INTEGRIERTES PRAKTIKUM. Umweltbeobachtungen. Studiengang Umweltnaturwissenschaften Bachelor 4. Semester

Transkript

1 INTEGRIERTES PRAKTIKUM Umweltbeobachtungen Studiengang Umweltnaturwissenschaften Bachelor 4. Semester

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 3 2 Skalen 4 3 Versuche Versuch A: Remote Sensing (grau) Versuch B: SwissMetNet (hellgrün) Versuch C: NABEL (rot) Versuch D: Mikronetz (gelb) Versuch E: Hydrologie (blau) Versuch F: Erdbeben (braun) Organisatorisches Termine und Gruppeneinteilung Zeitlicher Umfang und Bedingungen für die Vergabe der Kreditpunkte Adressen Leiter des Praktikums Versuchsassistenten Bedingungen für die Nutzung von Meteo-Daten 8 2

3 1 Einleitung Im integrierten Praktikum Umweltbeobachtungen werde Messnetze zur Umweltbeobachtung behandelt. Messnetze bestehen aus mehreren, über ein Gebiet verteilte Messstationen, die mit verschiedenen Messinstrumenten ausgestattet sind. An diesen Messstationen werden für das spezifische Messnetz relevante Grössen (Messparameter) gemessen. Mit Hilfe dieser punktuellen Messungen wird versucht, eine möglichst präzise und kontinuierliche Beschreibung der Messparameter zu erstellen. Dazu sind Interpolationen nötig, wobei die Messwerte überall anhand der punktuellen Messungen abgeschätzt werden. Die durch Interpolation gewonnenen Parameterwerte entsprechen nicht den effektiven Werten, was zu Unsicherheiten führt. Diese Unsicherheiten können reduziert werden durch eine geschickte Wahl der einzelnen Messstationen sowie des verwendeten Interpolationsverfahrens. Beobachtungsnetze existieren zur Überwachung unterschiedlichster Parameter und erfüllen somit auch verschiedene Zwecke. Im Rahmen dieses Praktikums werden ihr das Prinzip von Beobachtungsnetzen in den Bereichen Atmo-, Hydro- und Geosphäre sowie den Umgang damit kennenlernen. 3

4 2 Skalen Abbildung 1: Skalen der Beobachtungsnetze Die betrachteten Beobachtungsnetze im Praktikum beruhen auf verschiedenen Skalen. Es gibt sowohl globale, regionale, lokale, als auch variable Messnetze, die alle unterschiedliche Ziele und Aufgabenstellungen haben. Unter variablen Messnetzen (Versuche E und F) sind Beobachtungsnetze zu verstehen, die verschiedene Skalen haben können. Anhand der Abbildung 1 werden die unterschiedlichen Skalen anhand von Farben veranschaulicht. Farbe Versuch Skala Grau Remote Sensing (A) global (makroskalig) Hellgrün SwissMetNet (B) regional (mesoskalig) Rot NABEL (C) regional (mesoskalig) Gelb Mikronetz (D) lokal (mikroskalig) Blau Hydrologie (E) variabel Braun Erdbeben (F) variabel 4

5 3 Versuche In den Versuchen A bis D werdet ihr vier verschiedene meteorologische und atmosphärenchemische Beobachtungsnetze kennenlernen. Versuch E handelt von hydrologischen Beobachtungsnetzen, die sich hauptsächlich mit dem Wasserhaushalt bestimmter Gebiete beschäftigen. Im Versuch F lernt ihr seismologische Beobachtungsnetze kennen, die unter Anderem der Überwachung von Erdbeben dienen. 3.1 Versuch A: Remote Sensing (grau) Remote Sensing (dt. Fernerkundung) spielt sich auf der globalen Ebene ab, wobei die Datenaufnahme, wie der Name bereits sagt, aus der Ferne erfolgt. Gemessen werden dabei nicht physikalische Grössen an sich, sondern die Intensität elektromagnetischer Strahlung, woraus die gesuchte Grössen dann über approximative Verfahren berechnet werden. Fernerkundungssysteme werde dazu benutzt, Lücken zu schliessen und die konventionellen Messnetze zu ergänzen. 3.2 Versuch B: SwissMetNet (hellgrün) In diesem Versuch befinden wir uns mit dem SwissMetNet auf der regionalen Skala. Die MeteoSchweiz hat den gesetzlichen Auftrag, kontinuierliche und flächendeckende Messungen von meteorologischen und klimatologischen Grössen in der Schweiz sicherzustellen. Die Stationen des SwissMetNet sind über die ganze Schweiz verteilt wobei mit den gemessenen Daten atmosphärische Phänomene erkannt, interpretiert und prognostiziert werden können. 3.3 Versuch C: NABEL (rot) Das NABEL (Nationales Beobachtungsnetz für Luftfremdstoffe) ist, wie das SwissMetNet, auch ein regionales Messnetz, denn auch die Messstationen dieses Messnetzes sind über die ganzen Schweiz verteilt. Allerdings werden durch das NABEL wichtige Luftschadstoffe für die langfristige Entwicklung der Luftqualität in der Schweiz gemessen. 3.4 Versuch D: Mikronetz (gelb) Mikronetze sind Beobachtungsnetze, die sich auf lokaler Ebene abspielen (beispielsweise kantonale oder städtischen). Mit diesen Messnetzen können kleinräumige Variabilitäten und Schwankungen der Messparameter bestimmt und lokale meteorologische Gegebenheiten analysiert werden. Ein wichtiges Hilfsmittel der Mikronetze sind Radiosondierungen, die den lokalen Zustand der Atmosphäre aufnehmen und für Prognosen und Analysen verwendet werden können. 5

