Echtzeitdaten neu auch vom Sämtisersee

Seit dem Abend des 20. Septembers sind Echtzeitdaten auch vom Sämtisersee verfügbar. Eine Sensoreinheit von Decentlab liefert in einer Frequenz von 2 Minuten Daten. Der Sensor wird tagsüber aktiv ventiliert, sodass eine hohe Genauigkeit der Messung erreicht wird.

Die Daten sind unter https://kaltluftseen.ch/samtisersee-aktuelle-messwerte/ verfügbar.

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Endlich zuverlässiger Datentransfer in La Chaux-d’Abel

Am 28. 12. 2018 wurde in La Chaux-d’Abel ein Messgerät von Decentlab installiert, welches über LoRaWAN (LPN-Netzwerk von Swisscom) in einem 2 Minutenintervall Daten übermitteln sollte. „Sollte“, weil das mit der Datenübermittlung eine Herausforderung war.

Die Station liegt in einer Senke (aus guten Gründen, es sollen ja möglichst tiefe Temperaturen registriert werden), das ist einem guten Empfang jedoch nicht zuträglich. Die Gateways, welche mit der Station kommunizieren, liegen zwischen 10 und 24 km entfernt, so dass ein genügend starkes Signal nur unregelmässig vorhanden war.

Ende Januar brach der Kontakt dann ganz ab.

Die roten Punkte zeigen die Standorte der Gateways, die Prozentzahlen geben an, welcher Anteil des Datentransfers über ein bestimmtes Gateway abgewickelt wurde. Der blaue Stern zeigt den Standort der Station in La Chaux-d’Abel.
Temperaturverlauf an der Station La Chaux-d’Abel von Ende Dezember 2018 bis Ende Januar 2019. Ab Mitte Januar sinkt die Rate der übertragenen Datenpakete, am 30. Januar wird letztmals ein Messwert empfangen.

Die Fehlersuche gestaltete sich aufwändig, war jedoch dank Unterstützung durch Herrn Jean Oppliger sowie die Firmen Decentlab und Swisscom schlussendlich erfolgreich.

Ein Ersatzgerät von Decentlab zeigte, dass der es sich um einen Defekt am Originalgerät handelte, darüber hinaus aber der Empfang des LoRaWAN-Signals trotz erhöht angebrachter Antenne nicht optimal war. (c) Bild: Jean Oppliger

Um die Empfangsqualität zu verbessern, konnte anfang September 2019 ein Indoor-Gateway installiert werden. Der Swisscom sei an dieser Stelle bestens dafür gedankt, dass dieses zu stark vergünstigten Konditionen bezogen werden konnte.

Bei dieser Gelegenheit wurde der Standort der Station nochmals etwas verschoben. Grundlage waren Vergleichsmessungen durch Jean Oppliger, der unweit der Station wohnt. Der neue Standort verspricht nochmals leicht tiefere Minima:

Neuer Standort der Station am Grenzzaun zwischen zwei Weiden.

Das Gateway hat die Empfangsqualität massiv verbessert und die Werte werden praktisch lückenlos übermittelt, wie unter https://kaltluftseen.ch/la-chaux-dabel-aktuelle-messwerte/ überprüft werden kann.

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Drohne + Datenlogger = Temperaturprofil

Für die Serie „Bergsommer – 7 Tage im Alpstein“ besuchten Stephanie Martina und Raphael Rohner vom Tagblatt Anfang Juni den Kaltluftsee von Hintergräppelen. Dabei ist eine gelungene Online-Reportage entstanden:

https://www.tagblatt.ch/ostschweiz/alpstein/froesteln-im-sommer-ein-abstecher-zum-kaeltesten-ort-der-ostschweiz-ld.1135926

Mit im Gepäck war eine Drohne und relativ spontan ist die Idee entstanden, einen kleinen Datenlogger an die Drohne anzubringen und auf diese Weise ein Temperaturprofil zu ermitteln. Professionell wird dies zum Beispiel durch die Firma Meteomatics in St. Gallen gemacht.

Unser Versuch hatte keine professionellen Ambitionen und kann allenfalls als Machbarkeitstest bezeichnet werden. Es begann mit ganz grundsätzlichen Problemen: Wie befestigt man einen Logger an einer Drohne ohne das passende Material? Die Suche in unserem Gepäck beförderte schlussendlich unter anderem ein Einhorn-Heftpflaster zu Tage, welches dann zur Fixierung des Datenloggers verwendet wurde:

Schon bald war die Drohne startklar und hob ab (der Messfühler unten an der Drohne ist knapp zu erkennen):

Der Logger hat die Temperatur im Sekundentakt aufgezeichnet. Zusammen mit den Positionsdaten der Drohne und den Bildern hat Raphael Rohner das folgende Video zusammengestellt:

Eine schöne Visualisierung, die Lust auf mehr macht!

