Wetterstation
Geographische Koordinaten: 6°24'34'' Ost 50°54'36'' Nord, 91 m ü. NHN
Die meteorologische Station befindet sich auf einer Lichtung im Stetternicher Forst. Neben dem weithin sichtbaren meteorologischen Turm gibt es ein Büro- und Betriebsgebäude sowie einen Klimagarten.
Zu den Aufgaben der Station gehört die kontinuierliche Erfassung der aktuellen Wettersituation und den atmosphärischen Ausbreitungsbedingungen. Damit wird eine durch die Richtlinie zur Emissions- und Immissionsüberwachung kerntechnischer Anlagen (REI) geforderte Voraussetzung für die Forschung mit radioaktiven Stoffen erfüllt. Die meteorologischen Daten stehen für Forschung und Lehre frei zur Verfügung.
Der meteorologische Turm wurde in den Jahren 1963 und 1964 nach internationalen Vorbildern wie Brookhaven (USA) und Risö (Dänemark) gebaut. Im Innern des 124 m hohen Gittermastes mit dreieckigem Querschnitt befindet sich ein Aufzug für den schnellen Zugang zu den Plattformen. Der Turm ist in 40 m und 100 m Höhe in jeweils drei Richtungen abgespannt. Durch rote Signallampen ist er auch während der Nacht für Flugzeuge als Hindernis gekennzeichnet.
Insgesamt sieben begehbare Plattformen befinden sich in den Höhen 10 m, 20 m, 30 m, 50 m, 80 m, 100 m und 120 m. Jede Plattform verfügt über einen schwenkbaren Ausleger, auf dem die Messgeräte montiert sind, sowie über Strom- und Telefonanschlüsse. Eine achte Messstelle befindet sich in 2 m Höhe auf der Lichtung. Das folgende Bild zeigt die Plattform mit dem Ausleger in 30 m Höhe. Am äußeren Ende des Auslegers sind Windfahnen und Schalenstern-Anemometer zu erkennen. Links oben im Bild sieht man einen kleinen Ausleger mit einem Messgerät zur automatischen Erfassung der Sonnenscheindauer.
Messungen zur Bestimmung der Ausbreitungsbedingungen
Für die Bestimmung der Ausbreitungsbedingungen ist die Erfassung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung von großer Bedeutung. Zur genauen Erfassung des Geschwindigkeitsprofils werden die Geschwindigkeiten in allen acht Messhöhen mit Schalenstern-Anemometern bestimmt. Messungen der Windrichtung finden in den Höhen 30 m, 50 m und 120 m unter Verwendung von Windfahnen statt. Internationalen Vereinbarungen entsprechend erfolgen Windmessungen 6-10 m über dem mittleren Störniveau, um die Vergleichbarkeit der Messungen an verschiedenen Standorten zu gewährleisten. Die 30 m-Plattform befindet sich rund 10 m über dem mittleren Bewuchs in der Umgebung des Turmes und erfüllt damit diese Anforderung.
Eine weitere wichtige Größe zur Charakterisierung der Ausbreitungssituation ist der vertikale Temperaturgradient. Er wird zusammen mit der mittleren Windgeschwindigkeit für die Bestimmung der Diffusionskategorie benötigt (einer Aufteilung der verschiedenen Turbulenzzustände der unteren Atmosphäre in Klassen). Zur Ermittlung des Temperaturgradienten wird die Differenz der Temperaturen in 20 m und 120 m berechnet. Da diese häufig nur wenige Zehntel Grad Celsius beträgt, sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Messungen sehr hoch. Deshalb kommen Platindraht-Temperaturfühler (Typ PT-100) zum Einsatz, mit denen die Absoluttemperaturen bis auf einen Fehler von maximal 0,1 °C bestimmt werden können. Damit die Messungen nicht durch Erwärmung auf Grund von Sonneneinstrahlung verfälscht werden (Strahlungsfehler), befinden sich die Sensoren in verchromten doppelwandigen Rohren. Ein Ventilator saugt kontinuierlich Außenluft durch die Rohre an, so dass die Sensoren ständig von Luft mit der aktuellen Temperatur umströmt werden.
Parallel zu den beschriebenen Messungen finden Redundanzmessungen der Windgeschwindigkeit, der Windrichtung und der Temperatur statt. Damit stehen die wichtigsten Messwerte auch dann zur Verfügung, wenn ein im Routinebetrieb eingesetzter Sensor ausfällt. Die Redundanzmessungen erfolgen mit separaten Sensoren auf getrennten Messleitungen. Sie werden grafisch auf Linienschreibern aufgezeichnet sowie maschinenlesbar archiviert.
