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paper_fiechter_et_al [2015/09/25 13:41] admin [Methoden] |
paper_fiechter_et_al [2018/02/09 10:28] |
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| - | <h3>Typisches Mikroklima in einem Übergangsmoor innerhalb einer mitteleuropäischen Waldfläche? Vergleichende mikroklimatische Untersuchungen zur Lufttemperatur und absoluten Luftfeuchte im Mörickeluch im Nordwesten Brandenburgs, Deutschland</h3> | ||
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| - | Fiechter, L., Kollhoff, B. Weber, J.* | ||
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| - | *TU Berlin, BSc Ökologie und Umweltplanung, 2015 | ||
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| - | ===== Zusammenfassung ===== | ||
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| - | Zur Quantifizierung des Mikroklimas im Moor sind im brandenburgischen Mörickeluch im Rahmen eines studentisches Projektes spezielle Klimaelemente betrachtet worden. Hauptbestandteil war dabei die Amplitude des Tagesgangverlaufs in Bezug auf die Maximal- und Minimalwerte der absoluten Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur. Angenommen wurde, dass die Tagesverlaufsamplitude im Vergleich zu einer ausgewählten Referenzstation geringer ist. Nach statistischen, klimatischen Auswertungen konnten die selbst durchgeführten Messungen die angenommene Hypothese nicht bestätigen. Die Standortbedingungen des Moores haben aufgrund einer fehlenden autochthonen Wetterlage in dem ausgewählten Messzeitraum keine Auswirkungen auf das Mikroklima des Messtages, sondern werden maßgeblich von der Großwetterlage, welche anhand der Globalstrahlung charakterisiert wurde, bestimmt. | ||
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| - | **Keywords:** Mikroklima, Moor, Lufttemperatur, absolute Luftfeuchte, Wetterlage, DWD Station | ||
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| - | ====== Einleitung ====== | ||
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| - | Moore erfüllen vielfältige ökologische Funktionen wie Hochwasserschutz, Wasserreinigung, und Kohlenstoffspeicherung. Darüber hinaus beherbergen sie eine Vielzahl von hochspezialisierten Tier- und Pflanzenarten und sind Zeugen der Entwicklungsgeschichte (ZWECKVERBAND NATURPARK ERZGEBIRGE/VOGTLAND 2015). Jedoch stellen sie aufgrund von Entwässerungen und dem landwirtschaftlich geprägten Torfabbau einen stark bedrohten Lebensraum dar. Deshalb unterliegen sie einer besonderen Schutzwürdigkeit (BFN 2015, LBEG 2015). Gerade auch deshalb, da sie nur etwa 3% der terrestrischen Fläche der Erde ausmachen (ZWECKVERBAND NATURPARK ERZGEBIRGE/VOGTLAND 2015). | ||
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| - | Ein weiteres charakteristisches Merkmal von Mooren ist ihr spezielles, typisches Mikroklima. Laut der INTERNATIONAL MIRE CONSERVATION GROUP AND INTERNATIONAL PEAT SOCIETY (IMCG) weisen Moore im Vergleich zu ihrer Umgebung eine größere Amplitude des Lufttemperaturminimum und -maximum, sowie eine höhere Frostwahrscheinlichekeit und eine höhere Luftfeuchtigkeit auf. | ||
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| - | Die Aussagen zu einem typischen Mikroklima in Mooren in wissenschaftlichen Publikationen beruhen jedoch oftmals nur auf Annahmen und nur wenige Studien beschäftigien sich mit der Quantifizierung des Mikroklimas anhand der Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit in Mooundren. Diese Defizite betont auch FRAHM et al. (2012a) in einer Studie zu Moorklimauntersuchungen für eine hydrologische Modellierung von Moorstandorten. Im Fokus von Mooruntersuchungen steht oftmalig die Ökosystemleistung der CO<sub>2</sub>-Speicherung (vgl. MUNIR et al. 2014, SRU 2012, LIMPENS et al. 2008). Andere Studien charakterisieren das Mikroklima in Feuchtgebieten, indem sie sich auf die Bodentemperatur und Grundwasserspiegel beziehen (vgl. RANEY et al. 2013). Auch HURYNA et al. (2013) konzentriert sich lediglich auf die Untersuchung eines Lufttemperaturtagesganges auf einer Feuchtwiese, anstatt eines Moorstandortes. In der Studie von FRAHM et al. (2012a) wurden jedoch auch Messauswertungen in Hinblick auf Temperaturschwankungen, Nebelwahrscheinlichkeit, potenzielle Verdunstung und Sättigungsdefiziten durchgeführt. Ferner wurde in der Publikation von HOJDOVÁ et al. (2005) die Lufttemperaturschwankungen in einem Sumpfmoor untersucht. | ||
