Die Erfassung des Sonnenscheins
  
  Die beiden Hochdruckgebiete NORBERT und ONNI sorgten in den letzten 
  Tagen bundesweit für ausgiebigen Sonnenschein und sommerliche 
  Temperaturen. An den Wetterstationen des Deutschen Wetterdienstes 
  wurde häufig die maximal erreichbare tägliche Sonnenscheindauer 
  aufgezeichnet. Die Sonnenscheindauer gehört zwar nicht zu den 
  wichtigsten meteorologischen Basisgrößen, sie wird aber zumindest in 
  Deutschland flächendeckend erhoben. 
  
  
  
  Vom Ende des 19. Jahrhunderts bis etwa zur Jahrtausendwende 
  verwendeten die meteorologischen Institute zur Messung der 
  Sonnenscheindauer häufig den sogenannten Sonnenscheinautographen nach
  Campbell-Stokes (auch als Thermograph bekannt). Dessen Konstrukteur, 
  John Francis Campbell (1821-1885, geboren in Edinburgh, gestorben in 
  Cannes), war ein schottischer Forscher, der sich mit Fragestellungen 
  aus vielen verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen 
  auseinandersetzte. Sein Herzblut investierte er aber besonders in die
  Untersuchung keltischer Bräuche und Lebensweisen.
  
  
  
  Davon abgesehen konstruierte er im Jahre 1853, getrieben durch 
  bereits in seinen Jugendjahren entwickelten Forscherdrang, das erste 
  Messgerät zur Aufzeichnung des Sonnenscheins. Kurz darauf stieg das 
  wissenschaftliche Interesse an Campbells Erfindung deutlich an, da 
  unter anderem er selbst vermutete, dass der Choleraausbruch in London
  um 1854 mit den damals herrschenden meteorologischen Bedingungen 
  zusammenhängen hätte können. Um eine solche Abhängigkeit untersuchen 
  zu können, wurden die meteorologischen Observationen ausgebaut und 
  erstmals auch systematisch die Sonnenscheindauer aufgezeichnet.
  
  
  
  Der zweite Namensgeber der Erfindung, der herausragende Mathematiker 
  und Physiker Sir George Gabriel Stokes (1819-1903), führte bis zum 
  Jahre 1880 Modifizierungen an der ursprünglichen Apparatur durch. 
  Neben dieser Ingenieurarbeit erwarb sich der Ire große Verdienste 
  unter anderem in der Fluiddynamik, deren mathematischen und 
  physikalischen Zusammenhänge stark in die theoretische Meteorologie 
  hineinwirkt. Jedem Studierenden der Meteorologie dürften die 
  Gleichungen nach Navier-Stokes ein Begriff sein. Der seit dieser Zeit
  nur leicht veränderte Sonnenscheinautograph besteht aus einer 
  Glaskugel, die mit einer variabel einstellbaren Neigung in Richtung 
  Sonnenbahn ausgerichtet ist (auf der Nordhalbkugel in Richtung 
  Süden). Die Kugel ist umgeben von einer konzentrischen Kugelschale, 
  in der ein Registrierstreifen aus Spezialpapier eingeschoben wird. 
  Dieser Streifen, der zur besseren Auswertung mit einer Zeitskala 
  bedruckt ist, befindet sich dabei genau im Brennpunkt der Glaskugel. 
  Folgerichtig hinterlassen die gebündelten Sonnenstrahlen eine 
  Brennspur auf dem Papier (Brennglaseffekt).
  
  
  
  Allerdings gibt es besonders in den mittleren und höheren Breiten das
  Problem, dass sich der Sonnenstand sowie die Zugbahn der Sonne im 
  Jahresverlauf stark ändert. Daher werden zur Aufzeichnung der 
  Brennspur verschieden gekrümmte Papierstreifen verwendet, die zudem 
  in unterschiedlichen Positionen auf der Kugelschale angebracht sind. 
  Insgesamt ergeben sich drei unterschiedliche Papierformate: eines für
  niedere Sonnenbahnen (Winter), ein zweites für den Sommer sowie ein 
  drittes für die Übergangsjahreszeiten. Genau um diese Anpassungen hat
  sich George Gabriel Stokes verdient gemacht. [Literatur: 
  Sanchez-Lorenzo, A. et. al. (2013): New insights into the history of 
  the Campbell-Stokes sunshine recorder; in: Weather-December 2013, 
  RMetS]
  
  
  
  Diese im Grunde sehr robuste Messtechnik weist allerdings auch ein 
  paar Schwächen auf. Tau- oder Reifablagerungen auf der Glaskugel 
  können zu Ungenauigkeiten führen, auch durch nasses Papier oder 
  Schnee werden Fehlaufzeichnungen verursacht. Zudem ist das 
  personalintensive tägliche Austauschen des Registrierstreifens sowie 
  die händische Auswertung ein größerer Nachteil. Zudem förderten in 
  den letzten Jahrzehnten die neuen technischen Möglichkeiten die 
  Einführung automatischer Messsysteme mittels lichtempfindlicher 
  Photoelementen. Außerdem gerät die Sonnenscheindauer zunehmend in den
  wissenschaftlichen Hintergrund, da die einzelnen Komponenten der 
  Strahlungsbilanz mittlerweile exakt gemessen werden können.
  
  
  
  Doch zurück zur meteorologischen Gegenwart. Wie geht es nun mit dem 
  Sonnenschein weiter? Der Hochdruckeinfluss schwächt sich zunehmend 
  ab, damit können Ausläufer des Tiefs MADELEINE auf Mitteleuropa 
  übergreifen. In Deutschland machen sich diese zunächst im Nordwesten 
  mit ein paar Wolkenfeldern bemerkbar. Zudem entstehen Haufenwolken, 
  mit denen am Nachmittag und Abend von Westen her sowie im Bergland 
  Schauer und Gewitter einhergehen können. Im Süden und Osten darf der 
  Sonnenschein hingegen bis zum Abend genossen werden. Zu Wochenbeginn 
  zeigt sich die Sonne überall seltener und vor allem in der Mitte und 
  im Süden stehen Schauer und Gewitter auf der Tagesordnung. Sowohl 
  heute, als auch am Montag, kann die Schwelle zum Unwetter durch 
  Starkregen und Hagel örtlich überschritten werden.
  
  Mag.rer.nat. Florian Bilgeri
  Deutscher Wetterdienst
  Vorhersage- und Beratungszentrale 
  Offenbach, den 22.04.2018
  
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