Ermittlung der Sonnenscheindauer
Es geht auch einfach
Für Hobby-Wetterfrösche, die kein Solarstrahlungs-Messgerät besitzen bzw. die sich nicht
mit komplizierten theoretischen Überlegungen beschäftigen wollen, habe ich folgende Info:
Vereinfachte Ermittlung der Sonnenstunden pro Tag
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Es geht auch kompliziert
Nur für besonders Interessierte:
Informationen zur Sonnenstunden-Berechnung und zum Schwellenwert
Für den Hobbybereich
(Zu einem Teil handelt es sich um private Ansichten eines Hobby-Meteorologen
ohne Anspruch auf wissenschaftliche Gültigkeit)
Der exakt horizontal ausgerichtete Solarsensor misst die Globalstrahlung.
Die Globalstrahlung setzt sich zusammen aus der direkten Strahlung und der diffusen Strahlung.
Diffuse Strahlung ist der Anteil der Sonnenstrahlung, der auf seinem Weg durch die Erdatmosphäre
an Luftmolekülen, Staub, Niederschlag, Partikel oder Wolken gestreut wird. Die diffuse Strahlung
erreicht die Erdoberfläche nicht auf direktem geraden Weg sondern indirekt aus allen Richtungen.
Im Hobbybereich wird meistens mit der gesamten Globalstrahlung gearbeitet,
wobei dafür gerne die Begriffe Solarstrahlung oder Einstrahlung verwendet werden.
Im Profibereich wird ebenfalls die Globalstrahlung gemessen und angezeigt.
Aber für die Berechnung der Sonnenstunden wird die diffuse Strahlung
von der Globalstrahlung abgezogen, um die direkte Strahlung zu ermitteln.
(Direkte Strahlung = Globalstrahlung - diffuse Strahlung)
Hier wird also die Sonnenscheindauer anhand der direkten Strahlung berechnet.
Anmerkung:
Petes Hobby-Wetterstation verwendet mehrere Methoden zur Ermittlung der Sonnenscheindauer,
daher darf angenommen werden, dass die angebenen Sonnenstunden einigermaßen realistisch sind,
wobei darauf hingewiesen wird, dass für Richtigkeit, Genauigkeit und Vollständigkeit
der Wetterdaten keine Haftung oder Verantwortung übernommen wird.
Kurz noch ein paar Sätze zum Profibereich:
Im Profibereich gilt 120 Watt/m² als fixer Schwellenwert, wobei die Wattzahl je nach Sonnenhöhenwinkel
umgerechnet wird. So sind z. B. im Mai 32 Watt/m² um 6 Uhr Früh umgerechnet 350 Watt/m² und somit Sonnenschein.
Dies erfolgt entweder durch Umrechnung des horizontal gemessenen Werts in einen Vertikalwert oder mit
sehr teuren Profigeräten (Pyrheliometer mit Suntracker), die per GPS exakt der Sonnenposition folgen.
Auf der Sonnblick-Webcam
kann man per Animation zusehen, wie ein Pyrheliometer mit Suntracker die Sonne "verfolgt".
(Im Menu "Abspielen" anklicken und dann "Zeitraffer vorwärts")
Und jetzt zum Hobbybereich:
Die Messung der Solarstrahlung (Watt/m²) erfolgt mit einem exakt waagrecht ausgerichteten Solarsensor.
Ist der gemessene Wert höher als der Schwellenwert (z. B. 120 Watt/m²), wird Sonnenschein angenommen.
Die folgenden Überlegungen kann man sich ersparen, wenn man - auch als Hobby-Wetterfrosch - eine
entsprechende Wetter-Software verwendet, welche die im Profibereich genannten Punkte berücksichtigt.
Damit könnte man auf die folgenden Ausführungen verzichten.
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Im Unterschied zu der von manchen Stationen praktizierten Methode, das ganze Jahr hindurch
einen fixen Schwellenwert (zum Beispiel 120 oder 200 Watt/m²) anzwenden,
ziehe ich für den Hobbybereich in einer von meinen Ermittlungsmethoden
die Verwendung eines variablen Schwellenwerts vor.
Eines meiner Argumente gegen die Verwendung eines fixen Schwellenwerts im Hobbybereich:
Beispiel fixer Schwellenwert für das ganze Jahr 200 Watt/m²
Im Juni können 200 Watt/m² bereits bei bedecktem Himmel gemessen werden.
Im Dezember können am frühen Vormittag und am späteren Nachmittag 200 Watt/m²
nicht einmal bei Sonnenschein erreicht werden.
Noch problematischer wirkt sich der fixe Schwellenwert 120 Watt/m² im Sommer aus.
Das ist auch der Grund, warum manche Hobby- bzw. Privatstationen im Sommer zum Beispiel
sieben Stunden Sonnenschein melden, obwohl der Himmel den ganzen Tag lang bedeckt war.
Konkret war dies zum Beispiel am 6. Juni 2021 bei bedecktem Himmel der Fall.
Mattsee, Salzburg und meine Station haben 0 Sonnenstunden gemeldet.
Eine Flachgauer Hobby-Station, die ganzjährig mit Schwellenwert 120 W/m²
arbeitet, hat 11 Sonnenstunden für den 6. Juni 2021 angegeben.
Variabler Schwellenwert
Auf Grund eigener Beobachtungen, Überlegungen und Berechnungen habe ich die Schwellenwerte
an die Sinusfunktion bzw. Sinuskurve der "Tageslängen im Jahresverlauf" angepasst bzw. berechnet.
Die Sache mit dem variablen Schwellenwert ist eigentlich auf meinem eigenen Mist gewachsen,
sozusagen eine experimentelle-Eigenbau-Konstruktion, die für bestimmte Zwecke genützt wird.
Der variable Schwellenwert wird bei einer meiner drei Methoden zur Sonnenstunden-Berechnung verwendet.
Schwellenwert-Tabelle
Schwellenwerte von 120 bis 280 Watt/m²
Somit steht für jeden einzelnen Tag des Jahres ein eigener Schwellenwert zur Verfügung.
Dieses von mir entwickelte Verfahren erhebt keinen Anspruch auf wissenschaftliche Richtigkeit bzw. Gültigkeit.
Allerdings weist die weitgehende Übereinstimmung meiner Ergebnisse mit den von
Profi-Stationen mit Spezialinstrumenten (Pyrheliometer etc.) ermittelten Messwerten
auf eine gewisse Brauchbarkeit dieser indirekten Berechnungsmethode hin.
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