Um die Qualität der Messungen sicherzustellen und zu dokumentieren, finden regelmäßig wiederkehrende Prüfungen im Beisein eines TÜV-Sachverständigen statt. Dabei werden die Sensoren und die zugehörige Messtechnik jährlich einmal überprüft. Die Prüfung erfolgt entsprechend der sicherheitstechnischen Regel KTA-1508 für alle Sensoren und Messgeräte, die für die routinemäßigen Messungen zur Bestimmung der Ausbreitungsbedingungen eingesetzt werden.
Weitere Messungen und Verwendung der Daten
Neben den sicherheitstechnisch erforderlichen Messungen wird der Turm auch zur Bestimmung weiterer meteorologischer Parameter eingesetzt. Hierzu zählen die Erfassung der Luftfeuchte mit Hilfe von Haarhygrometern, die Messung der Sonnenscheindauer sowie zukünftig auch wieder der Globalstrahlung und der Strahlungsbilanz. Die Turmdaten werden außerdem durch Messungen auf der Lichtung ergänzt, wozu die Bestimmung der Niederschlagsmenge und der Erdbodentemperaturen bis in Tiefen von 2 m gehören.
Die überwiegende Zahl aller Daten wird elektronisch erfasst. Nur die Aufzeichnung der Redundanzmessungen und der Erdbodentemperaturen erfolgt auf Linien- bzw. Punktschreibern. Bei der elektronischen Datenerfassung werden 10-minütlich Datensätze aller Messgrößen gebildet und gespeichert. Sie enthalten für die meisten Größen Mittelwerte oder wie bei Niederschlag und Sonnenscheindauer die Summen über zehn Minuten.
Die Zehnminutendaten werden ohne Änderungen archiviert, so dass auch noch nach Jahren auf die Rohdaten zugegriffen werden kann. Außerdem werden die Rohdaten zusätzlich in Stundenwerte umgerechnet. Dabei findet eine Plausibilitätsprüfung statt und es werden Korrekturen eingearbeitet und Ausfallzeiten gekennzeichnet, wenn beispielsweise ein Messgerät gewartet wurde. Auch diese Daten werden archiviert. Sie bilden die Basis für alle weiteren Auswertungen wie z.B. der Häufigkeitsverteilung der Windrichtungen oder der Bestimmung der Diffusionskategorie.
Neben der Auswertung der Daten zur Beurteilung von Emissionen und Immissionen werden auch in anderen Instituten des Forschungszentrums - zum Teil im Rahmen von Kooperationen - Messwerte der meteorologischen Station verarbeitet. Sie finden im Rahmen der Modellierung chemischer Reaktionen von Spurenstoffen in der Atmosphäre Verwendung, sowie bei der Interpretation von Messergebnissen von Labor- und Feldversuchen, der Projektierung von Sonnen- und Windenergieanlagen und bei der Kalibrierung von Messgeräten. Bei Anfragen von Hochschulen und Forschungsinstituten werden diese durch kostenlose Bereitstellung von meteorologischen Daten bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit unterstützt. Für Personen außerhalb des Bildungs- und Forschungsbereichs können Wetterdaten gegen Bezahlung bereitgestellt werden.
Seit März 1999 werden ausgewählte aktuelle Messwerte sowie Klimawerte auch auf einer Wetterseite im Internet bereitgestellt. Die Aktualisierung erfolgt automatisch kurz nach jeder vollen Stunde. Auf dieser Seite findet man Werte des Luftdrucks, der Temperatur und der relativen Feuchtigkeit, sowie der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung. Außerdem werden hier klimatologische Angaben zum Vortag veröffentlicht, wie z.B. Extremwerte der Lufttemperatur, der höchsten aufgetretenen Windgeschwindigkeit, der Niederschlagsmenge und der Sonnenscheindauer. Darüber hinaus enthält die Seite eine Tabelle mit den Sonnenauf- und Untergangszeiten des jeweiligen Tages.
Klimatologische Messungen
Neben den meteorologischen Messungen werden an der Wetterstation regelmäßig klimatologische Beobachtungen durchgeführt. Sie liefern wertvolle Zusatzinformationen bei der Auswertung der Turmdaten. Die Beobachtungen finden zu drei festen Terminen am Tag statt. Dabei werden überwiegend Größen bestimmt, die nicht durch die automatische Messanlage am meteorologischen Turm erfasst werden. Hierzu zählen u.a. Bedeckungsgrad und Art der Bewölkung, Art der Niederschläge und Niederschlagsintensität, Sichtweite und Schneehöhe, sowie die Erfassung von Tau, Reif und des Erdbodenzustandes. Da die Klimastation in das Klimamessnetz des Deutschen Wetterdienstes integriert ist, werden die Daten einmal monatlich an das Wetteramt Essen weitergeleitet.