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Kaltluftseen

Grundlagen und Expertenwissen.
Stephan
 
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Re: Kaltluftseen

Beitragvon Stephan » Do 19. Jan 2017, 17:59

LHfoto hat geschrieben:Hallo Stephan

Du hast diese Website bei dir im footer. Bist du da aktiv dabei? Geht man da zu Fuss zum Sensor und holt die Daten?
Würde mich interessieren.

Grüsse Lars


Ciao Lars

Die Seite ist von mir, ich trage hier zusammen, was ich zum Thema finde, führe eigene Messungen durch und suche nach weiteren sehr kalten Orten in der Schweiz... Natürlich wäre es prima, wenn ich jeweils eine Station mit Echtzeit-Datenübertragung und dem ganzen Set an relevanten Parametern (Wind, Strahlung, Feuchte, Schneehöhe, am besten noch ein Ceilometer) hinstellen könnte. Da das ganze privat finanziert ist, ist das aber nicht machbar und ich beschränke mich auf die Messung der Lufttemperatur und dabei auf eine Sensorik, welche bei extremen Bedingungen möglichst genau misst und dabei nicht zu teuer ist. Im Wesentlichen besteht ein Station aus einem Sensor (Widerstandsthermometer Pt100 --> Platindraht, der bei 0°C einen Widerstand von 100 Ohm aufweist), der an einen Datenlogger (Gerät für die Signalumwandlung und Speicherung der Daten) angeschlossen ist. Der Sensor ist zudem in einem Strahlungsschutz untergebracht, wobei man hier unterschiedlich viel Aufwand betreiben kann. Am Sämtisersee und auf Hintergräppelen handelt es sich um einen aktiv ventilierten Strahlungsschutz, betrieben mit einem kleinen Solarmodul (allerdings ohne Pufferung durch eine Batterie). Erstaunlicherweise reicht bereits diffuse Strahlung, dass die Ventilation in Gang kommt... Hier einmal der Sämtisersee:

Bild

...und hier die Variante auf Hintergräppelen:

Bild


Wie bereits erwähnt: eine Datenübertragung fehlt bei meinen Stationen --> direkte Kosten für diese Komponenten, grössere Anforderungen an die Stromversorgung, grösserer Aufwand für die Bewilligungen... Konsequenz: man muss regelmässig zur Station gehen und die Daten mit einem Notebook auslesen. Es gibt Systeme, bei welchen man die Daten mit einem eigenen Auslesegerät absaugt und den Transfer dann zu Hause vornimmt (z.B. Hobo von Onset).

Gruss, Stephan

LHfoto
 
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Re: Kaltluftseen

Beitragvon LHfoto » Do 19. Jan 2017, 21:18

Interessant Stephan. Würde gerne mal mitkommen zum Daten auslesen. Wohne ja immerhin im Appenzellerland. Danke für die Infos. Bin sehr gespannt auf die Daten. Der Sämtisersee und die Alp in der Mulde finde ich hoch interessant. Vorallem im Sommer und Herbst wenn die kalte Luft in der Mulde kondensiert. Top Projekt. Danke dafür. Lg Lars

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Stephan
 
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Re: Kaltluftseen

Beitragvon Stephan » Di 30. Mai 2017, 16:00

Völlig unpassend zur aktuellen Witterung hier ein kleines Update aus dem Reich der Kälte...

An Auffahrt war wieder mal eine Runde Loggerauslesen angesagt. In der vorangegangenen Nacht zog ein Schauer über den Alpstein und hat Böden und Atmosphäre angefeuchtet - der Sämtisersee präsentierte sich von seiner besten Seite:

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Seit Jahresbeginn gab es hier 90 Tage mit einem Minimum von <0 °C, an 26 Tagen sank die Temperatur unter -10 °C, an 8 Tagen unter -20 °C und an zwei Tagen unter -30 °C. Der tiefste Messwert wurde am 7. Januar mit -33.4 °C gemessen. Es gab 21 Eistage, wobei das tiefste Tagesmaximum am 24. Januar mit -16.1 °C verzeichnet wurde. Der bisher letzte Frost wurde am 20. Mai mit -0.8 °C registriert.

