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Einige Erfahrungen mit den Wetterstationen
 
verwendetes Material
Aufbau der Davis
technische Eigenschaften
Niederschlagssensor
Erfahrungen und Testberichte
In diesem Abschnitt werden einige Erfahrungen präsentiert, welche bisher mit der Davis Vantage Pro2 Plus mit aktiver Belüftung gesammelt wurden. Jene mit der WS2200 werden meistens nur zu Vergleichszwecken hinzugezogen. Weiter sind die Ausführungen keineswegs vollständig und können im Laufe der Zeit ändern. Ein hervorragender Testbericht zum gleichen Wetterstationstyp kann übrigens bei Bernerwetter von Jan Meyer gefunden werden. In diesem Zusammenhang vielen Dank für dessen Unterstützung beim Aufbau dieser Homepage!

Funkübertragung

Wer selber eine drahtlose Wetterstation besitzt, weiss, dass es kein mühsameres, nervtötenderes Problem als jenes einer fehlerhaften Funkübermittlung der Daten gibt. Daher steht dieser Punkt an erster Stelle in diesem Erfahrungsbericht.
Die Davis zeichnet sich durch eine beachtliche Zuverlässigkeit bei der Datenübertragung vom SIM über die Konsole zum PC aus. Seit Inbetriebnahme der Station riss der Funkkontakt erst einmal vollständig ab, und dies trotz einem hohen Aufzeichnungsintervall von einer Minute. Wie unter "Vorkommnisse mit dem PC/Server/Datenupload" erwähnt, fiel die Funkeinheit der ISS am 13. Januar 2009 aus unbekanntem Grund ausser Betrieb und musste ersetzt werden. Die daraus resultierende einwöchige Datenlücke musste in mühsamer Arbeit aus den Messungen umliegender Stationen rekonstruiert werden. Hoffentlich war dies ein einmaliges Ereignis...
In der Regel werden 99 % aller Daten von der Konsole empfangen und an den Datenlogger weitergeleitet. Nur beim manuellen Auslesen des Speichers kommt es jeweils zu Aufzeichnungsunterbrüchen von 2 bis 4 Minuten. Es ist nicht möglich, gleichzeitig Daten auszulesen und zu speichern. Zudem scheint die hier verwendete serielle Version des Datenloggers nicht berauschend schnell mit dem PC zu kommunizieren, dafür umso stabiler. An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass die automatische Datenaufzeichnung zu Beginn der Erfahrungsperiode selten länger als 8 Stunden am Stück lief. Der Dauerbetrieb stellte sich erst mit dem Aufschalten dieser Homepage Mitte August 2007 ein. Das endgültige Urteil muss in jedem Fall zu einem späteren Zeitpunkt gefällt werden.

Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit

Bereits nach kurzer Betriebszeit der Davis liess sich feststellen, dass diese tiefere Temperaturen misst/gemessen hat als die ältere Station. In der Wetterhütte der WS2200 - welche anfangs Januar 2009 vom Netz genommen wurde - schien sich ein Luftmassenstau aufbauen zu können; trotz aktiver Belüftung mit einem solarbetriebenen Ventilator. Aus diesem Grund wurden zusätzliche Löcher in die Schutzhülle des Temperatur-/Feuchtesensors gebohrt, wie unter "wichtige Informationen" aufgelistet. Dennoch kam es an Tagen mit starker Einstrahlung teilweise zu einer Differenz von bis zu 1.2 °C zwischen beiden Messgeräten. Während der Nacht betrug die Abweichung ca. 0.4 °C. Damit erhärtete sich der Verdacht, dass die WS2200 möglicherweise leicht zu hohe Werte angegeben hat. Jedoch stand dies in keinem Widerspruch zur Messgenauigkeit der beiden Stationen. Endlich lag das Monatsmittel, basierend auf allen Messungen, bei der Davis (Aufzeichnungsintervall: 1 Minute) häufig 0.6 °C unter jenem der WS2200 (Intervall: 10 Minuten), wobei die Anomalie im Sommer in Zusammenhang mit dem höheren Sonnenstand (-> Solarleistung) grösser war als im Winter. Dies hat/hatte natürlich Einfluss auf die statistischen Kenngrössen oder Durchschnittswerte: So werden/wurden mit der Davis im Vergleich zur WS2200 beispielsweise mehr "kalte Tage" oder weniger "heisse Tage" gemessen.