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| - | Vor diesem Hintergrund erfolgten im Rahmen des Vertiefungsprojekts „Kopfweiden und Waldmoore – Kulturlandschaft und Klimaschutz am Beispiel des Biosphärenreservats Flusslandschaft Elbe“ der Technischen Universität Berlin mikroklimatische Messungen zum Thema „lokales Klimaverhalten im Moor“ mit Hilfe von drei unterschiedlich positionierten Messstationen, im Untersuchungszeitraum vom 11.11.2014 bis 13.11.2014 im 11 ha umfassenden Moor Mörickeluch. Das Moor ist im Landkreis Prignitz verortet, liegt in einem Kiefernwaldgebiet der Gemeinden Bad Wilsnack und Garow und ist Teil eines Naturschutz- und FFH-Gebietes (BUND 2015) (s. Abb. 1). | ||
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| - | [{{ ::abb1neu.png?500 |Abb. 1: Lage des Mörickeluchs in Brandenburg und von Seehausen, Sachsen-Anhalt (Open Street Map 2015) }}] | ||
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| - | Der Messgegenstand und die Fragestellung lauteten hierbei wie folgt: Wie und warum verändern sich die absolute Luftfeuchte und Lufttemperatur auf drei unterschiedlich gewählten Moorstandorten und einer im Vergleich gewählten Referenzstation des DWD? Ziel dieser Fragestellung ist es, das Moorklima in Abhängigkeit von spezifischen Standorten in Hinblick auf die absolute Luftfeuchte und Lufttemperatur zu charakterisieren. Die Parameter der absoluten Luftfeuchte und der Lufttemperatur wurden gewählt, weil sie als Klimaelemente charakteristische Messgrößen zur Quantifizierung des Mikroklimas darstellen (UNI TÜBINGEN 2008). | ||
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| - | In Bezug auf bereits durchgeführte mikroklimatischen Messungen, wie von FRAHM et al. (2012a) konnte eine sich auf die Luftfeuchte und Lufttemperatur beziehende Hypothese abgeleitet werden, welche in der Untersuchung falsifiziert werden soll: Im Moor ist die Amplitude des Tagesgangverlaufs in Bezug auf die Maximal- und Minimalwerte der absoluten Luftfeuchte und Lufttemperatur geringer als im Vergleich zu der DWD Station. | ||
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| - | In Hinblick auf die drei gesetzten Messstandorte im Mörickeluch lässt sich aufgrund unterschiedlicher Standortbedingungen zu jeder einzelnen Automatischen Wetterstation (AWS) eine für sich geltende Hypothese ableiten: Die Lufttemperatur der im Norden stehenden, südexponierten AWS ist kälter und die absolute Luftfeuchte geringer im Vergleich zu der im Süden stehenden, nordexponierten AWS. Die Lufttemperatur und absoluten Luftfeuchte der mittig gelegenen AWS im Mörickeluch verläuft zwischen Messwerten der AWS im Norden und Süden. | ||
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| - | ====== Methoden ====== | ||
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| - | Das Mörickeluch gilt als Übergansmoor und ist im 11 ha großen Naturschutzgebiet in einem Kiefernwaldgebiet im Landkreis Prignitz, Brandenburg, in dem Naturraum Märkische Elbtalniederung verortet (BUND 2015). Es ist ebenfalls Teil eines FFH-Gebietes und ganzjährig feucht, wobei es von den Flüssen Jeetze und Sepenitz beeinflusst wird. Charakteristisch für das Mörickeluch sind eine Wollgrasbültenfläche, die von Torfmoosen und eingestreuten Moorbirken durchzogen ist, sowie ein dichtes Sumpfporst-Gebüsch (Franck 2011). Das Mörickeluch befindet sich im mecklenburgerisch-brandenburgerischen Übergangsklima zwischen dem ozeanisch geprägten Klima im Westen und dem subkontinentalen Klima im Osten. Das Jahresmittel der Lufttemperatur beträgt 8,6 °C, welches von der DWD AWS in Seehausen über einen Zeitraum von 11 Jahren gemessen wurde (MLUR 2002). | ||
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| - | Im Rahmen der mikroklimatischen Messungen wurden im Mörickeluch drei fest installierte AWS aufgestellt, wobei die AWS 50 (+53°16'35.00"N; −11°52'05.00"W; 27 m über NN) am nördlichen Rand des Moores, die AWS 20 (+53°02'69.61"N; −11°86'73.45"W) im Mittelpunkt des Moores und AWS 40 (+53°01'35,40"N; −11°52'02,21"W; 45 über NN) am südlichen Rand des Moores stationiert wird. Während die AWS 50 somit nach Süden exponiert ist, liegt AWS 20 zentral und die AWS 40 ist nach Norden exponiert (s. Abb 2). | ||
