Wasserdampf - MeteoSchweiz

Zitiervorschlag: Seiz, G., Foppa, N., 2007. Nationales Klima-Beobachtungssystem (GCOS Schweiz).
Publikation des Bundesamtes für Meteorologie und Klimatologie, MeteoSchweiz und ProClim, 92 S.
2.7
Wasserdampf
Vertikalprofile der wichtigsten Atmosphären-Parameter (Temperatur, Luftdruck, Wind, Wasserdampf) sind neben den bodennahen
Messungen für das Klimamonitoring von entscheidender Bedeutung. Sie erlauben es, Klimasignale in verschiedenen Schichten
der Atmosphäre zu untersuchen. Der Wasserdampf als natürliches
Treibhausgas ist in diesem Kontext besonders interessant.
Messungen Schweiz
§
24
Gesetzliche Grundlagen
Gemäss Bundesgesetz über die Meteorologie und Klimatologie (MetG, SR 429.1) ist
der Bund verpflichtet, auf dem Gebiet der
Schweiz dauernd und flächendeckend meteorologische und klimatologische Daten
zu erfassen. Des Weiteren beteiligt er sich
an Erfassung, Austausch und Auswertung
von internationalen meteorologischen und
klimatologischen Daten. Zudem sorgt er für
die Bereitstellung von klimatologischen Informationen sowie für die Umsetzung von
Massnahmen als Beitrag zur langfristigen
Sicherung einer gesunden Umwelt. Für diese
Aufgaben ist das Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz zuständig (MetV, SR 429.11).
Die Schweiz verfügt seit 1942 über eine permanente Radiosondierungsstation in Payerne,
welche von MeteoSchweiz betrieben wird. Der
tägliche Betrieb mit zwei Sondierungen pro Tag
wurde 1954 begonnen. Heute werden mittels der vier täglich gestarteten Ballonsonden
zweimal täglich Luftdruck, Temperatur, relative
Feuchte und Windrichtung /-geschwindigkeit
und zweimal täglich nur Windrichtung /-geschwindigkeit kontinuierlich bis in eine Höhe
von ca. 33 km gemessen. Eine Ausnahme ist
die Luftfeuchtigkeit, welche bis ca. 12 km Höhe
bestimmt wird. Dreimal wöchentlich wird zusätzlich eine Ozonsondierung (‡ 2.8 Ozon)
durchgeführt. Zur Kontrolle und Vervollständigung der Feuchteprofile wurden ab 1999 versuchsweise parallele Sondierungen mit dem
Taupunktspiegel-Hygrometer « SnowWhite»
begonnen. Diese werden seit 2001 etwa einmal monatlich durchgeführt.
Seit 2000 ist in Payerne ein Windprofiler installiert, der die vertikalen Windverhältnisse bis in
eine Höhe von ca. 5 km kontinuierlich aufzeichnet. Der Windprofiler ist Teil des Europäischen
Windprofiler Messnetzes CWINDE. Für die kontinuierliche Aufzeichnung der vertikalen Verteilung der Temperatur und des Wasserdampfes
werden momentan weitere passive und aktive
Fernerkundungsgeräte (Mikrowellen-Radiometer, Lidar) getestet und anschliessend operationell installiert. Diese Fernerkundungsdaten
können in Zukunft ebenfalls für klimatologische Auswertungen verwendet werden.
Am Institut für angewandte Physik ( IAP ) der
Universität Bern existiert ein Kompetenzzentrum für die Erforschung des Wasserdampfes
in der Atmosphäre. Dafür wurde 2006 ein
neues Observatorium in Zimmerwald bei Bern
gebaut. Dort werden Mikrowellen- Radiometer, GPS-Empfänger und Sonnenphotometer
Zitiervorschlag: Seiz, G., Foppa, N., 2007. Nationales Klima-Beobachtungssystem (GCOS Schweiz).
Publikation des Bundesamtes für Meteorologie und Klimatologie, MeteoSchweiz und ProClim, 92 S.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
Die lange und qualitativ hochwertige Radiosondierungs-Messreihe von Payerne bildet eine
wichtige Grundlage für die Erfassung der vertikalen Verhältnisse in der Atmosphäre. Auswertungen sind ab 1948 (eine Sondierung pro
Tag) bzw. 1954 (zwei Sondierungen pro Tag )
möglich.