Bei der Luftfeuchtigkeitserfassung muss hervorgehoben werden, dass dort mit Abstand die meisten Ausreisser in der Messkurve der Davis auftreten. Vor allem an sonnigen und heissen Tagen steigt/fällt die relative Luftfeuchtigkeit innerhalb einer Minute zum Beispiel um bis zu 10 % an/ab, um gleich darauf wieder den alten Wert einzunehmen. Solche Verläufe sind natürlich Quatsch und müssen nachträglich editiert werden. Ob dies ein generelles Problem bei Davis-Wetterstationen ist oder nicht, wurde bisher nicht restlos geklärt. Jedenfalls brachte auch der Austausch der Messplatine anfangs Juni 2008 keine Besserung. Die leichte Südhanglage könnte mitentscheidend sein, da sich möglicherweise schneller "Feuchteblasen" bilden, die sich durch die Erwärmung der Bodenoberfläche ablösen und aufsteigen (vgl. "Temperaturen" unter "Regionalklima Riggisberg"). Wie dem auch sei: Die Fehler werden jeweils auch auf die Taupunktkurve übertragen.
Zur Eichung des Feuchtesensor wartet man am besten einen Tag mit dichtem Nebel oder viel Tau im Frühling oder Herbst ab, so dass die relative Luftfeuchtigkeit mit Sicherheit 100 % beträgt. Tests mit einem feuchten Lappen führen, wie unter "Pannen und Service" am Ende dieses Abschnitts beschrieben, nicht zum gewünschten Ergebnis.

Niederschlag

Die Messung des Niederschlags ist mit der Davis einfacher und genauer als es mit der WS2200 war, weil der Messkübel einen grösseren Durchmesser aufweist und damit mehr Niederschlag auffangen kann. Da es sich bei Davis Instruments um eine amerikanische Firma handelt und das Produkt entsprechend an amerikanische Masseinheiten angepasst ist, muss ein metrischer Adapter zum Wechsel von "inch" auf "mm" eingebaut werden. Dieser stellt eine kleine und leichte Plastikschiene dar, an deren Rändern "Gussreste" haften. Damit wird mit einiger Wahrscheinlichkeit die Genauigkeit des Gerätes vermindert, was eine mühsame Neukalibrierung erforderlich macht. Überhaupt stellt die Plastik-Messwippe den grössten Schwachpunkt der Wetterstation dar. Es ist schade, dass die Kipplöffel nicht vollständig aus Alu angefertigt wurden. In Kapitel "Niederschlagssensor" wird näher auf dieses Thema eingegangen.
Der Vergleich zwischen der Davis und der WS2200 zeigte, dass Letztere bei "normalen" Ereignissen grössere Mengen angab. Bei Starkniederschlag war es umgekehrt. Dies liess sich auf die unterschiedlichen Durchmesser zurückführen. Im Winter erfasst/erfasste die Davis nach Schneeereignissen einen grösseren Wert. Die Sublimationsproblematik sollte nämlich kleiner sein, da beim schwarz gefärbten Davis-Messkübel eine rasche Erwärmung und damit früher der Schmelzprozess eintritt. Seit November 2007 befindet sich zudem ein Heizkörper im Innern des Sensors (siehe "Heizung"). In jedem Fall wichen die Messungen beider Stationen mehr oder weniger stark voneinander ab. Dies traf natürlich auch auf die "Durchschnittswerte" zu.
Wie unter "Umgebung Riggisberg" und "statistische Auswertungen" erwähnt, befand sich über einen längeren Zeitraum eine offizielle NIME Station der MeteoSchweiz in Riggisberg. Als Gerät dieser konventionellen Regenmessstationen werden klassische Hellmann-Niederschlagssammler eingesetzt. Sie verfügen über keine Heizung, weshalb der Stationswart den Schnee manuell schmelzen muss. Die Tagessummen werden jeweils um 7.30 Uhr MEZ vom Beobachter abgelesen, in ein Excel-Sheet eingetragen und Ende Monat an die MeteoSchweiz geschickt. In jedem Fall liegen zwischen 2001 bis Ende Winter 2002/2003 Parallelmessungen mit der WS2200 vor. Dabei sind die selbst erhobenen Niederschlagsmengen meistens höher. Nur im Winter fallen die eigenen Messwerte unter jene der NIME Station, bei welcher der feste Niederschlag zeitgerecht(er) erfasst wurde.