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| - | [{{ ::abb2neu.png?500 |Abb. 2: Positionierung der drei Automatischen Wetterstationen (AWS) im Mörickeluch, Brandenburg (EEA 2012) }}] | ||
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| - | Die in Abb. 3 dargestellte AWS im Mörickeluch misst minütlich: relative Luftfeuchte, Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Globalstrahlung und Niederschlag. | ||
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| - | [{{ ::aws_ohne_solarmodul.gif?500 |Abb. 3: Schematische Aufbau einer Automatischen Wetterstation (AWS), welche im Mörickeluch, Brandenburg positioniert wurden (TU Berlin) }}] | ||
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| - | Die Lufttemperatur und relative Luftfeuchte wurden mit zwei Messgeräten (CS215) der Firma Campbell in unterschiedlichen Höhen mit dem Platin-(Pt)-100 Verfahren gemessen: Eines davon wurde in Bodennähe, das andere 3 m über Boden montiert. Die Messgenauigkeit bei 25°C liegt bei der Messung der Lufttemperatur bei ± 0,4 °C vom Endwert, bei der relativen Luftfeuchte bei ± 4 % über 0 % bis 100% (TU BERLIN 2015, CAMBELL SCIENTIFIC, INC. 2014). Das Pyranometer (CS 300) der Firma Apogee berechnet die Globalstrahlung über einen Silizium-Photovoltaik Sensor. Eine Messgenauigkeit liegt bei ± 5 % für die Tagessumme Globalstrahlung (ebd.). Die Globalsstrahlung ist ein Teil der Sonnenstrahlung, die, bezogen auf eine bestimmte ebene Fläche, den Boden erreicht (WARNECKE 1997). Sie wird hinzugezogen, um Aussagen über die Bewölkung und damit über die aktuelle Wetterlage im Mörickeluch zu treffen, da kleinräumige Klimate über die Größe der Strahlung bestimmt werden (UNI TÜBINGEN 2008). Dabei ist anzunehmen, dass ein mögliches typisches Mikroklima im Moor mit einem vertikalen Lufttemperaturgradienten am besten innerhalb einer autochthonen Witterung gemessen werden kann. Die autochthone Witterung ist u.a. durch eine geringe Bewölkung gekennzeichnet, sodass hohe Ein- und Ausstrahlungswerte möglich sind (ebd.). | ||
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| - | Die Messungen wurden im Zeitraum vom 11.11.2014 bis 13.11.2014 durchgeführt. Betrachtet wurde nur der Tagesverlauf (12 Stunden Messung) der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchte in 3 m Höhe am 12.11.2014 von einer Stunde vor Sonnenaufgang (06:00 Uhr) bis einer Stunde nach Sonnenuntergang (18:00 Uhr) (GERDING 2015). Die kurze Zeitreihenmessung von 12 Stunden zur Ermittlung eines Mikroklimas dient zur Falsifizierung der Hypothese, welche davon ausgeht, dass im Mörickeluch typische klimatische Verhältnisse (vgl. IMCG 2002) für Moore unter der Voraussetzung einer autochthonen Wetterlage auch in kurzer Zeit messbar sind. Wie bereits beschrieben sind für die Hypothese lediglich die gemessenen Werte der relativen Luftfeuchte und der Lufttemperatur relevant. Um die mit den AWS Stationen gemessenen Daten auszuwerten und graphisch darzustellen, wurde die Programmiersprache R genutzt sowie die relative in die absolute Luftfeuchte umgerechnet, damit der Wasserdampf in g/m<sup>3</sup> in der Luft zwischen den Messstationen miteinander verglichen werden kann. Die Umrechnung erfolgte über die ideale Gasgleichung und dem Faktor 10<sup>5</sup> mit der folgenden Formel, wobei ah die absoluten Luftfeuchtigkeit, Mw das Molekulargewicht über Wasser von 18.016 kg/mol, R die Gaskonstante 8314.3 J und T die Umrechnung in Kelvin entspricht: | ||
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| - | <m>ah = (Mw*e)/(R*T)*10^5</m> | ||
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| - | ====== Ergebnisse ====== | ||
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| - | Im Folgenden sollen die Messergebnisse der Lufttemperatur dargestellt werden. Abb. 4 zeigt den Verlauf der Lufttemperatur von einer Stunde vor Sonnenaufgang (06:00 Uhr) bis einer Stunde nach Sonnenuntergang (18:00 Uhr) am 12.11.2014 der drei AWS im Mörickeluch sowie der DWD Station in Seehausen. | ||
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| - | [{{ ::abb_4_neu.png?700 |Abb. 4: Verlauf der Lufttemperatur der AWS 20, AWS 40, AWS 50 im Mörickeluch und der DWD Station in Seehausen von 06:00 bis 18:00 Uhr }}] | ||