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Überflutung der Station von Hintergräppelen

Die Senke von Hintergräppelen wird unterirdisch über einen Ponor (Schluckloch) entwässert. Wenn der Zufluss den Abfluss übersteigt, dann staut sich das Wasser und es bildet sich ein temporärer See aus. Dieses Phänomen ist bekannt und wurde im Mai 2009 durch Ivo Deininger bereits einmal im Bild festgehalten:

Senke von Hintergräppelen im Mai 2009. Regen und Schneeschmelze haben einen temporären See aufgestaut. © Ivo Deininger

Es ist ein grundsätzliches Dilemma bei der Messung in geschlossenen Senken: zuunterst ist es am kältesten, die Hochwassergefahr ist aber auch am grössten. Dementsprechend sind solche Überflutungen auch aus La Brévine oder aus der Combe des Amburnex bekannt.

Ende Mai 2019 sind im Alpstein über 100 mm Niederschlag bei einer Schneefallgrenze von über 2000 m gefallen. Nachdem der Echtzeitsensor zuerst ausgefallen ist, 1.5 Tage später jedoch wieder Lebenszeichen von sich gegeben hat, schien zuerst alles in Ordnung: Glück gehabt, wahrscheinlich ist der Wasserspiegel stark angestiegen und hat die Signalausbreitung behindert, ohne die Station jedoch zu überfluten (die Signalausbreitung hängt vom Abstand zur Oberfläche ab, hier lässt sich damit spielen: https://waviot.com/technology/nb-fi-range-calculator):

Wie ein Augenschein vor Ort ergeben hat, waren die Hoffnungen verfrüht: Im Rahmen einer Exkursion mit Studenten der Uni Wien zeigten sich am 29. Mai einerseits normale Winterschäden (Mast durch Schneedruck verbogen, Abspannung musste erneuert werden – durch tatkräftige Mithilfe von Prof. M. Dorninger und Studenten in kurzer Zeit erledigt!), andererseits ergoss sich beim Öffnen der Box, in welcher der Logger untergebracht ist, ein Schwall Wasser auf den Autor dieser Zeilen… Der Logger stand also tagelang unter Wasser, er hat dieses Waterboarding jedoch tatsächlich überlebt!

An diesem Tag entstanden die beiden folgenden Aufnahmen:

Ausmass des temporären Sees in der Senke von Hintergräppelen, aufgenommen am 29. Mai 2019. Die Obergrenze des Wassers wird durch die Unterkante des Schnees angezeigt.
Aufnahme der Messstation in der Senke. Gut sichbar ist die Vernässung des Bodens. Die Aufnahme entstand nach der Behebung der Winterschäden (Erneuerung Abspannung, Begradigung des Mastes).

Leider blieb die Verbindung zum Echtzeitsensor in den Folgetagen instabil. Ein erneuter Besuch in Hintergräppelen am 5. Juni zeigte den Grund:

Wasserschaden am Echtzeitsensor in Hintergräppelen, aufgenommen am 5. Juni.

Auch die Ventilation des Strahlungsschutzes der Loggermessung funktionierte an diesem Tag nicht mehr. Es muss daher davon ausgegangen werden, dass alle elektronischen Geräte der Messstation bis auf den Logger selber durch das Hochwasser zerstört wurden.

Wie lange die Behebung dieser Schäden dauert, ist noch unklar. Priorität hat dabei die Ventilation der Loggermessung, um bald wieder zuverlässige Temperaturwerte tagsüber zu erhalten. In zweiter Linie wird eine baldige Wiederaufnahme der Echtzeitmessungen angestrebt. Da das Projekt komplett privat finanziert ist, muss zuerst die Finanzierung sichergestellt werden – und diese kann mit einer Spende unter

unterstützt werden. Danke für die Mithilfe im voraus!

