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Hypothese 3: Die Änderungsraten der Oberflächentemperatur an den Standorten MP1 und MP6 sind morgens (8-11 Uhr) und nachmittags (13-15 Uhr) höher als an MP2.

ausgearbeitet von Anna Ackermann, Sinah Drenske, Stefanie Schepers

Einleitung

Hypothese 3 untersucht die Unterschiede der Oberflächentemperaturen in Bezug auf die Sonnenexposition der Standorte (s. Abb. 1–3). Es soll überprüft werden, ob sich die Oberflächentemperatur an den sonnenexponierteren Standorten MP1 und MP6 (MP = Messpunkt) vormittags schneller erhöht und nachmittags schneller sinkt als am schattigen Standort MP2.


Abb. 1 – Standort MP1 (sonnenexponiert) (Foto © Sinah Drenske).

Abb. 2 – Standort MP2 (schattig) (Foto © Julia Bartsch).

Abb. 3 – Standort MP6 (sonnenexponiert) (Foto © Sinah Drenske).

Methode

Die Messung wird anhand des Messkonzeptes erläutert.
Für die Auswertung der Daten werden die Änderungsraten der Oberflächentemperaturen (Δt) für die drei Standorte berechnet und in Balkendiagrammen dargestellt.
Der Zeitraum “vormittags” bezieht sich auf die Messrunden zwischen 8 und 11 Uhr, also entsprechend auf die Messrunden 1 bis 4. Der Anstieg der Oberflächentemperaturen der jeweiligen Standorte wird berechnet, indem die durchschnittliche Oberflächentemperatur des 1. Messdurchgangs von der des 4. Messdurchgangs subtrahiert wird. Die Änderungsrate wird anschließend ermittelt, indem der Temperaturanstieg durch die Zeitdifferenz der beiden Messzeitpunkte geteilt wird. Dies ergibt den durchschnittlichen Temperaturanstieg pro Stunde in Kelvin (Δt (K/h)).
Für den Zeitraum “nachmittags” wird die Änderungsrate durch die Temperaturdifferenz der 6. und 7. Messrunde ermittelt; das entspricht dem Zeitraum von 13 bis 15 Uhr. Das Ergebnis wird wie oben auf einen Zeitabschnitt von einer Stunde übertragen.
Mit dem Programm R-Studio wird nun mithilfe der Funktion “barplot” für beide Tageszeiten je ein Balkendiagramm erstellt, das die Änderungsrate Δt der drei Standorte visualisiert.

Ergebnisse

Die Änderungsrate Δt im Zeitraum “vormittags” an den Standorten MP1 (2.0 K/h) und MP6 (2.0 K/h) ist größer als an MP2 (0.9 K/h). Nachmittags zeigt sich eine ähnliche Tendenz: Δt beträgt an MP1 -0.4 K/h, an MP6 -1.3 K/h und an MP2 0.2 K/h. Weiterhin lässt wurde festgestellt, dass die Oberflächentemperatur an MP1 und MP6 schon sinkt, während sie an MP2 noch leicht steigt bzw. stagniert.

Diskussion

Die vorliegenden Ergebnisse werden anhand des Sky View Factors (SVF) und der Messgenauigkeit der genutzten Geräte diskutiert.
Der SVF gibt an einem beliebigen Punkt senkrecht zum Boden den prozentual sichtbaren Anteil des Himmels an. Er gibt somit den von einer Oberfläche ausgehenden Anteil an Strahlung an, der nicht auf andere Oberflächen trifft (HUPFER & KUTTLER 2006). Umgekehrt gibt der SVF einen Anhaltspunkt für die mögliche direkt eintreffende kurzwellige Strahlung. Da wir den SVF am Tag der Messung nicht bestimmt haben, können wir ihn nur grob schätzen. Abb. 1 bis 3 vermitteln dafür einen Eindruck. Für MP6 schätzen wir den höchsten SVF, da sich keine Gebäude und keine Bäume in unmittelbarer Umgebung befinden. In der Nähe von MP1 befindet sich ein Baum, dadurch vermuten wir einen etwas niedrigeren SVF. MP2 befindet sich in unmittelbarer Nähe zum Architekturgebäude und zu Bäumen. Dadurch vermuten wir einen geringen SVF. Somit erhalten MP1 und MP6 einen höheren Anteil an direkter kurzwelliger Einstrahlung. Dies zeigt sich vor allem in den Ergebnissen vormittags, da sich MP1 und MP6 deutlich schneller erwärmen. Nachmittags kühlen sich MP1 und MP6 tendenziell schneller ab, was sich auch durch den SVF erklären lässt.
Allerdings ist nachmittags der Unterschied zwischen den Stationen geringer. Die Messgenauigkeit des Oberflächentemperatur-Messgerätes KT19 liegt laut Hersteller bei +/- 0,5 °C zuzüglich 0,7 % der Temperaturdifferenz zwischen Messgerätegehäuse zu Messobjekt (Angabe des Herstellers: \messung_tub_architekturgebaeude_24112015\humve\meta\Manuals\Heimann KT-19\KT 19 Manual_1). Die Werte am Vormittag zeigen an allen drei Standorten eine Tendenz zum Temperaturanstieg, die auch nicht mehr im Bereich der Messgenauigkeit liegen. Dagegen kann für die Werte am Nachmittag keine eindeutige Aussage getroffen werden, da die Werte im Fehlerbereich des KT19 liegen; somit können die Werte auch durch Messungenauigkeit entstanden sein. Tendenziell lässt sich sagen, dass sich MP1 und MP6 nachmittags bereits abkühlen, während sich MP2 geringfügig erwärmt bzw. stagniert.

Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse zeigen, dass die Hypothese teilweise bestätigt werden kann: Vormittags ist die Änderungsrate Δt an den sonnenexponierten Stationen MP1 und MP6 deutlich höher als an der schattigen Station MP2. Die Ergebnisse nachmittags zeigen tendenziell, dass sich die Oberflächen an den Stationen MP1 und MP6 schneller abkühlen, jedoch kann aufgrund der Messgenauigkeit des Messgerätes die Hypothese nicht eindeutig bestätigt werden.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 – Standort MP1 (sonnenexponiert) (Sinah Drenske, 24.11.2015).

Abbildung 2 – Standort MP2 (schattig) (Julia Bartsch, 24.11.2015).

Abbildung 3 – Standort MP6 (sonnenexponiert) (Sinah Drenske, 24.11.2015).

Literaturverzeichnis

HUPFER, P. & KUTTLER, W. (Hrsg.), 2006: Witterung und Klima. 12. Aufl., Teubner: Wiesbaden. 544 S.


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