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| - | Wie in Abb. 4 ersichtlich, steigt die Lufttemperatur an allen vier Standorten ab Sonnenaufgang (07:00 Uhr) an. Sie liegt dabei bei Sonnenaufgang bei 8,5 bis 8,8 °C. Ein Lufttemperaturmaximum besteht für alle Standorte um ca. 15:00 Uhr bei 10 bis 11 °C. Anschließend erfolgt ein Lufttemperaturabfall bis 17:00 Uhr (Sonnenuntergang) auf 10 bis 10,5 °C. Die Lufttemperatur ist bei Sonnenuntergang im Vergleich zum Sonnenaufgang um 2 K höher. | ||
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| - | Es ist auffällig, dass die Amplitude zwischen den Minmal- und Maximalwertden der Lufttemperatur bei allen Messungen ungefähr identisch ist (s. Abb. 4). Es besteht lediglich ein Lufttemperaturunterschied zwischen dem kältesten (AWS 50) und dem wärmsten Lufttemperaturverlauf (AWS 40) im Mittel um ca. 0,25 K. Die Kurven der drei AWS im Mörickeluch verlaufen insgesamt parallel. Besonders sind die AWS 20, welche in der Moormitte lokalisiert ist, und die AWS 40, welche im Moorsüden positioniert ist, nahezu deckungsgleich. Die AWS 50 verläuft um 1 K parallel verschoben zu der AWS 20 und der AWS 40. | ||
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| - | Die Lufttemperaturkurve der DWD-AWS hat prinzipiell den gleichen Verlauf wie die Messungen der Stationen im Mörickeluch. Die Start- und Endtemperatur sind nahezu identisch mit den Messungen der AWS im Mörickeluch. Der detaillierte Verlauf der DWD-Messung divergiert jedoch leicht: In der Zeit des Sonnenaufgangs bis ca. 10:00 Uhr ist der Lufttemperaturverlauf, welcher von der DWD-AWS gemessen wurde, um 1 K wärmer, als die wärmste Messung der AWS 40 aus dem Mörickeluch. Danach ist der Lufttemperaturverlauf deckungsgleich mit der AWS 20. Jedoch findet ein Lufttemperaturmaximum der DWD-Messung um 14:30 Uhr früher statt, im Vergleich zum Lufttemperaturmaximum der AWS im Mörickeluch. Die Lufttemperatur der DWD-AWS stagniert zudem bei 10,75 °C für ca. 1,5 Stunden im Bereich des Maximums. | ||
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| - | Auch im Vergleich mit Abb. 5 fällt auf, dass die Differenzen der gemessenen Lufttemperatur zwischen der AWS im Mörickeluch sowie der DWD Station (Nulllinie) maximal 0,7 °C um 07:00 Uhr betragen. Um 15:00 bis 16:00 Uhr sind die Messungen der AWS im Mörickeluch und der DWD Station deckungsgleich. | ||
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| - | [{{ ::abb_5_neu.png?700 |Abb. 5: Differenzen der Lufttemperatur der AWS 20, AWS 40 und AWS 50 im Vergleich zu der DWD Station in Seehausen (Nulllinie). (Differenz = DWD Station – AWS im Mörickeluch). }}] | ||
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| - | Im Folgenden sollen die Messergebnisse der absoluten Luftfeuchte dargestellt werden. Abb. 6 zeigt die absolute Luftfeuchte in g/m3 von einer Stunde vor Sonnenaufgang (06:00 Uhr) bis eine Stunde nach Sonnenuntergang (18:00 Uhr). Der Versuchsaufbau ist konvergierend mit den Messungen der Lufttemperatur, auch hier wurden Messungen an den gleichen Standorten im Mörickeluch, sowie zum Vergleich die Messungen der DWD-AWS in Seehausen am gleichen Tag hinzugezogen. | ||
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| - | [{{ ::abb_6_neu.png?700 |Abb. 6: Verlauf der absoluten Luftfeuchtigkeit der AWS 20, AWS 40, AWS 50 im Mörickeluch und der DWD Station in Seehausen von 06:00 Uhr bis 18:00 Uhr }}] | ||
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| - | In Abb. 6 ist ersichtlich, dass alle drei AWS im Mörickeluch einen gleichen Tagesverlauf der absoluten Luftfeuchte aufweisen. Die Messkurven sind dabei um jeweils ca. 0,4 g/m<sup>3</sup> verschoben, sodass Messunterschiede der absoluten Luftfeuchte zwischen den drei Stationen deutlich werden. Die absolute Luftfeuchte steigt mit Messbeginn an, somit noch vor Sonnenaufgang (07:00 Uhr), und erreicht ein Luftfeuchtemaximum um ca. 12:00 Uhr. Anschließend bleibt die Messung der absoluten Luftfeuchte konstant bis zum Messende um 18:00 Uhr. | ||
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| - | Während die AWS 20 die niedrigste absolute Luftfeuchte misst (das Maximum liegt bei 8,5 g/m<sup>3</sup>), misst die AWS 40 die höchste absolute Luftfeuchte mit einem Maximum bei 9,5 g/m<sup>3</sup>. Die AWS 50 liegt in der Mitte der Messungen der AWS 20 und AWS 40 mit einem Maximum bei 9 g/m<sup>3</sup>. Der Verlauf der absoluten Luftfeuchte der DWD-AWS ist konvergierend mit der AWS 40, besitzt jedoch ein Maximum bei 16 Uhr mit 9,7 g/m<sup>3</sup> und nimmt anschließend ab. | ||