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Nachlese zum Februar 2019

Generell war der Februar 2019 aussergewöhnlich mild im Alpenraum. Langandauernde Hochdrucklagen haben dazu geführt, dass die Luft grossräumig abgesunken sind und sich starke Inversionen ausbilden konnten. Hintergräppelen war hierfür ein Paradebeispiel, wie der Temperaturverlauf der Hauptstation in der Senke im Vergleich mit der Nebenstation gut 35 über dem Kaltluftsee zeigt:

Temperaturverlauf von Hintergräppelen und Mittelberg im Februar 2019

Es traten drei Episoden mit persistenten Kaltluftseen auf: die Inversion wurde dabei über Tage hinweg nicht mehr aufgelöst.

Zwei Ereignisse sollen dabei hervorgehoben werden. Am Morgen des 7. Februars wurde die Inversion innerhalb von kürzester Zeit aufgelöst:

Von 19 UTC des Vorabends bis um 3 UTC (4 Uhr Lokalzeit) verharrte die Temperatur unten in der Senke um -25 °C. Bis um 6 UTC war anschliessend ein langsamer Temperaturanstieg bis auf knapp -19 °C zu verzeichnen, bevor der stärker werdende Höhenwind in die Senke durchgriff und die verbliebene Kaltluft innerhalb von 20 Minuten ausräumte und die Temperatur auf +1 °C ansteigen liess. Über den gesamten Tag wurde eine Amplitude von 30.2 Grad verzeichnet.

Zwischen dem Abend des 12. und dem Morgen des 19. Februars hat sich die Inversion über Hintergräppelen während fast 6 Tagen nicht mehr aufgelöst. Kurz vor Sonnenaufgang am 17. Februar wurde die bisher stärkste Inversion registriert: Auf einer Höhendifferenz von 75 m trat ein Temperaturunterschied von gut 30 Grad aus:

Gut zu beobachten war in dieser Periode auch ein starker Strahlungsfehler: Der Echtzeitsensor in Hintergräppelen ist nicht aktiv ventiliert, die Loggermessung hingegen schon. Jahreszeitlich ist im Spätwinter und im Frühjahr, wenn die Stärke der Sonneneinstrahlung zunimmt und die Albedo durch den Schnee hoch ist, das Potential für grosse Strahlungsfehler am grössten. In der obenstehenden Darstellung zeigt sich, dass in der kurzen Zeit vor dem Mittag, wenn die Sonne auf den Grund der Senke einfällt, die Differenz zwischen ventilierter und unventilierter Temperaturmessung Werte von bis zu 10 Grad annehmen kann.

Vergleicht man die monatliche Darstellung der Quantile der Inversionsstärken in Hintergräppelen, so zeigt sich, dass der Februar 2019 in der kurzen Messreihe eine besondere Stellung einnimmt:

Was die Extremwerte betrifft, war der Monat in Hintergräppelen nicht spektakulär: am 6.2. wurde ein Monatsminimum von -30.2 °C registriert. Wesentlich interessanter ist der Monatsmittelwert von -8.5 °C: Man muss bis zum Jungfraujoch aufsteigen, um ausserhalb von Kaltluftseen einen vergleichbar tiefen Monatsmittelwert zu finden (vgl. z.B. Klimabulletin Februar 2019 von MeteoSchweiz).

Monatstabelle Hintergräppelen Februar 2019
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Extrem milde Witterung im Februar – aber nicht überall…

Seit einer guten Woche prägt hoher Luftdruck das Wetter über dem Alpenraum und läge in den Alpen nicht überdurchschnittlich viel Schnee, man würde sich mitten im Frühling wähnen. In Berglagen lagen die Temperaturen der vergangenen Tage 7 bis 10 Grad über den Werten, welche in dieser Jahreszeit zu erwarten wären, wie im heutigen Blog von MeteoSchweiz gezeigt wird: Dorit verlässt uns….

Demgegenüber waren die Abweichungen der Temperatur von der Norm in Tallagen deutlich geringer: eine sehr trockene Luftmasse hat dazu geführt, dass die Abstrahlungsbedingungen in der Nacht außerordentlich gut waren und die Temperaturen stark absinken konnten, während sie in der Höhe permanent mild blieben.

In gut funktionierenden Kaltluftseen wie in Hintergräppelen war von der milden Luft nichts zu spüren: vom 13. bis zum 18. Februar wurden täglich Minima von unter -20 °C (am 17. gar -25.8 °C) gemessen und die Tagesmittelwerte blieben zwischen -14 und -17 °C.