Windgeschwindigkeit und -richtung

Der Entscheid zum Kauf einer neuen Wetterstation wurde massgeblich vom Wunsch beeinflusst, Windböen erfassen zu können. Mit einem Aktualisierungsintervall von knapp 3 Sekunden erwies sich das Davis-Produkt als geeignet. Das Gerät funktioniert seit Inbetriebnahme einwandfrei. Trotzdem liegt der bisherige Rekord der stärksten Windböe erst bei 96.6 km/h, gemessen während dem Orkan "Joris" am 23. Januar 2009 mit Kern über den BeNeLux-Staaten (als Vergleich: auf dem Moléson verursachte Sturmtief "Fridtjof" am 3. Dezember 2007 eine Spitzenböe von 195 km/h). Dies hängt evtl. auch mit dem Standort zusammen, welcher aufgrund der Konifere im Südwesten und der Baumgruppe im Nordwesten (vgl. "Umgebung Wetterstation") nicht restlos optimal ist. Mit Blick auf die WS2200, welche die Windgeschwindigkeit nur alle 3 Minuten neu angab, konnte festgestellt werden, dass die grössten Unterschiede bei sommerlichen Gewitterstürmen auftraten. Der Durchzug einer Böenfront lässt sich mit der Davis einfacher messen, da es sich zeitlich um ein kleinskaliges Wetterphänomen handelt.

Luftdruck

Mit der Konsole wird der absolute Luftdruck (QFE) ermittelt. Die Umrechnung auf den relativen Druck erfolgt automatisch nach dem QFF-Prinzip, d.h. der Druck wird unter Berücksichtigung der aktuellen Temperatur auf Meeresniveau reduziert. Zur Feineinstellung des Sensors vergleicht man den eigenen Luftdruck mit jenem an benachbarten MeteoSchweiz Stationen und korrigiert den selbst gemessenen Wert entsprechend. Am meisten Erfolg verspricht dieses Verfahren an Tagen mit flacher Druckverteilung, da unter solchen Bedingungen grossflächig derselbe Druck herrscht. In jedem Fall sollte das Prozedere monatlich wiederholt werden.
Erwähnenswert ist, dass die Software der Konsole den Druck nur alle 15 Minuten neu erfasst. Dank dem verwendeten Wetterprogramm WsWin kann dieses Manko umgangen werden. Es sendet nämlich jede Minute ein Signal an die Konsole und zwingt diese damit zur Angabe des aktuellen Druckwertes. Dies funktioniert leider nur bei der automatischen Aufzeichnung der Wetterdaten durch WsWin. Eine beständige Veränderung der Konsolen-Software ist mit Risiken verbunden, was für Betreiber ohne gute Programmierkenntnisse nicht empfehlenswert ist.
Einer der bisher niedrigsten Luftdruckwerte meiner Messperiode wurde mit 978.8 hPa übrigens ebenfalls während dem Orkantief "Joris" am 23. Januar 2009 gemessen (der niedrigste Wert: 978.4 hPa, 30. Januar 2015).

Solar- und UV-Strahlung

Da mit der WS2200 keine Strahlungsmessungen durchgeführt werden konnten, sind beide Messgrössen neu und der Erfahrungsschatz entsprechend klein. Bisher entstanden keine Probleme bei deren Erhebung. Es muss nur darauf geachtet werden, dass die weissen Diffusoren beider Geräte nicht mit einem Finger in Kontakt kommen (-> Fett) oder allzu stark mit Schmutz überzogen sind. Ansonsten werden die Messungen verfälscht. Eine monatliche Reinigung ist daher unumgänglich. Überhaupt sind beide Messgeräte bezüglich der Genauigkeit kritisch einzustufen. So empfiehlt der Hersteller eine jährliche Neukalibrierung durch ein geeignetes Unternehmen (in diesem Fall durch OS Technology). In meinem Fall wäre es wahrscheinlich dringend notwendig...
Zu der Strahlungsleistung und dem UV-Index lässt sich Folgendes festhalten: Die grössten Werte (Leistungen bis 1400 W/m2 oder ein UV-I von 12) ereignen sich im Sommer bei wechselhaften Wetterbedingungen, während denen sich sonnige und bewölkte Abschnitte im Minutentakt folgen. Der Grund dafür liegt in der Gegenstrahlung durch Wolken. Derselbe Effekt tritt auch durch spiegelnde Gegenstände wie Dachfenster auf. Im Gegensatz dazu erreicht die Strahlungsleistung bei wolkenlosen Verhältnissen im Sommer knapp 1000 W/m2, im Winter rund 400 W/m2.

In Kapitel "Umgebung Wetterstation" werden Störfaktoren und Hindernisse für die Strahlungsmessungen beschrieben. Grundsätzlich wird mit der vorliegenden Wetterstation eine zu kurze Sonnenscheindauer gemessen. Jahreszeitlich betrachtet kommt es dabei zu folgenden Fehlbeträgen:

Jahreszeit
mögliche Dauer
Fehlbetrag
Störfaktoren am Vormittag
Störfaktoren am Nachmittag/Abend
Winter
7.30 - 18.00 Uhr
1 h 30 Minuten
Haus
Konifere, Gibeleggwald
März/April
6.30 - 20.30 Uhr
1 h
kein Laub, daher kein Störfaktor
Konifere
Frühling
6.00 - 21.00 Uhr
2 h 30 Minuten
Kirschbaum
Konifere, Apfelbaum
Sommer
6.00 - 21.30 Uhr
3 h oder mehr
Kirschbaum
Apfelbaum, Baumgruppe im NW
Herbst
7.00 - 19.30 Uhr
1 h 30 Minuten
Kirschbaum
Konifere
Dezember
7.45 - 17.00 Uhr
bis 2 h
Haus
Konifere, Gibeleggwald