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| - | Dies bestätigt sich auch beim Vergleich der Differenzen der absoluten Luftfeuchtigkeit der AWS im Moor zu der DWD Station in Seehausen (Nulllinie) (s. Abb. 7). Es ist ebenfalls ersichtlich, dass die gemessene absolute Luftfeuchtigkeit der AWS 20, welche mittig im Moor positioniert ist), mit ca. 1 g/m3 die größte Differenz im Verhältnis zu der DWD Station misst. | ||
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| - | [{{ ::abb_7_neu.png?700 |Abb. 7: Differenzen der absoluten Luftfeuchtigkeit [g/m<sup>3</sup>] der AWS 20, AWS 40, AWS 50 im Vergleich zu der DWD Station in Seehausen (Nullinie) (Differenz = DWD Station – AWS im Mörickeluch). }}] | ||
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| - | Im Folgenden soll der Einfluss der Globalstrahlung auf die Messergebnisse dargestellt werden. Die Globalsttrahlung setzt sich aus der diffusen und der direkten Strahlung zusammen (WERNECKE 1997). Die diffuse Strahlung besteht aus dem Strahlungsanteil aus der Streuung der Solarstrahlung sowie der Reflexstrahlung, während die Direktstrahlung die Solarstrahlung, welche den Boden erreicht, beschreibt (ebd.). | ||
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| - | [{{ ::abb_8_neu.png?700 |Abb. 8: Verlauf der Globalstrahlung in W/m<sup>2</sup> der AWS 20, AWS 40 und AWS 50 zur Quantifizierung der Wetterlage im Mörickeluch }}] | ||
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| - | In Abb. 8 ist erkennbar, dass sowohl um 10:30 Uhr mit 43 W/m<sup>2</sup>, als auch um 13:00 Uhr mit ca. 50 W/m<sup>2</sup> die höchste Globalstrahlung am Standort der AWS 20 vorherrscht. Die gemessene Globalstrahlung der anderen Stationen weisen einen ähnlichen Verlauf auf, wobei eine Differenz zwischen den Maximalwerten der AWS 20 und AWS 50 um ca. 5 W/m<sup>2</sup> besteht und zwischen der AWS 20 und AWS 40 um ca. 10 W/m<sup>2</sup>. Die Amplitude zwischen den Minimal- und Maximalwerten der AWS 40 und AWS 50 ist beinahe identisch. Um 12:00 Uhr sinkt die Globalstrahlung bei allen Messstandorten signifikant auf gemittelt ca. 16 W/m<sup>2</sup>. | ||
| - | ====== Diskussion ====== | ||
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| - | Wie in dem vorherigen Abschnitt dargestellt, ist ein Messunterschied der Lufttemperatur von lediglich 0,25 K zwischen den drei AWS im Mörickeluch auffällig. Das Platin-(Pt)-100 Verfahren mit einer Fehlertoleranz von von ± 0,4 °C im Lufttemperaturbereich von +5 bis +40 °C ist bei den Lufttemperaturmessverfahren der AWS im Mörickeluch zu beachten (CAMBELL SCIENTIFIC, INC. 2014). | ||
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| - | So ist festzustellen, dass die Lufttemperaturdivergenz von 0,25 K der drei AWS im Mörickeluch im Fehlertoleranzbereich des Temperatursensors liegt. In dieser Weise kann nicht eindeutig gesagt werden, dass die gezeigten Lufttemperaturverläufe eindeutig die reale Lufttemperatur am Untersuchungstag wiedergeben. Beispielsweise ist auffällig, dass der kälteste Lufttemperaturverlauf der AWS 50 einen nahezu konstanten Abstand zu den Messwerten der AWS 20 und AWS 40 besitzt, sodass dies mit der Fehlertoleranz des Lufttemperatursensors der AWS 50 zu erklären wäre. Dies lässt sich auch größtenteils durch die Parallelität der Lufttemperaturkurven der drei AWS vermuten. | ||
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| - | So müsste theoretisch die AWS 50 im Mörickeluch, welche im Norden positioniert und nach Süden ausgerichtet ist, den wärmsten Lufttemperaturverlauf zeigen, sie stellt jedoch die kälteste Lufttemperaturmessung dar. Auch zeigt die AWS 40 den wärmsten Lufttemperaturverlauf, obwohl sie im Süden positioniert und nach Norden ausgerichtet ist. Der Lufttemperaturverlauf der im Moor mittig lokalisierten AWS 20 liegt zwischen der Lufttemperaturkurve der AWS 40 und AWS 50. Diese Phänomena sind, wie oben beschrieben, ebenso mit der Fehlertoleranz zu erklären. | ||