Noch nicht ganz klar ist, wie hoch die Temperatur tagsüber anstieg: Der Sensor (im Bild unten rechts zu sehen), welcher in Echtzeit Daten registriert und übermittelt (vgl. aktuelle Daten von Hintergräppelen), wird nicht aktiv belüftet und weist deshalb um die Mittagszeit, wenn die Sonne kurz über den Horizont steigt, einen Strahlungsfehler von mehreren Grad auf. So ist es nicht ausgeschlossen, dass in dieser Periode die Temperatur ganztags unter 0 °C geblieben ist. Gewissheit wird erst nach dem Auslesen der Loggerdaten herrschen: Dieser Sensor (im Bild unten links zu sehen) wird zwangsbelüftet und der Strahlungsfehler wird so minimiert.

Nahaufnahme der Sensoren der Messstation in Hintergräppelen. Links: aktiv ventiliertes Strahlungsschutzgehäuse des Datenloggers, rechts das natürlich ventilierte Strahlungsschutzgehäuse der Echtzeitdaten-Sensors. Besonders bei Schnee auf dem Boden und gleichzeitiger Sonnenstrahlung kann letzterer um mehrere Grad zu hoch messen.

In der Nacht vom 18. auf den 19. Februar hat der Wind in der Höhe deutlich angezogen und die Temperatur ist noch in der Nacht zwischenzeitlich gegen +5 °C angestiegen…

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Neue Station mit Echtzeitmessung in La Chaux-d’Abel

Am 28. Dezember wurde in der Nähe des Hochmoores von La Chaux-d’Abel im Berner Jura eine neue Messstation aufgestellt.

Seit Mitte Juli 2018 wurden bereits Testmessungen durchgeführt und am 12. Dezember konnte das bisherige Minimum von -23.9 °C registriert werden. Dieser Wert liegt um fast 4 Grad tiefer als das Minimum, welches gleichentags in La Brévine registriert wurde (vgl. z.B. MeteoSchweiz-Blog „Herrlich frisch“ vom 12. Dezember 2018).

Die Station konnte mit Unterstützung der Firmen Decentlab (Sensorik) und Barani Design (Strahlungsschutz) realisiert werden – vielen Dank hierfür!

Link zur Gebietsbeschreibung: https://kaltluftseen.ch/la-chaux-dabel/

Link zu den aktuellen Messdaten: https://kaltluftseen.ch/la-chaux-dabel-aktuelle-messwerte/

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Fairplay im Feld – ein Verhaltenskodex

Die Freunde der gepflegten Kälte können je nach Wohnort lange warten, bis die Wetterlage den eigenen Wünschen entspricht. So halten sie es zwangsläufigerweise mit dem Sprichwort „Wenn der Berg nicht zum Propheten kommt, geht der Prophet zum Berg“ und gehen dort hin, wo die Kälte ist.

Extrem tiefe Temperaturen sind an bestimmte topographische Voraussetzungen gebunden: Sie treten – günstige meteorologische Bedingungen vorausgesetzt – in abflusslosen Senken auf.

Die Forschung in Kaltluftseen bringt es also mit sich, dass sie standortgebunden ist – und diesen speziellen Orten muss man Sorge tragen und möglicherweise auftretenden Konflikten vorausschauend aus dem Weg gehen:

  • Wir bewegen im Feld auf fremdem Grund und Boden – aus diesem Grund ist eine gute Einvernahme mit der Eigentümerschaft eine Selbstverständlichkeit. Weiterhin sind Nutzungsbeschränkungen, welche sich durch Schutzzonen ergeben, zu respektieren.
  • Zwar ist die Community der Forschenden in Kaltluftseen sehr überschaubar – die Erfahrung zeigt jedoch, dass die wirklich vielversprechenden Orte eine gewisse Anziehungskraft ausüben. Eine gegenseitige Rücksichtnahme und ein angemessener Informationsaustausch würde eigentlich zum guten Ton gehören.

Leider zeigt es sich aus eigener wie auch aus der Erfahrung von Kollegen im Ausland, dass es private Gruppen gibt, welche diese Gepflogenheiten ignorieren oder sogar bewusst dagegen verstossen.

Aus diesem Grund ist ein Verhaltenskodex entstanden, welcher als Leitlinie bzw. als gute Praxis für das eigene Verhalten gelten soll. Neben Forscher-Kollegen aus Rumänien und den Niederlanden hat sich erfeulicherweise auch die Agenzia Regionale per la Prevenzione e Protezione Ambientale del Veneto (ARPAV), welche im Veneto ein ganzes Netz von Messstellen in Dolinen betreibt (www.arpa.veneto.it/temi-ambientali/climatologia/progetti/depressioni-fredde1), zu dessen Einhaltung verpflichtet.