An der Universität Bern existiert eine weltweit
einmalige Datenreihe über den integrierten
Wasserdampfgehalt seit 1994. Wasserdampfprofile in der Stratosphäre werden seit 2003
im Rahmen von GAW und NDACC ( Network
for the Detection of Atmospheric Composition
Change) operationell bestimmt. WasserdampfDaten der ganzen Schweiz werden in einer eigens geschaffenen Datenbank, STARTWAVE,
im Rahmen von NCCR-Klima zur Verfügung gestellt. Der totale Wasserdampfgehalt wird seit
1999 mittels Auswertungen von GPS-Signalen
zuerst versuchsweise im Rahmen von COST-716
und seit 2006 operationell für die AGNES-Stationen von swisstopo abgeleitet.
Radiosondierung Payerne 1967 − 2006
Temperaturen und geopotentielle Höhen der Mitternachtssondierungen von Payerne (1967-2006). Das
20hPa
Startdatum der Auswertungsperiode entspricht dem
Beginn der Ozonsondierungen (‡ 2.8 Ozon). Die ge-
50hPa
Druckniveau [hPa]
glätteten relativen Abweichungen von den langjährigen Mittelwerten sind ohne Einheiten für 8
100hPa
Druckniveaus zwischen 800 m und 26 500 m Höhe
dargestellt. Die abgebildeten Zeitreihen sind ab 1992
200hPa
(vertikale Linie) homogen (Aschwanden et al., 1996).
300hPa
Homogenisierungen der Payerne-Sondierungen sind
in Häberli (2006) und Haimberger (2007) zu finden.
500hPa
Sie zeigen eine langjährige Abkühlung in der Stratosphäre, sowie eine Erwärmung in der Troposphäre.
700hPa
atmosphärische beobachtungen
Temperatur und geopotentielle Höhe auf acht Druckniveaus
Sie vervollständigen die Trendresultate aus den
Schweizer Bodenmessungen und sind kohärent mit
925hPa
den Resultaten aus den Satellitenbeobachtungen.
Das weltweite Radiosondennetz ist das einzige Beo-
1970
Temperatur
1980
1990
Geopotentielle Höhe
2000
bachtungssystem, welches die freie Atmosphäre seit
mehr als 60 Jahren überwacht.
Internationale Einbettung
Stationen mit Messungen der freien Atmosphäre.
Rot: Payerne. Blau: Bern und Zimmerwald.
eingesetzt. Wind-, Temperatur- und teilweise
Feuchtemessungen werden auch im Rahmen
des Aircraft Meteorological Data Reporting
(AMDAR ) auf den meisten Linienflugzeugen
durchgeführt. Zudem werden auf Satelliten
Sounder-Instrumente installiert, mit welchen
im Infrarot- und/oder Mikrowellenbereich Temperatur- und Feuchteprofile bestimmt werden
können.
Payerne gehört zu den Regional Basic Climatological Network ( RBCN ) Stationen, welche
die Sondierungen auf Tages- und Monatsbasis
an die WMO übermitteln. Etwa 150 der 800
aerologischen Stationen weltweit sind Teil des
GCOS Upper Air Network (GUAN ) und erfüllen höhere Qualitätsansprüche, um das Klima
langfristig zu überwachen. Die Station Payerne
gehört neu ab 1. Januar 2008 zum GUAN. Zudem ist geplant, ausgewählte GUAN-Stationen
mit einer breiteren Instrumentierung als Referenznetz (GCOS Reference Upper Air Network
GRUAN ) zu betreiben. Payerne gehört zur
Liste der potentiellen GRUAN-Stationen. Die
Payerne-Radiosondierungen werden an die
GUAN Monitoring Zentren beim ECMWF in
Reading, UK, und dem Hadley Center in Exeter,
UK, übermittelt. Die Daten werden im Integrated Global Radiosonde Archive des National
Climatic Data Center ( NCDC) in Asheville, USA,
archiviert. Die Stratosphärischen Wasserdampfprofile des IAP sind im globalen NDACC-Datensatz zusammen mit mehr als 70 Messstationen
integriert.
Ressourcenbedarf
Der Betrieb der Radiosondierungs-Station in
Payerne ist innerhalb des gesetzlichen Auftrags
von MeteoSchweiz als gesichert zu bezeichnen.
Zudem ist der Betrieb der Fernerkundungsgeräte mittelfristig durch Projektfinanzierungen
gesichert.
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http://www.meteoschweiz.ch/web/de/services/datenportal/messnetze.html