Im Übergangsbereich vom März zum April wird mit knapp 12 h die längste Dauer erfasst. Trotzdem wird in keinem Monat auch nur annähernd die mögliche Sonnenstunden-Anzahl erreicht. Dieses Manko stellt demzufolge den grössten Schwachpunkt bezüglich Aufstellungsort der Station dar.

Pannen und Service

Die Davis steht seit November 2006 in regelmässigem Betrieb. Für mindestens 1 Jahr darf/durfte von einer voll funktionsfähigen Station ausgegangen werden. Leider war dem nicht von Beginn an so: Der Temperatur-/Feuchtesensor weis (zum Glück in der Testphase) folgenden Defekt auf: Stieg die relative Luftfeuchtigkeit während der Nacht für längere Zeit über einen Wert von 96 %, setzte dies (wahrscheinlich durch einen Kurzschluss) den ganzen Sensor ausser Betrieb. Auf der Konsole erschien statt einer Temperatur-/Feuchtemessung die Anzeige "------". Sobald trockenere Bedingungen eintraten, nahm der Sensor seinen Dienst wieder auf. Da derselbe Effekt an einer anderen Davis Station ebenfalls auftrat, konnte ein Problem mit dem SIM ausgeschlossen werden. In diesem Zusammenhang wurde auch versucht, eine hohe relative Luftfeuchtigkeit mittels feuchtem Lappen zu erzwingen. Dieses Unterfangen blieb erfolglos: Ohne permanente Belüftung und gleichzeitige Anfeuchtung des Lappens kann unmöglich über einen längeren Zeitraum ein nebliger Tag simuliert werden. Dazu wäre eine Klimakammer notwendig.
Der Defekt hatte den Vorteil, den Kundendienst von swisswetter.ch zu testen. Dabei wurden erfreulicherweise nur gute Erfahrungen mit M. Brotschi (Verkäufer der Station) gemacht. Es wurde nicht lange gezögert, schon wurde der defekte Sensor durch OS Technology ersetzt. Dieselben Erfahrungen konnten während dem freiwilligen Austausch der Messplatine aufgrund der häufigen Fehlmessungen bei der Luftfeuchtigkeit erlebt werden. In der heutigen Wirtschaftswelt nicht selbstverständlich...

Abschliessende Worte zur WS2200

Zum Schluss trotz der Dominanz der Davis ein paar Worte zur WS2200: Diese Station zeichnete sich ab Inbetriebnahme im November 2000 bis zur Ausserdienststellung Ende 2008 durch eine erstaunlich hohe Zuverlässigkeit aus. Man bedenke, dass sie im Vergleich zur Davis rund 60 % billiger war. Klar gab es Phasen, während denen aus unbekannten Gründen keine Daten übermittelt und aufgezeichnet wurden. Die damit verbundenen Datenverluste hielten sich glücklicherweise in Grenzen und traten selten auf. Um dieses Risiko trotzdem zu minimieren, standen vor der Davis-Ära zwei Temperatur-/Feuchtesensoren gleichzeitig im Einsatz. In diesem Zusammenhang kann darauf hingewiesen werden, dass Zusatzsensoren im Unterschied zur Davis zu einem erschwinglicheren Preis erhältlich waren.
Die acht Betriebsjahre waren bei der WS2200 nicht spurlos über die Bühne gegangen. Das ursprünglich weiss-graue Material hatte sich durch die Sonne gelblich verfärbt. Weiter wurde das Plastik spröde. So erstaunt es nicht, dass der Niederschlagsmesskübel durch das Hagelereignis am 25. Juni 2006 (siehe Fotoalbum) beschädigt wurde. In der Betriebszeit gab es auch mehrere Wechsel von Sensoren und sogar einmal des Standorts (vgl. "wichtige Informationen"): Im Oktober 2003 fand der Umzug des Temperatur-/Feuchtesensors vom Schatten hinter dem Haus in die sonnenexponierte Wetterhütte statt. Dies verursachte die grösste Inhomogenität innerhalb dieser Messreihe. Wie stark und ob sich die Messqualität innerhalb der Betriebszeit verschlechtert hatte, konnte nie abgeklärt werden. Nur beim Niederschlagssensor (-> Messausfälle, vgl. "Kalibrierung") war eine Abnahme der Erfassungsgüte offensichtlich.

 
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