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| - | Auch im Vergleich der Luftemperaturdifferenzen der AWS im Mörickeluch zu der DWD Station in Seehausen wird ersichtlich (s. Abb. 5), dass auch hier mit einer größten Temperaturdifferenz von ca. 0.7 K der AWS 50 zur DWD Station der Temperaturunterschied minimal ist. Die Fehlerbetrachtung bestätigt die Vermutung, dass die gemessenen Lufttemperaturen der AWS im Mörickeluch aufgrund der Fehlertoleranz der Lufttemperatursensoren nicht der in der Hypothese formulierten Messerwartungen entsprechen. | ||
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| - | Die absolute Luftfeuchtigkeit wird u.a. beeinflusst von der Lufttemperatur, des Sättigungsgrades der Luft (MALBERG 2006). Theoretisch lässt sich vermuten, dass die AWS eine höhere absolute Luftfeuchte misst, da sie mittig im Moor positioniert ist. Dort ist der Standort feuchter ist und so könnten vermehrt Wassermoleküle vom Wasservolumen in das Luftvolumen übertreten (MALBERG 2006). Es wird jedoch die niedrigste absolute Luftfeuchte gemessen. Auch bei der AWS 40, welche nach Norden exponiert ist, ist zu vermuten, dass hier die niedrigste absolute Luftfeuchte zu messen ist, da es kühler ist und dementsprechend die Luft weniger Feuchte aufnehmen kann (POTT & HÜPPE 2007). Es wird jedoch die höchste absolute Luftfeuchte gemessen. Die AWS 50 müsste daher eigentlich eine höhere absolute Luftfeuchte messen, da aufgrund der Exposition nach Süden der Standort eine höhere Sonneneinstrahlung aufweist. Je höher die Temperatur ist, desto mehr stellt sich eine Verdunstungsrate ein, sodass die Wassermoleküle aufgrund einer höheren kinetischen Energie den feuchten Moorstandort verlassen können (POTT & HÜPPE 2007). Die Messungen der AWS liegen jedoch niedriger als die der nach Norden exponierten AWS 40. | ||
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| - | Auch hier zeigen die praktischen Messungen einen Gegensatz zu der Theorie, sodass eine Fehlerbetrachtung der Messsonden der absoluten Luftfeuchte durchgeführt wird: Wie in Abb. 5 dargestellt, weisen die Messkurven der absoluten Luftfeuchte einen parallelen Abstand von ca. 0.5 g/m<sup>3</sup> auf. Laut Spezifikation des Messsondenherstellers beträgt die Messgenauigkeit 4 % vom Endwert, gemessen wird die relative Luftfeuchte (CAMBELL SCIENTIFIC, INC. 2014). Umgerechnet auf die absolute Luftfeuchte bei 10 °C bedeutet dies eine Abweichung um 0,25 g/m<sup>3</sup>. Dies ist kleiner als der Abstand der Kurven zueinander. Deshalb ist die Lage der Kurven als richtig, das heißt außerhalb der Fehlertoleranz, zu bezeichnen. Somit liegt die Vermutung nahe, dass die gemessene absolute Luftfeuchte nicht vom Einfluss des Moores abhängt. | ||
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| - | Die DWD-Messung der absoluten Luftfeuchte ist sehr deckungsgleich mit der Messung der AWS 40 im Mörickeluch. Da zwischen der DWD-AWS und den AWS im Mörickeluch eine Entfernung von ca. 15 km Luftlinie besteht, und die DWD-AWS nicht in einem Moor liegt, ist deshalb davon auszugehen, dass die gemessene absolute Luftfeuchte durch die Großwetterlage bestimmt wird und nicht von dem Mikroklima des Moors abhängt, welches zumindest von Sonnenaufgang bis zum Sonnenhöchstand (Temperaturmaximum) gilt. Unter dem Begriff der Wetterlage versteht man den Zustand der Atmosphäre (Wetter) während eines kurzen Teilabschnittes (ein Tag oder ein Bruchteil davon) über einem bestimmten Gebiet. Über mehrere Tage anhaltende gemeinsame Züge der Wetterlage führen zu dem Begriff Großwetterlage (HUPFER et al. 2006). „Die Großwetterlage ist definiert durch eine mittlere Luftdruckverteilung in Meereshöhe und der mittleren Troposphäre in einem großen Gebiet und über eine Dauer von mehreren Tagen“ (DWD 2015b). Die Großwetterlage wurde in den Messungen im Mörickeluch anhand der Globalstrahlung quantifiziert. | ||
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| - | Es ist zu erwarten, dass die Globalstrahlung um 12:00 Uhr ihren Maximalwert aufgrund des Zenitstands der Sonne erreicht. Die Messungen zeigen jedoch, dass um diese Tageszeit die Globalstrahlung einen Minimalwert von ca. 16 W/m<sup>2</sup> erreicht und die Maximalwerte schon um 10:30 Uhr bzw. 13:00 Uhr erreicht werden. Dieser divergierende Verlauf lässt darauf schließen, dass von 11:40 Uhr bis 12:20 Uhr eine Wolkendecke die Globalstrahlungleistung senkt. Prozesse, wie Streuung, Reflexion und Absorption spielen dabei eine Rolle (WERNECKE 1997). Es herrscht keine autochthone Wetterlage in dem Messzeitraum vor. Damit nimmt die Wetterlage einen Einfluss auf die mikroklimatischen Bedingungen im Moor. Die Lufttemperatur im Moor erreicht so nicht um 12:00 Uhr ein Maximum, sondern erst am Nachmittag (s. Abb. 4). | ||
