Seit dem Jahr 1967 betreibt das Meteorologische Institut der Universität Hamburg
am 300 m hohen Sendemast des Norddeutschen Rundfunks (NDR) in
Hamburg-Billwerder eine meteorologische Messanlage. Im Jahr 1994 wurde die
inzwischen veraltete Anlage abgebaut und an ihrer Stelle eine mit modernen
Messgeräten bestückte Anlage neu errichtet. Die Gesamtanlage besteht aus zwei
Masten: dem 300 m hohen Hauptmast auf dem NDR-Gelände und einem 12 m hohen Mast
in etwa 170 m Entfernung auf einer Wiese.
Der Wettermast Hamburg befindet sich im Stadtteil Billwerder, etwa 8 km
südöstlich der Innenstadt
(Stadtplan).
Die geografischen Daten des großen 300 m-Mastes sind
53° 31' 09,0'' N und 10° 06' 10,3'' O,
die des 12 m-Mastes 53° 31' 11,7'' N und 10° 06' 18,5'' O.
Der Standort liegt nur
etwa 30 cm über Normalnull (NN), so dass man die Höhe eines Messgerätes über
Grund gleichsetzen kann mit der Höhe über NN.
Die Umgebung des Geländes ist gekennzeichnet durch eine Mischung aus landwirtschaftlich genutzter Fläche, Brach- und Spülflächen, lockerer Besiedlung dörflichen Charakters sowie, hauptsächlich im Westen, ausgedehnter Industrieanlagen mit überwiegend niedriger Bebauung. Insgesamt herrschen also für meteorologische Messungen, insbesondere des Windes, günstige Bedingungen.
Der 300 m hohe Hauptmast besitzt in sechs Höhen (50, 70, 110, 175, 250 und 280 m) begehbare Plattformen, die bis 250 m mit einem Aufzug, danach mit einer Steigeleiter im Mast zu erreichen sind. An den Plattformen sind in Süd-Richtung etwa 4 m lange, einschwenkbare Ausleger montiert, an denen wiederum die meteorologischen Messgeräte befestigt sind. Die Messungen finden somit in einem Abstand von ungefähr 6 m vom Mastmittelpunkt statt, wobei der Mast selbst einen Durchmesser von 2 m hat. Alle Messplattformen (außer der 70 m-Plattform) sind gleich bestückt: In einem strahlungsgeschützten und zwangsbelüfteten Rohr werden die Lufttemperatur (Platinwiderstandsthermometer) und die relative Feuchte (kapazitiver Feuchtesensor „Humicap“) gemessen. Windgeschwindigkeit und -richtung sowie die turbulenten Flüsse werden mit Ultraschallanemometern gemessen (siehe auch unten). Auf der 110 m-Plattform befindet sich zudem ein Taupunktspiegel für Vergleichsmessungen der Feuchte.
Der 12 m hohe Gittermast auf der Wiese ist mit folgenden Messgeräten bestückt: In 10 m Höhe befindet sich die gleiche Ausrüstung wie auf den Messplattformen des 300 m-Mastes (Temperatur, Feuchte, Wind, Turbulenz). In 2 m Höhe werden ebenfalls in einem strahlungsgeschützten und zwangsbelüfteten Rohr die Lufttemperatur und die Feuchte gemessen. Aus dieser Höhe blickt auch ein Infrarotstrahlungsthermometer auf die Wiese zur Messung der Oberflächentemperatur. Auf der Spitze des 12 m-Mastes sind zwei Strahlungsmessgeräte zur Messung der aus dem oberen Halbraum einfallenden kurzwelligen Strahlung (Globalstrahlung) und langwelligen Strahlung angebracht.
