Messinstrumente

Das automatische Messnetz (SwissMetNet) ist mit präzisen Messinstrumenten und neuester Kommunikationstechnik ausgerüstet. Das Messprogramm der einzelnen Stationen und die dazu verwendeten Instrumente wurden entsprechen dem Einsatzzweck der Messstationen definiert. Alle eingesetzten Geräte entsprechen den Standards der Weltorganisation für Meteorologie (WMO).

Im Messnetz der automatischen Bodenstationen (SwissMetNet) werden verschiedene Messinstrumente eingesetzt. Der Aufbau und der operationelle Betrieb eines solchen Messnetzes stellt in der Schweiz mit der komplexen Topographie und den teils rauen Witterungsbedingungen eine besondere Herausforderung dar. Sämtliche der verwendeten Geräte erfüllen die in der Zertifizierung vorgegebenen Kriterien und WMO-Standards bezüglich Genauigkeit, Belüftung und Beheizung.

Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Messgerät vor der Installation; der Sensor befindet sich im Innern eines Metallgehäuses.
Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessgerät Thygan

Für die Temperatur- und Feuchtemessung setzt MeteoSchweiz das Instrument Thygan der Schweizer Firma Meteolabor AG ein. Das ventilierte Gerät erfüllt hohe Ansprüche an die Messgenauigkeit und ist für den Einsatz auch bei extremen Witterungsbedingungen in erhöhten Lagen geeignet. Die Temperaturmessung erfolgt mittels eines Kupfer-Konstantan-Thermoelements. Die Luftfeuchtigkeit wird mit einem Taupunktspiegel gemessen. Dabei wird ein Spiegel im Hygrometer abgekühlt, bis sich durch Kondensation Feuchtigkeit auf seiner Oberfläche niederschlägt. Die Luftfeuchtigkeit lässt sich anhand dieser Taupunkttemperatur präzise ermitteln.

Weisse Halbkugel aus Metall, welche die Sensoren im Innern schützt.
Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessgerät der Firma Rotronic.

Die Temperatur- und Feuchtesensoren der Firma Rotronic sind in einem Wetter- und Strahlungsschutz mit aktiver Ventilation untergebracht. Die Temperatur wird mittels eines Platin-Widerstands-Thermometers (PT100) gemessen. Die relative Luftfeuchtigkeit wird durch die Veränderungen der Eigenschaften eines hygroskopischen Polymers ermittelt.

Oberflächentemperaturen

Im Gras platziertes Messgerät mit zwei weissen Sensoren.
Messgerät zur Bestimmung der Oberflächentemperatur vom Typ PT100. Zwei horizontal angebrachte Sensoren messen die Temperatur.

Die beiden weissen Fühler messen die Lufttemperatur an der Oberfläche und 5 cm über Boden mittels Platin-Widerstands-Thermometer (PT100). Diese Temperaturwerte geben Auskunft über Frostgefahr und finden Anwendung in der Landwirtschaft und bei der Beurteilung des Strassenzustands. Die Oberflächentemperatur stellt zudem eine wichtige Grösse in der Grenzschichtmeteorologie dar.

Bodentemperaturen

Messgerät vor der Installation; erkennbar ein Stab mit drei Sensoren, welche die Temperatur im Innern des Bodens bestimmen können.
Messgerät zur Bestimmung der Bodentemperatur vom Typ PT100.

Mit diesem Messinstrument werden die Bodentemperaturen in 5, 10 und 20 cm Tiefe gemessen. Wie bei den Geräten zur Bestimmung der Oberflächentemperaturen basiert das Messprinzip bei diesem Instrument auf einem Platin-Widerstands-Thermometer (PT 100).

Luftdruck

Messgerät vor der Installation; der Sensor befindet sich im Innern eines Metallgehäuses.
Digitales Messgerät zur Bestimmung des Luftdrucks vom Typ PTB 330.

Der atmosphärische Druck wird mittels eines digitalen Druckmessgeräts der Firma Vaisala gemessen. Die Geräte zeichnen sich durch eine hohe Stabilität und Genauigkeit aus. Das PTB 330 wird mit dreifach redundanten BAROCAP®-Sensoren geliefert, die eine hohe Messqualität und Zuverlässigkeit garantieren.

Windrichtung und -geschwindigkeit

Das Gerät besteht aus einem Schalenstern und einer Windfahne; es ist auf der Spitze eines Messturms installiert.
Messgerät zur Bestimmung von Windrichtung und -geschwindigkeit mittels Schalenstern und Windfahne.

Das Instrument L14512 der Firma Lambrecht ermittelt die Windrichtung anhand der Ausrichtung der Windfahne; die Position der Windfahne wird mit einem Potentiometer bestimmt. Die Windstärke wird mittels Rotationsgeschwindigkeit des Schalensterns gemessen, wobei sich die Anzahl Umdrehungen des Schalensterns proportional zur Windgeschwindigkeit verhält.    

Das Gerät besteht aus vier metallenen Sensoren, die auf der Spitze eines Messsturms installiert sind.
Messgerät zur Bestimmung von Windrichtung und -geschwindigkeit mittels Ultraschallsignalen.

Beim Instrument Ultrasonic Anemometer 2D der Firma Thies werden die Winddaten mit Hilfe von Ultraschallsignalen ermittelt. Jeweils zwei Sensorpaare stehen senkrecht zu einander. Dabei macht man sich die Differenzen in den Laufzeiten der Signale zwischen den einzelnen Sensoren zunutze. So können Windgeschwindigkeit und Windrichtung bestimmen werden.

Niederschlagsmenge

Zylinderförmiger, noch oben offener Auffangbehälter aus Metall.
Messgerät zur Bestimmung der Niederschlagsmenge (Pluviometer), basierend auf einer Wippvorrichtung.