Auf der Alp Hintergräppelen war es nochmals eine Runde frischer: An 119 Tagen trat Frost auf, an 49 Tagen sank die Temperatur unter -10 °C, an 20 Tagen unter -20 °C und an 4 Tagen unter -30 °C, wobei das Minimum am 6. Januar mit -38.2 °C auftrat. Eistage wurden 29 Stück verzeichnet, das tiefste Tagesmaximum wurde mit -20.0 °C am 24. Januar gemessen. Der letzte Frost trat am 22. Mai mit -3.8 °C auf.

Alle Messwerte sind unter http://kaltluftseen.ch/daten-von-kaltluftseen/saemtisersee/saemtisersee-messresultate/ bzw. http://kaltluftseen.ch/daten-von-kaltluftseen/hintergraeppelen/hintergraeppelen-messresultate/ verfügbar.

Der Wintereinbruch im April hat übrigens auf der Alp Hintergräppelen augenfällige Frostschäden hinterlassen. Die meisten Fichten in der Senke weisen eine starke bis komplette Rotverfärbung der Nadeln auf und teilweise sind die verfärbten Nadeln bereits abgefallen. Die Obergrenze dieser Rotverfärbung fällt ungefähr mit dem oberen Rand der Senke zusammen.

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Am plausibelsten erscheinen mir die Erklärungen, welche unter http://www.waldwissen.net/waldwirtschaft/schaden/wsl_frostschaeden/index_DE aufgeführt sind:

- Die Frosthärte der Fichte unterliegt einer jahreszeitlichen Schwankung, die kritische Temperatur liegt zwischen -5 und -37 °C.
- Bereits nach einigen warmen Tagen im Winter beginnt die Enthärtung, die Bäume werden gegenüber Kälteeinbrüchen verwundbar.
- Je nach Stärke der Frosteinwirkung sind nur die Nadelspitzen des jüngsten Nadeljahrgangs betroffen, bei starken Einwirkungen kann die gesamte Krone betroffen sein.
- Prinzipiell wird zwischen drei Schädigungsformen unterschieden:
  • Erfrierungsschäden treten auf, wenn die Temperatur unter die aktuelle Frosthärte der Fichte absinkt.
  • Frostwechselschäden treten bei häufigem Auftauen und Wiedergefrieren auf, die Folgen sind mit denjenigen bei tiefen Temperaturen vergleichbar.
  • Frosttrocknis tritt auf, wenn wegen starker Sonneneinstrahlung die Fichte über die Krone Wasser verdunstet, während der gefrorene Boden das Defizit nicht ausgleichen kann.
- Nadelverrötungen treten im Schnitt alle 10 Jahre auf, das letzte grössere Ereignis wurde im Winter 1986/87 in der Zentral- und Ostschweiz registriert.
- So dramatisch das Schadensbild aussieht: Die Bäume haben eine erstaunliche Regenerationsfähigkeit und erholen sich in den Folgejahren, nur verhältnismässig wenige Bäume sterben ab. Die Schwächung macht die Bäume jedoch anfällig auf Borkenkäferbefall.

Zwischen dem 17. März und dem 18. April wurden auf der Alp Hintergräppelen keine Temperaturen mehr unter -10 °C registriert. Zwar traten starke tägliche Temperaturschwankungen auf: Frostwechseltage mit z.T. mehr als 20 K Temperaturdifferenz sind jedoch in den Übergangsjahreszeiten in einem ausgeprägten Kaltluftsee keine aussergewöhnlichen Erscheinung, vermutlich sind die Bäume an diese Schwankungen gewöhnt. Der plötzliche Kälteeinbruch, welcher die Temperatur auf bis zu -27.3 °C absinken liess und die gleichzeitig starke Sonnenstrahlung dürften wahrscheinliche Gründe für die Nadelverrötung sein.

Gruss, Stephan

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Fast eine Tropennacht am Sämtisersee

Beitragvon Stephan » Do 20. Jul 2017, 16:49

Am letzten Sonntag stand eine Auslesetour auf dem Programm. Zwei Highlights aus den aufgelaufenen Daten:

Der letzte Frost wurde am Sämtisersee am 20. Mai gemessen, der Tiefstwert im Juni betrug 1.2 °C und im Juli wurden bisher 4.8 °C als Minimum registriert.
Am Sämtisersee trat der bisher letzte Frost am 9. Juni auf (-1.4 °C), am Tag zuvor wurde das Monatsminimum für den Juni mit -4.5 °C gemessen. Im Juli gab's am 16. 0.5 °C. Mal kucken, ob es noch für einen Frost reicht - dürfte wohl eher knapp werden, aber ich lasse mich gerne positiv überraschen.

