Die Messung des Niederschlags

Derzeit gestaltet sich das Wetter in Deutschland wechselhaft mit zahlreichen Schauern, teils aber auch mit länger anhaltendem Regen.

Dabei können die Niederschlagsmengen regional sehr unterschiedlich
ausfallen. Um abschätzen zu können, wie viel Niederschlag an einem
Ort und in welcher Zeit gefallen ist, betreibt der Deutsche
Wetterdienst ein sehr dichtes Netz von 1938 Stationen, an denen der
Niederschlag gemessen wird.

Grundsätzlich ist der Niederschlag ein Sammelbegriff für das gesamte
aus der Atmosphäre auf die Erdoberfläche gelangende Wasser. Dazu
gehört natürlich die flüssige Form als Regen, in selteneren Fällen
als Tau, aber auch die feste Form, wie zum Beispiel Schnee, Graupel
und Hagel. Um diesen gefallenen Niederschlag zu messen, gibt es
verschiedene Verfahren. Zwei davon sollen hier näher erläutert
werden.

Der von dem deutschen Meteorologen und Klimatologen Gustav Hellmann
um 1886 entwickelte Niederschlagsmesser (auch "Hellmann" genannt) ist
das gebräuchlichste Instrument, um die Summe des gefallenen
Niederschlags zu bestimmen. Der Hellmann besteht aus einem
zylindrischen Auffanggefäß mit trichterförmigem Boden. Der in den
Sammeltrichter gefallene Niederschlag fließt in eine Sammelkanne im
Innern des Zylinders. Der aufgefangene Niederschlag wird schließlich
in ein Messglas umgefüllt und anhand der Skalierung kann die
Niederschlagshöhe direkt in Millimeter angegeben werden. Übrigens
entspricht die Skalenhöhe von 1 mm einer Menge von 1 Liter pro
Quadratmeter. Wer also einen Liter Wasser auf eine Fläche von einem
Quadratmeter verteilt, erhält einen Wasserstand von 1 mm.

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Niederschlagsmesser nach Hellmann, 200 cm²

Möchte man sowohl die Niederschlagshöhe als auch die
Niederschlagsintensität messen, so muss man die Niederschlagshöhe auf
ein bestimmtes Zeitintervall beziehen. Hierzu kommen automatische
Niederschlagsmesser zum Einsatz, die meist mit einer Kippwaage
ausgestattet sind. Diese Kippwaage, die wiederum aus zwei
Auffangschalen besteht, befindet sich zwischen dem Trichter und dem
Sammelgefäß. Füllt sich die eine Seite der Waage mit
Niederschlagswasser, kippt sie bei einem bestimmten Gewicht um und
entleert sich in den Sammelbehälter. Da 1 ml Wasser 1 Gramm wiegt,
kann an der Anzahl der Kippbewegungen schließlich die
Niederschlagsmenge in einer bestimmten Zeit berechnet werden.

Vom Prinzip her ist die Messung des Niederschlags also recht einfach.
Dennoch gibt es einige Fehlerquellen. Um diese einzugrenzen und an
allen Messstationen weltweit die gleichen Voraussetzungen zu
schaffen, wurden von der World Meteorological Organisation (WMO)
bestimmte Richtlinien für die Aufstellung eines Niederschlagmessers
festgelegt.

Dazu gehört beispielsweise die Aufstellung des Messinstrumentes auf
einer möglichst freien Fläche. Außerdem sollte eine entsprechende
Abschirmung vor starken Winden vorhanden sein. Die Höhe der
Auffangfläche variiert zwischen 1 m im Flachland und 1,5
beziehungsweise 2 m aufgrund möglicher Schneehöhen im Bergland. Die
Auffangfläche des Zylinders beträgt dabei 200 cm².

Fällt der Niederschlag in fester Form z.B. als Schnee, so muss dieser
zunächst geschmolzen werden um die Menge des gefallenen Schnees in mm
Wasserhöhe anzugeben. Aus diesem Grund sind manche
Niederschlagsmesser beheizt.

Die anfangs erwähnte Zahl von 1938 Messstationen für den Niederschlag
erscheint auf den ersten Blick hoch. Dennoch reichen diese bei weitem
nicht aus, um ein vollständiges Bild über die Verteilung des
Niederschlags in der Fläche zu erhalten. Es ist allgemein bekannt,
dass gerade bei Gewitterlagen die Niederschlagsmengen auf kurzer
Distanz extrem unterschiedlich sein können. Während ein Ort
überflutet wird, kann es wenige Kilometer weiter völlig trocken sein.
Dann ist es reiner Zufall, wenn die Messstation gerade dort steht, wo
der Starkregen niedergeht. Eine Möglichkeit, Niederschlagsmengen
flächendeckend zu erfassen, bietet seit geraumer Zeit das
Wetterradar. Der Deutsche Wetterdienst betreibt ein
Radarverbundsystem, das ganz Deutschland und die angrenzenden Gebiete
abdeckt. Damit kann man den Niederschlag zwar noch nicht so genau
messen wie mit der Punktmessung an einer Station, dafür bleibt kein
Niederschlagsereignis unentdeckt. Die Technik der Radarmessung wäre
allerdings ein Thema des Tages für sich.

Dipl.-Met. Johanna Anger
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 10.05.2014

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