Zur Messung der Niederschlagsmenge setzt MeteoSchweiz Pluviometer der Firma Lambrecht vom Typ 1518 H3 und 15188 ein. Die Pluviometer sind beheizt, wodurch fester Niederschlag wie Schnee geschmolzen wird. Das Messsystem basiert auf einer Wippvorrichtung. Sobald der Behälter bei Niederschlag die Füllgrenze erreicht, entleert er sich automatisch durch eine Kippbewegung. Durch die Anzahl der Kippbewegungen pro Zeiteinheit wird die Niederschlagsmenge bestimmt.

Wägezelle und Reservoir sind durch eine Abdeckung aus weissem Kunststoff geschützt. Erkennbar der nach oben offene Auffangbehälter.
Messgerät zur Bestimmung der Niederschlagsmenge mittels Wägezelle.

Die Niederschlagsmessung des Pluvio2 der Firma Ott basiert auf dem Wägeprinzip. Die Menge flüssiger, fester und gemischter Niederschläge wird durch eine hermetisch abgeschlossene Wägezelle ermittelt. Das Gerät zeichnet sich durch eine hohe Präzision und einen geringen Wartungsaufwand aus. Die moderne Elektronik erleichtert zudem die Qualitätskontrolle der Daten. Anders als bei den Messgeräten, die mit dem Wippenprinzip arbeiten, sammelt dieses Gerät den Niederschlag in einem Reservoir, welches regelmässig geleert werden muss.

Niederschlagsdauer

Erkennbar eine weisse Kunststoffabdeckung, welche den Sensor schützt.
Messgerät zur Bestimmung der Niederschlagsdauer.

Das Gerät der Firma Thies registriert Beginn und Ende von Niederschlägen mittels eines beheizten opto-elektronischen Sensors. Eine Infrarot-Lichtschranke erkennt Niederschlag in der Form von Nieselregen, Regen, Schnee und Hagel.

Kurzwellige Einstrahlung

Eine kleine Glaskuppel, durch welche die Strahlung eintritt, umgeben von einem Abdeckschirm, der die Instrumente vor Umwelteinflüssen schützt.
Messgerät zur Bestimmung der kurzwelligen Einstrahlung (305 - 2800 nm).

Das Gerät Pyranometer CM 21 der Firma Kipp & Zonen misst die kurzwellige hemisphärische Einstrahlung (305 - 2800 nm) mittels einer Thermosäule. Das Messprinzip basiert auf einer schwarz beschichteten Oberfläche, die sich durch die Sonneneinstrahlung erwärmt. Diese thermische Energie wird in eine messbare elektrische Spannung umgewandelt und daraus die einfallende Strahlungsenergie ermittelt.

Sonnenscheindauer

Glaskuppel, durch welche das Sonnenlicht eindringt, und eine kugelförmige Abdeckung, welche die Instrumente vor Umwelteinflüssen schützt.
Messgerät zur Bestimmung der Sonnenscheindauer.

Das Messgerät SPN-1 der Firma Delta-T Devices misst die Sonnenscheindauer und die kurzwellige Einstrahlung. Das Messprinzip basiert auf sieben unabhängigen Thermosäulen, die durch eine Maske (schwarze Kunststoffkonstruktion) unterschiedlich beschattet werden. Aus diesen verschiedenen Lichtverhältnissen – mindestens ein Sensor liegt immer im Schatten – werden die Sonnenscheindauer und die direkte und diffuse Strahlung bestimmt.

Unter einer Glashaube erkennbare Flügel, die im Einsatz rotieren.
Messgerät zur Bestimmung der Sonnenscheindauer.

Das Messgerät Solar 111 B der Firma Hänni erfasst die Sonnenscheindauer. Sechs unabhängige kleine Photodioden erfassen die einfallende Sonneneinstrahlung. Durch die schnell rotierenden Flügel werden die Solarzellen nacheinander in kurzen Abständen abgeschattet. Als Sonnenschein werden alle Zeitpunkte gemessen, bei welchen eine minimale Differenz zwischen der ungestörten Einstrahlung und dem Wert bei Abschattung überschritten wird. Dieses Gerät wird nicht mehr produziert und schrittweise den oben beschriebenen SPN1 der Firma Delta-T Devices ersetzt.

Langwellige Einstrahlung

Dunkler Siliziumdom, umgeben von einer kugelförmigen Abdeckung, welche die Instrumente vor Umwelteinflüssen schützt.
Messgerät zur Bestimmung der langwelligen Einstrahlung (4,5 - 42 µm).

Der Pyrgeometer CG-4 der Firma Kipp & Zonen ermittelt die einfallende langwellige Einstrahlung. Dabei wird hauptsächlich die von der Erdoberfläche emittierte und von der Atmosphäre zurückgeworfene thermische (infrarote) Strahlung gemessen. Während zur Messung der kurzwelligen Einstrahlung ein transparenter Glasdom zum Einsatz kommt, wird beim Pyrgeometer CG-4 ein dunkler Siliziumdom verwendet, der ausschliesslich für infrarote Strahlung durchlässig ist.

Radioaktivität

Zylinderförmiger Sensor, der in vertikaler Position auf einem Metallstab angebracht ist.
Messgerät zur Bestimmung der Radioaktivität.

Das Messgerät IGS der Firma Technidata misst die radioaktive Strahlung (Gammadosisleistung) der Umgebung. Diese Messungen führt MeteoSchweiz im Auftrag der Nationalen Alarmzentrale aus. Der Einsatz dieser Messinstrumente in SwissMetNet ermöglicht im Falle erhöhter Strahlungswerte eine rasche und gezielte Warnung der Bevölkerung. Das Messgerät selbst strahlt keinerlei radioaktive Strahlung aus.