Welttag der Meteorologie - Sonnenverwöhnt

22. März 2019, 5 Kommentare
Themen: Über uns

Der Welttag der Meteorologie vom 23. März steht dieses Jahr ganz im Zeichen der Sonne. Seit einem Jahr schwelgt die Schweiz im Sonnenschein. Mitten im meteorologischen Frühling läutete der April 2018 mit ungewöhnlichem Sonnenreichtum einen legendär langen Sommer ein. Während sieben Monaten blieb die Sonne ein ständiger Gast am Schweizer Himmel.

Sommerhoch

Im Sommer lief die Sonne zur Hochform auf. Während der drei Sommermonate von Juni bis August 2018 sammelten einige Regionen der Schweiz die meisten Sonnenstunden seit Messbeginn. Vor allem in Juni und im Juli gehörte ein blauer Himmel und eine lachende Sonne von früh bis spät fast zur Tagesordnung.

Unermüdlich bis in den Herbst

Auch nach diesem unermüdlichen Frühlings- und Sommereinsatz gönnte sich die Sonne keine Pause. Sie verlängerte den Sommer bis weit in den Herbst hinein. Die Schweiz zeichnete regional einen der sonnigsten September seit Messbeginn auf, und der Oktober 2018 brillierte mit einem sonnendurchfluteten prächtigen Altweibersommer.

Kurzer Winterschlaf

Erst auf den Winter hin zog sich die Sonne aus dem Wettergeschehen zurück. Regional machte sie sich sogar extrem rar. Die Alpensüdseite registrierte den bei weitem sonnenärmsten November seit Messbeginn. Im Dezember bewegte sich die Sonnenscheindauer in den meisten Gebieten der Schweiz unter dem langjährigen Durchschnitt.

Sonne pur zum Winterende

Nach dieser kurzen Pause gab die Sonne erneut ein fulminantes Gastspiel. In der zweiten Februarhälfte 2019 war sie alleinige Herrscherin über Mitteleuropa. Dank sehr trockener Luft bildete sich auch kaum Nebel über den Tieflagen. So erreichten die Sonnenstrahlen ungehindert alle Gebiete der Schweiz. Die West- und Nordwestschweiz erlebten den sonnigsten Februar seit Messbeginn vor über 100 Jahren. Im zentralen und östlichen Mittelland war es der dritt- oder viertsonnigste Februar in den über 100-jährigen Messreihen.

 

Vergrösserte Ansicht:

Mehr Sonnenschein

Die Schweiz ist in den letzten zwanzig Jahren beidseits der Alpen in allen vier Jahreszeiten sonniger geworden. Davor war es während rund dreissig Jahren deutlich trüber, besonders auffallend im Frühling und im Sommer.

Wenn es zu viel wird

Viel Sonnschein ist gut fürs Gemüt, bedeutet aber nicht nur eitel Freude und herrliches Badewetter. Anhaltende sommerliche Glut birgt auch viele Gefahren. Sie lässt Grasland, Felder und Wälder verdorren. Ernten fallen aus. Wasserläufe versiegen und Fische verenden im viel zu warmen Wasser. Dem Vieh auf den Alpen fehlt das lebenswichtige Trinkwasser. Im Flachland leiden die Menschen in den Ballungsräumen vor allem nachts unter anhaltendem Hitzestress.

Vergrösserte Ansicht: Unter der anhaltenden sommerlichen Sonnenglut verdorrten vielerorts die Wiesen. Foto: Stephan Bader
Unter der anhaltenden sommerlichen Sonnenglut verdorrten vielerorts die Wiesen. Foto: Stephan Bader

MeteoSchweiz misst die Sonne

Das Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz ist auch zuständig für die Sonnenmessung in der Schweiz. Wir haben die Verantwortlichen gefragt, wie genau die Sonnenmessung funktioniert und weshalb das Sinn macht.

Können Sie möglichst einfach erklären, wie MeteoSchweiz die Sonne misst?