Im Jahre 2000 wurde die Ausrüstung auf beiden Masten um Turbulenzmessgeräte (Ultraschallanemometer/-thermometer USAT) erweitert. Sie sind auf der Spitze des 12 m-Mastes und an den Auslegern in 50, 110, 175 und 250 m Höhe am Hauptmast montiert. Mitte 2010 wurde ein weiteres Gerät auf der 280 m-Plattform installiert. Die Ultraschallanemometer/-thermometer messen neben der mittleren Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Temperatur auch die turbulenten Schwankungen der drei Windkomponenten und der Temperatur. Aus letzteren werden unter anderem die turbulenten vertikalen Impulsflüsse und der fühlbare Wärmefluss berechnet. Aus den mit einer Messfrequenz von 20 Hz eintreffenden Windgeschwindigkeiten werden außerdem die kurzzeitigen Windspitzen berechnet (als maximales 3-Sekunden-Mittel).
Die Ultraschallanemometer haben zudem die zuvor eingesetzten Schalensternanemometer und Windfahnen ersetzt.
Die Sendeeinheit eines Szintillometers befindet sich in 50 m Höhe und ist Richtung Geomatikum gerichtet, wo sich in 10 km Entfernung der Empfänger befindet. Das Szintillometer misst so die vertikalen turbulenten Wärmeflüsse über der Stadt und nebenbei auch die Windgeschwindigkeitskomponente quer zur Messstrecke.
In der Messhütte am Fuße des Hauptmastes befindet sich das Barometer zur Messung des Luftdrucks. Neben der Hütte befinden sich Geräte zur Niederschlags- und Wolkenmessung.
Der Niederschlagsmesser registriert nach dem Kippwaagenprinzip die Menge gefallenen Niederschlags mit einer Auflösung von 0,1 mm. Der Niederschlagsmesser ist im Winter beheizbar und kann somit auch Schneefall mesen.
Der genauen zeitlichen Registrierung von Niederschlag dient ein Niederschlagsdetektor, der die einzelnen Regentropfen zählt, die durch eine Messfläche von etwa 12 cm × 3 cm fallen. Er gibt jede Minute lediglich eine 1 (Niederschlag) oder eine 0 (kein Niederschlag) aus.
Ein Höhenprofil der Niederschlagsintensität erhalten wir seit Mitte 2008 mit einem Mikroregenradar. Dieses registriert in 35-Meter-Stufen bis auf 1000 m Höhe Regenrate, Flüssigwassergehalt und Fallgeschwindigkeit der Regentropfen.
Das Ceilometer misst aus der Laufzeit eines an Wassertröpfchen (z. B. in Wolken) reflektierten Infrarotlaserstrahls die Höhe der Wolkenuntergrenze.
Die zentrale Aufzeichnung aller Messdaten erfolgt auf Rechnern in der Messhütte. Die meisten Messdaten werden sekündlich abgefragt und zurzeit über 1 Minute gemittelt. Nur die Minutenmittel werden routinemäßig gespeichert. Die Turbulenzmessgeräte haben eine Messfrequenz von 20 Messungen pro Sekunde, die turbulenten Flüsse werden zurzeit für Zeitintervalle von 1 und 5 Minuten berechnet und gespeichert. Die aufgezeichneten Daten werden per DSL alle 15 Minuten in das Geomatikum übertragen und dort für das Internet und die Anzeige an einem Display im Fahrstuhlraum im 16. Stock aufbereitet und auch archiviert.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über alle Messgrößen und Messhöhen. Insgesamt umfasst die meteorologische Messanlage etwa 30 unabhängige Messgeräte.
Messgröße Höhe in Meter ------------------------------------------------- Temperatur 2 10 50 70 110 175 250 280 Relative Feuchte 2 10 50 110 175 250 280 Taupunkt 110 Wind u. Turbulenz 10 50 110 175 250 280 Globalstrahlung 12 Infrarotstrahlung 12 Luftdruck 2 Niederschlagsmenge 2 Niederschlagsdauer 1 Oberflächentemperatur 0 Wolkenuntergrenze 30 bis 7500 Mikroregenradar 35 bis 1050 Szintillometer 50 Wetterkamera (Webcam) 50Fotos: Ingo Lange