Speziell erwähnenswert dünkt mich die Nacht vom 22. auf den 23. Juni. Da gab es verbreitet eine Tropennacht, besonders in der Ostschweiz (z.B. Güttingen) wurden rekordhohe Temperaturen gemessen. Auch in den Kaltluftseen des Alpsteins war es seichwarm, fast hätte es auch am Sämtisersee für eine Tropennacht gereicht - und das ist ohne Föhnunterstützung doch mehr als nur bemerkenswert:

Bild

Neben der Luftmasse trug vor allem die Bewölkung zu diesen hohen Temperaturen bei. Man sieht schön, dass eine kleine Aufhellung am Abend des 22. gereicht hat, um die Temperatur auf der Alp Hintergräppelen in kurzer Zeit um 7 K in die Tiefe rauschen zu lassen. Ich wage die Behauptung, dass es ohne Aufhellungen am Sämtisersee ziemlich sicher und auf Hintergräppelen vielleicht für eine Tropennacht gereicht hätte...

Viele Grüsse, Stephan

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Re: Fast eine Tropennacht am Sämtisersee

Beitragvon Stephan » Do 20. Jul 2017, 21:33

Stephan hat geschrieben:Am Sämtisersee trat der bisher letzte Frost am 9. Juni auf (-1.4 °C), am Tag zuvor wurde das Monatsminimum für den Juni mit -4.5 °C gemessen. Im Juli gab's am 16. 0.5 °C.


...das ist natürlich falsch, gemeint ist die Alp Hintergräppelen.

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Live-Daten von der Alp Hintergräppelen

Beitragvon Stephan » Do 28. Sep 2017, 01:25

Seit heute gibt es Live-Daten von der Alp Hintergräppelen! Neben dem Datenlogger, der weiterhin in Betrieb ist und als Referenz für statistische Auswertungen fungiert, kann ich bis Ende Februar einen Sensor testen, welcher die Lufttemperatur und -feuchtigkeit in Echtzeit übermittelt. Basis für die Übermittlung ist das Low Power Network der Swisscom (Stichwort: Internet of Things). Hier ein Bild der ganzen Geschichte:

Bild

Daten und ein bisschen Kontextinfo gibt es hier: https://kaltluftseen.ch/daten-von-kaltluftseen/hintergraeppelen/hintergraeppelen-aktuelle-messwerte/. Zu beachten: der IoT-Sensor ist nicht aktiv ventiliert - die Maxima dürften somit ein bisschen hoch sein.

Und wenn man schon grad dran ist, dann kann man auch gleich den Hang zur Dritt-Station ausleben:

Bild

Diese Nebenstation ist über dem Kaltluftsee platziert: Damit lässt sich die Stärke der Inversion bestimmen.

Noch ein paar Daten: Auf der Alp Hintergräppelen blieb es nur im Juli frostfrei, insgesamt beträgt die frostfreie Periode heuer 58 Tage - wobei es am 16. Juli mit 0.5 °C knapp war. Demgegenüber ist es am Sämtisersee seit mittlerweile 130 Tagen frostfrei, der See leistet hier ganze Arbeit. Im September gab es auf der Alp Hintergräppelen bisher 12 Tage mit Luftfrost, am Morgen des 21. wurde das bisherige (und mit einiger Wahrscheinlichkeit auch definitive) Monatsminimum von -6.1 °C registriert:

Bild

Alle Monatsauswertungen sind auf https://kaltluftseen.ch/daten-von-kaltluftseen/hintergraeppelen/hintergraeppelen-messresultate/ bzw. https://kaltluftseen.ch/daten-von-kaltluftseen/saemtisersee/saemtisersee-messresultate/ zu finden.

Zu erwähnen ist vielleicht noch der 1. August: da war es in beiden Kaltluftseen nicht ganz so kalt - auf der Alp Hintergräppelen gab's ein Tagesmaximum von 28.9 °C, am Sämtisersee sogar von 29.0 °C. Beinahe-Hitzetage würde man in einem Kaltluftsee vielleicht nicht unbedingt erwarten: Aber so effizent ein eingekesseltes Luftvolumen auskühlen kann, so gut kann es sich auch erwärmen...

Gruss, Stephan

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