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| - | Die Fehlertoleranz mit ± 5 % nimmt auch hier einen Einfluss auf die Messergebnisse der Globalstrahlung zwischen den drei Stationen, da die Amplituden mit einer Divergenz von nur jeweils wenigen W/m<sup>2</sup> innerhalb des Fehlertoleranzbereiches liegen. Sie besitzt jedoch keinen Einfluss auf den gesamten Verlauf der Messungen, hier liegen die Amplituden zwischen den Minimal- und Maximalwerten außerhalb des Fehlerbereichs von ± 5 %. Anhand der Wolkenbedeckung ist somit erkennbar, dass im Mörickeluch am 12.11.2014 keine autochthone Witterung vorlag. | ||
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| - | Wenn die Messergebnisse der Lufttemperatur mit der absoluten Luftfeuchtigkeit verglichen werden, gilt zu beachten, dass potenziell mit steigender Lufttemperatur die absolute Luftfeuchte zunimmt, wenn die Feuchte nahe der Sättigung liegt (100%) (MALBERG 2006). Allerdings nimmt zum Abend, wenn die Lufttemperatur fällt, die gemessene absolute Luftfeuchte nicht ab. Das liegt wahrscheinlich daran, dass die absolute Luftfeuchte nicht im Bereich der Sättigung liegt. Die Feuchtigkeit fällt nicht aus, obwohl die Lufttemperatur sinkt (kein Nebel). Bei Betrachtung der Theorie ist es so, dass dort, wo die niedrigste Lufttemperatur gemessen wird (AWS 50), auch die niedrigste absolute Luftfeuchte sein muss (vorausgesetzt es besteht eine Nähe der Sättigung, das heißt die relative Luftfeuchte beträgt 100 %) (WEISCHET & ENDLICHER 2012). In der Praxis zeigt sich, dass die niedrigste absolute Luftfeuchte bei der AWS 20, dagegen bei der AWS 50 die höchste absolute Luftfeuchte liegt, also genau umgekehrt. Auch bei der Lufttemperaturmessung wurden die Erwartungen hinsichtlich der Messergebnisse gegensätzlich erfüllt (südexponierte AWS war am kältesten und umgekehrt). Die Feuchtemessung bestätigt hierbei die Annahme, dass die Lufttemperaturmessung tatsächlich aufgrund der Fehlertoleranz zu entgegengesetzten Ergebnissen führte. | ||
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| - | Es ergibt sich als Schlussfolgerung somit, dass das Makroklima an dem Messtag des 12.11.2014 die Luftfeuchte und die Lufttemperatur bestimmte. Anhand der Messungen kann kein ausgeprägtes moortypisches Mikroklima im Moor im Rahmen einer autochthonen Witterung nachgewiesen werden. Dies ist insbesondere anhand des divergierenden Verlaufs der Globalstrahlung ersichtlich. Diese wird durch lokale Wetterereignisse, wie eine kurzzeitige Bewölkung, beeinflusst. | ||
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| - | Vor dem Hintergrund einer generellen Unterscheidung des Moorklimas im Gegensatz zum Mikroklima mineralischer Standorte untersuchten FRAHM et al. (2012a) die Tageswerte der Lufttemperatur (2 m und bodennah), des Sättigungsdefizits, der potentiellen Verdunstung und der Nebelwahrscheinlichkeit an Moorstandorten im Vergleich zu DWD Stationen. Fazit dieser klimatischen Analyse ist, dass Tagesschwankungen im Moor in Hinblick auf eine DWD Differenzstation extremer sind. Dieses Ergebnis deckt sich nicht mit denen des Standortes des Mörickeluchs, da hier keine signifikanten Unterschiede zwischen den Messungen der absoluten Luftfeuchtigkeit und der Lufttemperatur in Bezug zu der DWD Referenzstation festgestellt werden konnten. Die kontroversen Ergebnisse können aus der unterschiedlichen Lage des Moores und der Vergleichsstationen des DWD liegen. In der Studie von FRAHM et al. (2012b) wurden 18 einzelne Moorstationen mit umliegenden DWD Stationen, welche auf einem organischen Boden positioniert sind, verglichen. Die DWD Station in Seehausen dagegen steht auf einem mineralischen Boden und befindet sich in einer Entfernung von 15 km zum Mörickeluch. Trotzdem ergeben sich bei den Messungen im Mörickeluch beinahe keine Unterschiede zwischen dem Moorstandort und der DWD Station, während bei FRAHM et al. auffällig ist, dass die Tagesschwankungen der Lufttemperatur der DWD Station geringer sind, als im Moor. Es wird dennoch für nächste Messungen konstatiert, dass mit einem Abstand von 15 km die DWD Station aufgrund einer potenziell unterschiedlichen Großwetterlage einen ungeeignerten Vergleichswert zu den AWS im Mörickeluch darstellen kann. Daneben sind die unterschiedlichen Messergebnisse auf die unterschiedliche Messzeit (2009 bis 2011) und die Messhöhe von 2 m anstatt 3 m zurückzuführen. In Bodennähe ist der Energieumsatz stark von der Erdoberfläche abhängig (UNI FREIBURG 2015). | ||
