Thema des Tages

Wie wird Niederschlag beim DWD gemessen und wo fällt am meisten?

Wie im Thema des Tages vom 08. November 2018 nachzulesen ist, müssen zur Regenbildung zunächst erwärmte und mit Wasserdampf angereicherte Luftmassen aufsteigen. Mit der Höhe kühlt sich diese Luft zunehmend ab und es setzt Kondensation ein, wobei sich viele winzige
Wolkentröpfchen bilden. In der Folge wachsen diese bei entsprechenden atmosphärischen Bedingungen weiter zu Regentropfen an, die ab dem Erreichen einer kritischen Masse schließlich zum Erdboden fallen.

Aber wie wird der Regen eigentlich gemessen?
Der DWD betreibt ein dichtes Niederschlagsmessnetz mit einer Vielzahl an Messstation, die über ganz Deutschland verteilt sind. Gegenwärtig sind es insgesamt rund 1900 Messstationen, davon messen über 950 automatische Stationen minütig den Niederschlag und schicken die Daten dann halbstündlich an die zentrale Datenbank. Darüber hinaus gibt es noch knapp 35 (Flug-) Wetterwarten, die partiell oder sogar rund um die Uhr mit Fachpersonal besetzt sind. Dort wird die Niederschlagssumme stündlich abgelesen. Allerdings werden diese Messungen durch automatische Wetteraufzeichnungen ergänzt, die den Niederschlag zeitlich höher auflösen.

Generell müssen hauptamtliche Wetterwarten und Wetterstationen in ihrer Lage und ihrer Ausstattung sehr genaue, international festgelegte Vorschriften erfüllen. Nur so liefern sie Messwerte, die weltweit vergleichbar sind. Beispielsweise wäre der Standort neben steilen Berghängen ungünstig, weil diese die Windverhältnisse oder Temperaturmessungen verfälschen könnten. Das Messfeld muss zudem sauber gepflegt sein, denn auch der Pflanzenbewuchs kann das Mikroklima am Messort beeinflussen. Eine der größten
Herausforderungen der Stationsorte besteht sicherlich in der Einhaltung der Richtlinien über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten hinweg. Nur so können Messwerte aktuell wie auch in der Vergangenheit miteinander verglichen werden.

Auf vielen Messfeldern finden sich sogenannte Ombrometer, die wie zu groß geratene Thermoskannen aussehen. Diese registrieren die Niederschlagsmenge in einem Becher, der Regen, aber auch Schnee, Graupel oder Hagel auffängt. Eine elektronische Waage misst dabei das Gewicht des eingesammelten Wassers, der Rechner ermittelt im Anschluss aus der Wassermenge die entsprechende Niederschlagshöhe. Allerdings werden die im DWD-Messnetz verwendeten ?Pluvio?-Ombrometer zurzeit nach und nach ausgetauscht und durch Niederschlagssensoren namens Rain[e] ersetzt, die die neueste Wägetechnologie mit einem selbstentleerenden Mechanismus kombinieren. Die Art und die Intensität des Niederschlags, also wie viel in einer festgelegten Zeitspanne fällt, ermittelt der Laserniederschlagsmonitor. Er sieht wie eine große Kamera aus. Mit seinem aufgefächerten Laserstrahl und einem Lichtsensor kann er sogar gefrierenden Regen von Sprühregen unterscheiden. Er ?erkennt? also die Art des Niederschlags. Das ist vor allem bei automatisierten Wetterstationen wichtig, weil dort kein menschlicher Beobachter mehr prüft, ob es gerade regnet oder schneit.

Weitere 900 Messungen werden dem DWD einmal täglich von den sogenannten konventionellen Niederschlagsstationen gemeldet. Dabei handelt es sich um ehrenamtliche Wetterbeobachter, die jeden Morgen sowohl die Niederschlagshöhe als auch den Schneebedeckungsgrad bestimmen und online an die Zentrale übermitteln. Ausgestattet sind die ehrenamtlichen Wetterbeobachter mit einem sogenannten
Hellmann-Niederschlagsmesser. Aber auch diese Niederschlagsstationen müssen gewisse Standards einhalten. Dabei ist es wichtig, dass die den Aufstellungsort umgebenden Hindernisse, wie z. B. Gebäude, Bäume usw., doppelt so weit vom Niederschlagsmesser entfernt sind, wie sie an Höhe messen. Ein Gartenhaus von zwei Metern Höhe muss also mindestens vier Meter vom Messgerät entfernt aufgestellt werden.

Neben den DWD-Stationen gibt es auch noch eine Reihe weiterer Niederschlagsmessungen von anderen Institutionen wie dem Deutschen Geoinformationszentrums, Landesbehörden oder von Einzelpersonen, die aber nur zu einem geringen Teil in die zentrale Datenbank einfließen. Denn nicht immer erfüllen die Messstationen die international festgelegten Standards.

Bei der Niederschlagsmessung an ortsfesten Stationen handelt es sich um sogenannte Punktmessungen. Dabei besteht jedoch das Problem, dass man mithilfe der Messung an einem bestimmten Ort nicht immer auf die Niederschlagsmengen in der Fläche schließen kann. Bestes Beispiel sind lokal auftretende Schauer oder Gewitter. Dann kann auch Regen ?zwischen? den einzelnen Stationen fallen, was im Messnetz überhaupt nicht registriert wird. In diesen Fällen können Radardaten Abhilfe schaffen. Kombiniert man die Daten der Wetterradare mit den Bodenniederschlagsstationen erhält man flächendeckende, räumlich und zeitlich hoch aufgelöste Niederschlagsdaten im Echtzeitbetrieb für Deutschland.

Und wo wird am meisten Niederschlag in Deutschland gemessen? Im langjährigen Durchschnitt werden jährlich bundesweit rund 800 l/qm gemessen, die höchsten Jahresmengen werden am Alpenrand verbucht (siehe Grafik zum Tagesthema unter
https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2018/11/28.html). Dort fallen über 1000 Liter pro Quadratmeter (l/qm) im Jahr. Die Station in Balderschwang hält dabei den Jahresrekord. Dort konnten im Jahr 1970 sagenhafte 3503,1 l/qm registriert werden. Die trockensten Regionen liegen im Lee des Harzes zwischen Magdeburg, Leipzig und Erfurt mit weniger als 500 l/qm pro Jahr. Im Jahr 1911 wurden an der Station Aseleben im Südharz in Sachsen-Anhalt lediglich 209 l/qm verzeichnet. Auch im aktuellen Jahr gibt es in der gleichen Region rekordverdächtig trockene Stationen: Die Stationen in Artern (Thüringen), Bad Lauchstädt und Jessnitz (beide Sachsen-Anhalt) messen bis zum heutigen Tag eine Summe von etwa 220 l/qm (Stand: 28.11.18). Krasser Gegensatz dazu: Vielen sind wahrscheinlich noch die Bilder des Elbhochwassers im August 2002 im Kopf. Dabei wurde die Rekordsumme von 312 l/qm in nur 24 Stunden an der Station Zinnwald im Erzgebirge gemessen.

MSc.-Met. Sebastian Schappert
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 28.11.2018

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