Der Verhaltenskodex ist unter https://kaltluftseen.ch/verhaltenskodex/ in einer deutschen Übersetzung vorhanden. Wegen der internationalen Abstützung ist die englische Version massgebend:

Wer Feldforschung in Kaltluftseen betreibt und mit dem Wortlaut des Verhaltenskodex einverstanden ist, wird ermutigt, sich unter info@kaltluftseen.ch zu melden. Anregungen und Verbesserungsvorschläge sind selbstverständlich willkommen!

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Der Einfluss des Hochnebels auf die Temperatur

Der Vergleich von Hintergräppelen und der Glattalp zeigen den Einfluss der Bewölkung und des Hochnebels auf den Temperaturverlauf.

Das Webcambild von iltios.roundshot.com von gestern Abend zeigt, dass Hintergräppelen von zwei Seiten in die Zange genommen wird. Einerseits ziehen mittelhohe Wolkenfelder auf und die Hochnebelobergrenze liegt nur noch knapp unterhalb der Höhe von Hintergräppelen:

Quelle: iltios.roundshot.com

Der Aufzug der mittelhohen Wolken geschah nicht nur über dem Obertoggenburg, sondern auch in der Zentralschweiz. Entgegen dem üblichen Tagesgang stiegt die Temperatur im Verlauf des Abends somit an, wie auf dem Temperaturverlauf gut zu sehen ist:

(c) Daten Glattalp: ebs.swiss

Noch vor Mitternacht klarte es dann wieder auf – zumindest über der Glattalp und ein starker Temperaturrückgang setzte ein. Über dem Obertoggenburg blieb Hochnebel übrig, wobei die Obergrenze höher als die Alp Hintergräppelen lag. Zwischen 2 und 5 Uhr verzog er sich und nun setzte auch in Hintergräppelen ein Temperaturrückgang ein, bevor er dann zwischen 5 und 7 Uhr nochmals hineinschwappte. Nachvollziehen lässt sich dies übrigens gut mit dem „Nebelcheck“ unter kachelmannwetter.ch. Nach Sonnenaufgang war der Hochnebel wieder verschwunden, wie wiederum die Webcam auf dem Iltios zeigt und der Hochnebel lag knapp unterhalb des Niveaus der Alp Hintergräppelen:

Quelle: iltios.roundshot.com

Der Hochnebel hatte also einen wesentlichen Einfluss auf die Minima. Dieses betrug auf der Glattalp -30.2 °C, auf der Alp Hintergräppelen lag dieses bei -20.2 °C.


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Erstmals -30 °C in dieser Saison in Hintergräppelen

Heute Morgen wurde in Hintergräppelen erstmals in diesem Winter die Marke von -30 °C unterschritten. Am Datenlogger wurde ein Wert von -30.7 °C registriert. Dieser Wert ist derjenige, welcher für Analysen und Auswertungen verwendet wird.

Mittels Handmessung konnten noch tiefere Werte ermittelt werden:

Immer wieder faszinierend ist der Reifansatz, welcher mit fortschreitender Dauer immer mächtiger wird:

Das Schluckloch, welches die Senke entwässert, ist jedoch viel reizvoller als das leicht unterkühlte Antlitz des Autors, zumal es sich im schönsten Eisgewand präsentierte:

Der Wert auf dem Handmessgerät von -31.2 °C im ersten Bild ist nicht unter Standardbedingungen zustande gekommen. In die Statistik geht schlussendlich der Wert ein, welcher vom Datenlogger registriert wurde, dieser ist so aufgestellt, dass die Messbedingungen den Vorgaben der WMO möglichst nahe kommen. Das Tagesminimum wurde um 07:40 Lokalzeit gemessen und betrug -30.7 °C:

Monatstabelle Hintergräppelen Dezember 2018

In der untenstehenden Verlaufsgraphik ist neben der Temperatur der Hauptstation in der Senke zusätzlich die Temperatur der Nebenstation über der Senke am Mittelberg aufgetragen. Die Ausbildung des Kaltluftsees begann am Nachmittag des 11. Dezembers. Gut zu sehen ist auch, dass sowohl in der Nacht vom 11. auf den 12. Dezember als auch in der darauf folgenden Nacht der Temperaturrückgang nicht störungsfrei verlief und somit noch tiefere Minima verhindert wurden. In der ersten Nacht bildete sich eine Inversion von maximal 18 Grad aus, in der zweiten Nacht sogar von über 20 Grad.


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