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| - | Auch HOJDOVÁ et al. (2005) stellen fest, dass die höchste tägliche Lufttemperatur im Gegensatz zu einem Wald- und Lichtungsstandort im Sumpfmoor aufzufinden ist. Dieses Ergebnis deckt sich weiterhin nicht mit den Messungen im Mörickeluch, da keine eindeutigen Unterschiede zwischen der DWD Station und dem Moorstandort aufgrund des Einflusses der Großwetterlage aufzuweisen sind. Um mikroklimatische Aussagen treffen zu können, ist die Messdauer im Mörickeluch mit 12 Stunden zu gering, um Bedingungen, wie eine autochthone Witterung vorzufinden. Die mikroklimatischen Messungen von HOJDOVÁ et al. (2005) dauerten hingegen zwei Jahre, wobei die Lufttemperatur in einer Höhe von 2 m aufgenommen wurde und der Messort mit 624 km einen anderen geographischen Raum als das Mörickeluch aufzufinden ist. | ||
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| - | Bei der Untersuchung des Lufttempraturtagesgangs auf einer Feuchtwiese von HURYNA et al. (2013) stellte sich heraus, dass sich keine signifikanten Unterschiede zu Refenzstandorten zeigen. Da hier jedoch Klimadaten einer Feuchtwiese betrachtet worden sind, kann man die Ergebnisse nicht unmittelbar auf die Messungen im Mörickeluch übertragen, da sie je nach Wasserhaushalt und -chemie, Boden- oder Sedimentbeschaffenheit und Pflanzenarten anderen Einflüssen der Standorteigenschaften unterliegen (BMLFUW 2015). | ||
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| - | ====== Schlussfolgerung ====== | ||
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| - | Durch Betrachtung einer Tagesmessung (12 Stunden) der absoluten Luftfeuchte und Lufttemperatur im Moorstandort Mörickeluch wurde im Vergleich zur DWD Referenzmessung festgestellt, dass die vorherrschenden Bedingungen im Moor keine geringere Amplitude der Lufttemperatur und -feuchte hervorrufen. Weitere Messungen sind nötig, um festzustellen, ob dies lediglich an der geringen Größe des Mörickeluchs (11 ha) liegt oder ob das Mikroklima in Mooren allgemein stark durch die Großwetterlage determiniert wird. Es wird angenommen, dass die Großwetterlage die gemessenen Klimaelemente beeinflusst. Dies zeigt der Verlaufseinbruch der Globalstrahlung um 12:00 Uhr und ist ein Hinweis darauf, dass sich ein typisches Mikroklima aufgrund einer vorherrschenden Bewölkung nicht einstellen kann und keine autochthone Witterung mit hohen Ein- und Ausstrahlungswerten vorlag, um ein typisches Mikroklima, wie etwa eine größere Amplitude des Lufttemperaturminimum und -maximum und höhere Luftfeuchtigkeit, im Moor zu messen. | ||
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| - | Insgesamt lassen sich jedoch nach der eingeschränkten Messdauer unter den gegebenen Umweltbedingungen noch keine Aussagen über ein typisches Mikroklima im Mörickeluch treffen, da Messfehler, Fehlertoleranzen sowie insbesondere das Fehlen einer autochthonen Wetterlage ein großes Gewicht haben. Deshalb wird empfohlen bei weiteren mikroklimatischen Untersuchungen auf einen längeren Messzeitraum zu achten, um Rahmenbedingungen, wie das Vorherrschen einer autochthonen Wetterlage zu erreichen und spezifische Standortparameter, wie eine Vegetationkartierung und eine Messung des Grundwasserpegels mit einzubeziehen, um dessen Einfluss auf die Lufttemperatur und absolute Luftfeuchtigkeit im Gegensatz zu einem Mineralbodenstandort zu charakterisieren. Ein Mikroklima wird auch durch die jeweiligen Bodeneigenschaften beeinflusst, da diese verschiedene thermische Zustände aufweisen (UNI TÜBINGEN 2008). Eine Referenzstation sollte daher in eine nahe, durch einen mineralischen Boden gekennzeichnete Umgebung aufgesstellt werden, um auch mögliche Diskrepanzen zwischen Großwetterereignissen auszuschließen. Durch einheitliche Messsysteme können auch die Fehlertoleranzen der Vergleichsmessungen besser bewertet werden. | ||
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