Der Begriff «Sonneneinstrahlung» beinhaltet lediglich die direkte Sonneneinstrahlung, das heisst, wenn die Sonne sich nicht hinter den Wolken verbirgt, oder, was sich leichter durch das menschliche Auge beobachten lässt, wenn die beschienenen Gegenstände Schatten werfen, und nicht das durch den Himmel ausgestrahlte Licht. Gemessen wird also nur die direkte Sonneneinstrahlung und nicht die Globalstrahlung, die die Summe der Einstrahlung der Sonne und derjenigen des restlichen Himmels umfasst. Selbstverständlich sind diese beiden Messungen eng miteinander verbunden, da auch das durch den Himmel ausgestrahlte Licht von der Sonne stammt und durch die Moleküle der Atmosphäre oder Tröpfchen in den Wolken gestreut wird.

MeteoSchweiz misst die Sonne auf dem gesamten Gebiet der Schweiz automatisch mittels Sensoren in über einhundert Messstationen. Aus historischen Gründen und aufgrund der Nutzung der Daten wird sie auf dem Messnetz zurzeit mit zwei Geräten gemessen, deren Funktionsweisen sich voneinander unterscheiden. Diese sind weiter unten beschrieben.

Was genau erfassen Sie da?

Gemäss der Definition der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) entspricht die Sonnenscheindauer während eines gegebenen Zeitraums der Summe der Wetterperioden, während denen die direkte Sonneneinstrahlung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet (in diesem Fall 120 W/m2). Dieser Schwellenwert entspricht in etwa der Stärke der direkten Sonneneinstrahlung, die nötig ist, um Schatten zu werfen. Die physikalische Grösse der Sonnenscheindauer wird folglich mit einer Zeiteinheit ausgedrückt (zum Beispiel Anzahl der Minuten oder Stunden pro Tag oder pro Jahr, während denen die gemessene direkte Sonneneinstrahlung den Schwellenwert überschreitet). Bei der Einführung dieser Messungen auf dem Messnetz von MeteoSchweiz in den 1980er-Jahren betrug der Bezugswert der WMO noch 200 W/m2; daher ist dies aus Gründen der Konsistenz der Messungen über die Zeit auch heute noch der Grenzwert, der für uns massgebend ist.

Das Messgerät Haenni Solar 111, das seit den 1980er-Jahren bei MeteoSchweiz im Einsatz ist, analysiert die Werte der von sechs photoelektrischen Zellen empfangenen Sonneneinstrahlung vom gesamten Anteil des Himmels, der durch die Sonne in einem Jahr durchwandert werden kann. Die kleinen Flügel (siehe Abbildung 1), die sich um diese Zellen drehen, dienen dazu, die Direktstrahlung der Sonne von der Diffusstrahlung des Himmels zu unterscheiden. Die Flügel verbergen immer ein kleines Segment des beobachteten Himmelsanteils, wodurch die für diesen Abschnitt des Himmels durch die fotoelektrischen Zellen erfasste Energie verringert wird. Bei bedecktem Himmel ändert sich die für den maskierten Himmelsanteil gemessene Grösse nur sehr schwach. Wenn hingegen die Sonne scheint, reduziert sich die im Bereich des maskierten Abschnitts gemessene Energiemenge erheblich. Die Grösse dieser Differenz wird anschliessend mit dem Grenzwert (in unserem Fall 200 W/m2) in Beziehung gesetzt, um zu bestimmen, ob eine direkte Besonnung vorliegt oder nicht.

