Niederschlag

Niederschlag ist der in der Atmosphäre in die flüssige oder feste Phase umgewandelte Wasserdampf. Es treten fallende bzw. gefallene (Regen, Schnee, Hagel) und abgesetzte Niederschläge (Tau, Reif) auf.

Allgemeine Aspekte und Einflussfaktoren
Infolge von Luftbewegungen und vielschichtiger thermodynamischer Prozesse in der Atmosphäre kommt es je nach vorhandener Feuchtigkeit zu Nebel- und Wolkenbildung. Wolken und Nebel bestehen aus Wassertropfen und Eiskristallen unterschiedlichster Größe und bilden die Voraussetzung für fallende Niederschläge. Diese werden nach ihrer Erscheinungsform unterschieden:

Niesel- oder Sprühregen: gleichmäßig und dicht fallende Wassertröpfchen 0,05 ... 0,5 mm

Regen: Wassertropfen 0,5 ... 6 mm

Schnee: einzelne aneinander haftende Eiskristalle

Hagel: größere Eispartikeln

Graupel: kleinere Schnee- und Eiskristalle mit gefrorenen Wassertröpfchen überzogen

Nach dem zeitlichen Ablauf wird unterteilt in Schauer und andauernde Niederschläge.

Die Niederschlagsmenge wird gewöhnlich in mm Wasserhöhe angegeben. Registriert wird das Wasservolumen pro Fläche (1 l / m² entspricht 1 mm) in einer bestimmten Zeit.

Niederschläge zeigen starke zeitliche und räumliche Schwankungen. Aus diesem Grund ist das Messnetz wesentlich dichter als bei anderen meteorologischen Größen. Als globaler Mittelwert für das Festland werden 670 mm im Jahr angegeben. Über dem Meer ist die Niederschlagsmenge fast doppelt so groß. In den tropischen Regenwäldern fallen pro Jahr bis zu 2 000 mm Niederschlag und mehr.

In Mitteleuropa treten Niederschläge bevorzugt zwischen 2 und 6 Uhr sowie zwischen 16 und 18 Uhr auf. Das hängt damit zusammen, das in diesen Zeiten die atmosphärischen Verhältnisse häufiger instabil sind.

Besonderheiten in der Stadt
Niederschläge in der Stadt sind länger anhaltend, häufiger und ergiebiger als im Freiland. Besonders in Zentrums- und Leelagen der Städte steigt die Zahl der vorhandenen Kondensationskeime. Verstärkte Konvektion führt in den kühleren Luftschichten zu stärkerer Wolkenbildung. Niederschläge fallen im Winter seltener als Schnee (Wärmeinsel).

Daten von Jena
Die jährliche Niederschlagsmenge beträgt in Jena 587 mm. Trockenster Monat ist der Februar mit 34 mm. Obwohl die Zahl der Regentage im Dezember am größten ist (20 Tage mit N >/= 0,1 mm), gibt es im Juni mit 75 mm die meisten Niederschläge.

Messverfahren und Messgeräte
Um vergleichbare Messergebnisse zu bekommen, müssen alle Niederschlagsmessgeräte eine kreisförmige Auffangfläche von 200 cm² besitzen (entspricht 1/50 m²). Bei Temperaturen unter 2 °C ist eine elektrische Heizung erforderlich bzw. eventuelle feste Niederschläge müssen vor der Volumenbestimmung aufgetaut werden. Tau und Reif werden quantitativ nicht erfasst, jedenfalls nicht in kleinen Mengen.

Regenmesser:

Der einfache Regenmesser ist ein Niederschlagsmessgerät mit Sammelbehälter. Die obere Öffnung hat die angegebene Größe. Über einen trichterförmigen Auslaufstutzen werden die einfallenden Niederschläge in den Sammelbehälter geleitet. Das Niederschlagsvolumen wird mit einem Messzylinder bestimmt. Der zeitliche Verlauf der Niederschläge wird nicht festgehalten.

Schreibender Niederschlagsmesser:

Der Sammelbehälter ist mit einem Schwimmer versehen, der den Füllstand über einen Schreiber oder elektronisch registriert. Nach Erreichen einer bestimmten Höhe wird der Behälter über ein Heberrohr automatisch gelehrt und der Schwimmer erreicht seinen Ausgangszustand. Eine Leerung entspricht meistens einer Niederschlagshöhe von 10 mm.

Niederschlagsmesser mit Wippe:

Das ablaufende Niederschlagswasser wird auf eine Wippe geführt. Jede Seite der Wippe ist so gestaltet, dass sie ein genau definiertes Volumen (2 ml) aufnehmen kann, bevor sie kippt. Die Kippungen der Wippe werden elektronisch gezählt. Eine Kippung entspricht 0,1 mm Niederschlag.

Tropfenzähler:

Vor allem bei sehr geringen Niederschlagsmengen wird das ablaufende Wasser durch eine Düse geleitet, welche Tropfen definierter Größe erzeugt. Mittels Lichtschranke werden die Tropfen gezählt.>

Standort
Niederschlagsmesser sind so aufzustellen, dass sich die Auffangfläche 1,0 ... 1,5 m über dem Boden befindet. Außerdem ist sie waagerecht auszurichten. Der Fuß des Gerätes sollte unverrückbar im Untergrund verankert sein.

Bei der Standortwahl sind weiterhin die Umgebung und die Windverhältnisse zu beachten. Eine völlig freie Lage ist ebenso zu verwerfen wie unmittelbarer Windschatten. Die Entfernung von Hindernissen (Bäume, Gebäude ...) sollte ein vierfaches, mindestens aber das doppelte ihrer Höhe betragen.

Messbereich, Messgenauigkeit und Kalibrierung

Eine Kalibrierung der Messgeräte im eigentlichen Sinne ist nicht erforderlich. Allerdings ist die geometrische Form und die mechanische Funktion zu überprüfen. Langsames Eingießen von beispielsweise 100 ml sauberen Wassers sollten eine Niederschlagsmessung von 5 mm ergeben.

Auswertung der Messwerte
Von besonderem Interesse sind Niederschlagsmengen bezogen auf bestimmte Zeiträume. In der Regel werden zum Morgentermin die Tagessummen ermittelt. Monats- und Jahressummen sowie entsprechende Mittelwerte werden ebenfalls betrachtet (Säulendiagramme). Für gewisse Fragestellungen können aus den registrierten Daten auch Dauer und Intensität entnommen werden. Die Art der Niederschläge wird visuell erfasst.