nur so kann eine gesicherte Aussage über die Unterschiede der beiden Messreihen getroffen und die Homogenisierung der Reihe gewährleistet werden.

Meteorologische Beobachtungen und Messungen werden aus verschieden-sten Gründen vorgenommen: zur Bestimmung von Echtzeit Wetteranalysen, für Vorhersagen, für Unwetterwarnungen, für Klimastudien, für lokale wetterabhängige Tätigkeiten (Bau, Fliegerei), für Forschung, für Landwirtschaft und vieles mehr. Um die Messungen an verschiedenen Standorten miteinander vergleichen zu können, wurden von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) exakte Richtlinien definiert, welche Messvorgaben für die unterschiedlichen Parameter beinhalten. Diese Vorgaben sollen einerseits die Vergleichbarkeit der Messungen gewährleisten (zum Beispiel ist die Windgeschwindigkeit 10 m über Boden deutlich geringer als 20 m über Boden), anderseits sollen sie aber auch die Messgenauigkeit sicherstellen. Neben der Qualität und Vergleichbarkeit spielt bei meteorologischen Messungen auch die Repräsentativität für die entsprechende Umgebung eine wichtige Rolle. Eine Messung sollte aus meteorologischer Sicht die Umgebung des Standortes möglichst gut charakterisieren. Dies soll das folgende Beispiel verdeutlichen: wird die Lufttemperatur unmittelbar in der Nähe eines Gewässers gemessen, wird sie deutlich von diesem beeinflusst (Wasser wirkt als Wärmespeicher). Die Messung ist prinzipiell nicht falsch (die gemessene Lufttemperatur ist korrekt), jedoch nicht repräsentativ für die Umgebung.

Die obigen drei Qualitätsansprüche (Messgenauigkeit, Vergleichbarkeit, Repräsentativität) sind für MeteoSchweiz von höchster Priorität. Im Speziellen wurde bei der Ablösung der ANETZ-Stationen durch die neuen SwissMetNet-Stationen darauf geachtet, dass sich die Datenqualität  verbessert.

In Anlehnung an die Richtlinien der WMO hat Météo-France (Note technique n° 35, Classification d’un site, 1999) strikte Güteklassen (1–5) für die Messgrössen Temperatur/Feuchte, Niederschlag, Strahlung und Wind festgelegt Abbildung 1 zeigt die Bedingungen, welche erfüllt sein müssen, damit eine Niederschlagsmessung in die «Klasse 1» fällt. Das Instrument muss auf einer Fläche stehen und darf nicht in der Nähe eines Hanges positioniert sein, dessen Neigung 19° übersteigt. Zusätzlich muss die Distanz zu einem Hindernis mindestens viermal die Höhe (gemessen über der Messhöhe) betragen. Als Hindernisse gelten alle Objekte deren Winkelbreite mehr als 10° beträgt.

Die Vorgaben für eine Niederschlagsmessung der «Klasse 3» sind im Vergleich dazu deutlich weniger restriktiv. Der Geber kann an einem Hang positioniert werden, sofern die Neigung geringer als 30° ist. Ebenfalls beträgt die minimale Distanz zu einem Hindernis nur noch Höhe des Hindernisses selbst (siehe Abbildung 2). Eine Messung der «Klasse 5» würde z.B. bedeuten, dass der Niederschlag unter einem Hindernis gemessen würde (Baum, Hausdach). Dementsprechend sind Messungen der höheren Klassen mit einem Fehler behaftet (im Vergleich zur repräsentativen Umgebung). Gemäss Météo-France betragen diese Fehler für die «Klassen 5» mehr als 40% für die Windmessung, 50% oder mehr für die Niederschlagsmessung und eine Abweichung von bis zu 5°C für die Temperatur. Dies zeigt, welche Bedeutung eine sorgfältige und gut geplante Standortwahl hat.