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Untersuchungen zur Bestimmung der Temperatur-Messgenauigkeit

Die wichtigste Messgröße einer Wetterstation ist für mich persönlich - neben dem Niederschlag - die Temperatur, diese sollte möglichst genau erfasst werden.

Wie ist die Messgenauigkeit der verschiedenen Messgrößen zu ermitteln, wenn man über keine Referenz-Messgeräte verfügt?

Antwort: Eigentlich gar nicht!

Dennoch lassen sich unter bestimmten Bedingungen mit viel Ausdauer und Aufwand begrenzte Aussagen zur Genauigkeit machen. Der Luftdruck zum Beispiel: Sein korrekter Wert wurde initial einmal in das System eingegeben. Dafür läßt man sich z.B. bei einem Internet-Wetterdienst den Druck umliegender Stationen anzeigen. Wenn man dann einen Tag abwartet, an dem der Luftdruck in der ganzen Umgebung praktisch einheitlich ist - das kommt relativ häufig vor - kann man diesen Wert in sein eigenes System als Kalibrierwert eingeben und später auf gleich Art immer wieder überprüfen.

So leicht geht es bei anderen Messgrößen leider nicht. Die Relative Luftfeuchte wird in dem Preissegment, in dem sich Hobby-Meteorologen in der Regel bewegen, ohnehin nur sehr ungenau erfaßt. Einige Prozent Abweichung sind da immer möglich. Ähnlich schlecht sieht es bei der Windmessung aus: Ohne Referenzmessung keine Chance! Auch beim Regenmesser ist es schwierig: Man kann zwar durch eine Kalibrierung dafür sorgen, das genau die theoretisch richtige Wassermenge im Trichter zu einem Kippvorgang in der Zählvorichtung führt, aber ob die theoretisch richtige Menge auch die praktisch richtige Menge ist, darüber herscht allgemeine Verunsicherung. Das Ergebnis ist jedenfalls nur dann einigermaßen brauchbar, wenn man sehr sorgfältig vorgeht und regelmäßig nachkalibriert. Sorgfältig heißt in diesem speziellen Fall: Möglichst viele Kippvorgänge auslösen und den Mittelwert der dafür notwendigen Wassermengen bilden. Das der Regenmesser waagerecht stehen muß und das Wasser nur sehr langsam - Tropfenweise - eingefült werden darf, versteht sich dabei von selbst.

Um die Genauigkeit der Temperaturmessung zu bewerten, um die es hier gehen soll, braucht man in so einer Situation wie ich sie habe (keine Referenz verfügbar) etwas Glück. In meinem Fall profitiere ich von dem glücklichen Umstand, in der Nähe eine offizielle Wetterstation des DWD (Deutscher Wetterdienst) zu haben, die zum Einen auf exakt gleicher Höhe (750 Meter NN) liegt, und deren Messwerte zum Anderen durch einen glücklichen Umstand im Internet zugänglich sind. Es handelt sich um die 6km entfernt liegende Wetterstation Münsingen-Apfelstetten, deren Temperaturwerte über die Internetseite der Hochwasserzentrale Baden-Würtemberg (als hochaufgelöste Grafik) und über das Meteomedia-Messnetz (Stundenwerte) zugänglich sind.

Nun kann man trotz der relativen Nähe natürlich nicht direkt vergleichen, die Temperatur kann zu gleicher Zeit auch hier sehr unterschiedlich sein. Es hilft nur eine sorgfältige Beobachtung über einen langen Zeitraum, wobei die einzelnen Beobachtungsintervalle ausreichend lang sein müssen. Zum Einen müssen dann für die beobachteten Intervalle Mittelwerte gebildet und verglichen werden, zum Anderen müssen die Messkurven angeschaut und eventuell in Zusammenhang mit einem Wettertagebuch interpretiert werden, das ganze natürlich für verschiedene Temperaturbereiche. Auf diese Weise läßt sich dann langfristig feststellen, wie groß eine regelmäßige Abweichung ist. Genau das habe ich gemacht.

Durch regelmäßige direkte Vergleiche bei geeigneter Witterung hatte ich schon früh den Eindruck, das auch meine eigene Temperaturmessung erfreulich genau ist, vergleiche diese Diagramme, die ich schon vor langer Zeit hier präsentiert habe. Diese Aufzeichnungen sind aber nur ein Indiz für eine gute Genauigkeit, für eine absolute Bewertung reichen sie nicht aus.

Als über die Internetseite der Hochwasserzentrale Baden-Würtemberg im April 2011 erstmals hochauflösende Grafik anstelle einer groben, einfachen Grafik verfügbar wurde, habe ich mir die Mühe gemacht und aus diesen Grafiken, die ich dafür stark vergrößert habe, die Stundenwerte ganzer Monate zu ermitteln. Aus diesen Werten habe ich dann Monatsmittelwerte berechnet und Vergleichsdiagramme mit meinen eigenen Daten erstellt. Ich habe das für je einen Monat im Sommer, im Herbst und im Winter gemacht; weil der Dezember 2011 sehr mild verlief zusätzlich auch noch für den extrem kalten Februar 2012:

Monat Monatsmittel
Apfelstetten
Monatsmittel
Rietheim
Differenz
August 2011: 17,14 C 17,21 C +0,07 Grad
Oktober 2011: 7,77 C 7,59 C -0,18 Grad
Dezember 2011: 1,71 C 1,77 C +0,06 Grad
Februar 2012: -5,12 C -5,12 C +0,00 Grad

Hinweis: Die blaue Kurve gehört jeweils zur DWD-Station Apfelstetten, die orangene Kurve zu meiner privaten Station in Rietheim.

Wie sich jeder Betreiber einer privaten Wetterstation vielleicht vorstellen kann, war ich von diesem erstaunlichen Ergebnis geradezu begeistert: Eine systematische Abweichung ist praktisch nicht erkennbar. Natürlich sind viele kurzzeitige Abweichungen sichtbar, diese treten ja auch tatsächlich auf, es zeigt sich aber keine Tendenz zu einer systematischen Abweichung zu höheren oder niedrigeren Temperaturen - weder im Sommer noch im Winter. Auch die berechneten Mittelwerte sind geradezu verblüffend nah beieinander, die sich ergebenden Differenzen sind locker im Bereich der sicherlich immer auftretenden örtlichen Unterschiede.

Der Aufwand hat sich gelohnt!

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