Institut für Meteorologie und Klimaforschung

Für die Zukunft gerüstet- Meteorologischer Messmast erhält neue, moderne Datenerfassung.

Mit einem neuen Datenerfassungskonzept ist der meteorologische Messmast am CN für zukünftige Aufgaben gut vorbereitet.

 

Abbildung1 Meteorologischer Messmast des IMK
Abbildung 1: Meteorologischer Messmast des IMK

Der meteorologische Messmast des IMK (Fig.1) wurde im Dezember 1972 errichtet und diente in den letzten Jahrzehnten als Station für die Langzeitbeobachtung des Klimas im unteren Bereich der Grenzschicht. Durch seine Höhe von 200 m können nicht nur Aussagen über Klimatrends am lokalen Standort getroffen werden, sondern auch die Entwicklung in einem größeren Einzugsgebiet verfolgt werden (Kohler et. al, 2018). Die Messungen in zusätzlichen Höhen gestatten auch Untersuchungen über die Entwicklung der atmosphärischen Stabilität unter dem Einfluss der Klimaänderung. Eine weitere wichtige Aufgabe, die durch die Messungen am Mast abgedeckt wird, ist das Störfallmanagement und die Überwachung kerntechnischer Anlagen durch die Abteilung Sicherheit und Umwelt (SUM) des KIT. In den letzten Jahren kamen weitere Anforderungen hinzu. So dient der Mast im Rahmen des Integrated Carbon Observation System-Projekts (ICOS) als Plattform für die Langzeitbeobachtung klimarelevanter Spurengase wie CO2, N2O, CH4, sowie von Radon und C14. Die Messeinrichtung wird auch als Referenzstation für Vergleichsmessungen mit Fernerkundungsgeräte des KITcube (www.kitcube.kit.edu), aber auch zunehmend für Messgeräte der anderen Departments des IMK oder durch externe Partner benutzt.

In der, seit 1972, gültigen Konfiguration der Datenerfassung erfolgte die zentrale Datenerfassung in Gebäude 103, dem alten Standort der Meteorologie am damaligen Kernforschungszentrum. Die Anbindung der Sensoren erfolgte über mehrere hundert Meter lange Messleitungen. An dieser Grundkonfiguration hatte sich über die Jahrzehnte nichts geändert, lediglich die Messelektronik in der Messwarte wurde mehrfach erneuert.

Witterungsbedingter Verschleiß der Ummantelung der Messleitungen sowie der Wunsch nach Erweiterung der Sensorik, an der alten Anlage war die Anzahl freier Messleitungen begrenzt, führte zu der Entscheidung eine grundlegende Modernisierung der Infrastruktur vorzunehmen.

Das neue Konzept, sieht für jede Messebene ein belüftetes Edelstahlgehäuse mit den jeweiligen Messmodulen vor. Die Elektronik ist durch Blitzschutzmodule gegen Überspannungen geschützt (Fig. 2a und 2b). Die Digitalisierung der Daten erfolgt jeweils in den Messebenen, der Datentransfer wird dann verlustfrei über Lichtwellenleiter durchgeführt. Die Glasfaserkabel sind speziell für den Einsatz im Außenbereich geeignet.

Der Datenerfassungsserver, der den Messbetrieb überwacht und die auflaufenden Rohdaten per Ethernet in eine Microsoft SQL Server Datenbank überträgt, befindet sich in einem Container am Fuß des meteorologischen Messmasts. Die Messdaten werden im Server gepuffert, dadurch wird die Gefahr eines Datenverlustes bei Netzwerkproblemen merklich reduziert. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung fängt kurzfristige Stromausfälle ab und fährt notfalls die Anlage kontrolliert herunter. Störungen des Betriebs werden per E-Mail und durch die Alarmzentrale des CN an die Betreiber gemeldet.

Mit dieser neuen Datenerfassung kann das IMK-TRO auch in den kommenden Jahrzehnten erfolgreich die Klimabeobachtungen am 200 m Mast fortsetzen und ist auf zukünftige Modernisierungen und Erweiterungen der Sensorik vorbereitet.

 

Abbildung 2b: Innenansicht einer Messbox
Abbildung 2a: Gehäuse für die Messmodule

                                                                                                    

Literatur: Kohler, M., Metzger, J. and Kalthoff, N. (2018), Trends in temperature and wind speed from 40 years of observations at a 200-m high meteorological tower in Southwest Germany. Int. J. Climatol, 38: 23–34. doi:10.1002/joc.5157

Arbeitsgruppe: Landoberflächen und Grenzschicht