Das Instrument Delta-T SPN-1 wird seit 2006 auf unserem Messnetz eingesetzt. Dabei handelt es sich um ein sogenanntes Pyranometer. Mit anderen Worten, es misst die Globalstrahlung einschliesslich der Diffusstrahlung, um davon die Direktstrahlung der Sonne abzuleiten und die Überschreitung des definierten Grenzwerts festzustellen. Hier kommt also das Kontrastprinzip zum Einsatz. Das Gerät verfügt über sieben Detektoren mit Thermosäule, die in verschiedenen Positionen angeordnet sind. Mit einer schwarzen Maske (die in der Glaskuppel in Abbildung 1 ersichtlich ist) werden Schatten und direkte Sonneneinstrahlung auf den verschiedenen Sensoren gemäss der Position der Sonne am Himmel abgewechselt. Die Messung der Differenz zwischen den mit diesen Sensoren erfassten Werten wird mit dem definierten Schwellenwert verglichen, um zu bestimmen, ob eine direkte Sonneneinstrahlung vorliegt oder nicht.

Und wofür werden die Daten schliesslich benötigt?

Sonnenscheindauer ist neben Temperatur und Niederschlag eine der wichtigsten Klimagrössen, die seit vielen Jahrzehnten mit hoher Genauigkeit gemessen und von der breiten Bevölkerung auch wahrgenommen wird. Ein trüber November 2018 oder ein sonniger Februar 2019 bleibt uns in Erinnerung. Die ortsabhängige Sonnenscheindauer ist beispielsweise für den Tourismus, Architektur, Energiewirtschaft oder Landwirtschaft eine wertvolle Grösse, um Entscheidungen zu treffen, zu Werben oder zu Planen. Aus der Sonnenscheindauer können wir auch die Nebelhäufigkeit ableiten und mittels räumlicher Analyse können wir mittlerweile die Besonnung für jeden beliebigen Punkt in der Schweiz herleiten. Messungen der Sonnenscheindauer werden bei MeteoSchweiz zur Überprüfung des Wettermodelles eingesetzt und wir verfolgen die langen Messreihen aufmerksam, um daraus Aussagen über Klimaschwankungen und Klimawandel zu machen.

Kommentare (5)

  1. Conception Hansjürg, 24.03.2019, 09:43

    Guten Tag
    Warum funktioniert „Wetter vor Ort“, immer noch nicht? Heute lädt es überhaupt nicht, und manchmal erst nach langer Wartezeit. Mein Betriebssystem ist iOS. iPhone 6 Plus.
    Im Übrigen, euer Kontaktformular, hat bis anhin noch nie funktioniert. Hat noch nie was versendet. Eine detaillierte Überarbeitung wäre wohl angebracht.
    Mit freundlichen Grüssen
    Conception Hansjürg

    1. MeteoSchweiz, 25.03.2019, 10:44

      Guten Tag Conception Hansjürg.
      Es tut uns leid, dass Sie egative Erfahrungen mit unserem Kontaktformular machen. Da Sie über das Kommentarfeld zu diesem Blog die zuständige Person nicht erreichen und wir Ihre Mailadresse nicht kennen: Könnten Sie bitte ein Mail schreiben an kundendienst@meteoswiss.ch? Dort gelangen Sie direkt an die richtige Stelle für Ihr Anliegen.
      Freundliche Grüsse. MeteoSchweiz

  2. Enzo, 23.03.2019, 22:56

    Bonjour,
    Une erreur s'est glissée sur la légende de la photo représentant les deux types d’héliographe :
    - Haenni = Abbildung 1
    - Delta-T = Abbildung 2
    Avec les bonnes salutations de la Romandie !

  3. Jan Kunz, 23.03.2019, 08:01

    Vielen Dank für die ausführliche Beschreibung. Was mich noch interessiert ist wie oft gemessen wird. Also wie das Messer bzw Aufzeichnungsintervall ist. Jede Sekunde? Alle 30 Sekunden? oder länger?

    1. MeteoSchweiz, 25.03.2019, 10:40

      Der Sensor misst jede Sekunde, und übermittelt diese Werte dem Logger (d.h. vor Ort auf der Station). Der Logger rechnet dann Mittelwerte über 10 Min, und schickt diese Daten auf dem Server (in Kloten) via Mobilfunknetz.