6 3.5 Versuch E: Hydrologie (blau) Beachtet: An diesem Praktikumstag findet (bei jedem Wetter) eine Exkursion an eine Abflussmessstation statt. Nehmt also dem Wetter entsprechende Kleidung mit. Mit hydrologischen Messnetzen, die auf verschiedenen Skalen bestehen, wird der Wasserhaushalt von definierten Einzugsgebieten bestimmt. Unter dem Wasserhaushalt versteht man das Zusammenwirken von Niederschlag, Verdunstung, Abfluss und Änderung der Wasserspeicherung in einem Gebiet. Am Praktikumstag wird in verschiedene hydrologische Methoden eingeführt, welche Berechnungen des Wasserhaushalts anhand hydrologischer Daten ermöglichen. 3.6 Versuch F: Erdbeben (braun) Die Skalen von seismischen Beobachtungsnetzen hängen von den jeweiligen Zielen und Aufgaben des Messnetzes ab. Die Anforderungen an ein Messnetz zur lokalen Überwachung einer Geothermiebohrung unterscheidet sich fundamental von einem Netzwerk zur Beobachtung globaler Erdbeben. Es muss für jedes Messnetz entschieden werden, welche seismischen Signale (tief- oder hochfrequent) regional oder lokal aufgezeichnet werden sollen. 6

7 4 Organisatorisches 4.1 Termine und Gruppeneinteilung Das Praktikum findet im Rahmen der integrierten Praktika statt im Frühjahrssemester statt. Eine elektronische Anmeldung Über Mystudies ist obligatorisch! Am ersten Tag finden ein Einführungsseminar und eine Exkursion zur MeteoSchweiz statt. Für die sechs Versuche gibt es drei Gruppen. Die Gruppeneinteilung erfolgt per . Die jeweiligen Termine, Treffpunkte und Skripte zu den einzelnen Versuche finden sich auf der Praktikumsseite: Die Skripte dienen als Vorbereitung auf die Praktikumstage und sollten von allen Studenten gelesen werden. 4.2 Zeitlicher Umfang und Bedingungen für die Vergabe der Kreditpunkte Die Bedingungen für die Vergabe der Kreditpunkte sind: aktive Teilnahme am Einführungsseminar und an den 6 Versuchen Beantworten der Fragen im Kurztest und der anschliessenden Diskussion am Beginn des Versuchs Präsentation der Ergebnisse am Ende des Versuchs 4.3 Adressen Leiter des Praktikums Jan Henneberger Institut für Atmosphäre und Klima Universitätsstrasse Zürich CHN P 17.2 Tel jan.henneberger@env.ethz.ch Versuchsassistenten Die Betreuer und Assistenten für die einzelnen Versuche sind der Praktikumswebseite zu entnehmen: 7

8 5 Bedingungen für die Nutzung von Meteo-Daten Für mehrere Versuche werden Daten, die online im Meteo-Informationssystem des Institutes für Atmosphäre und Klima zu Verfügung stehen, benötigt. Aus rechtlichen Gründen unterliegt eine Nutzung dieser Daten gewissen Bedingungen, die im nachstehend abgedruckten Reglement enthalten sind, und die auch im Praktikum unbedingt eingehalten werden müssen. 8

9 Reglement zur Benutzung der Meteo-Informationen am IACETH Studierende und Angehörige des Institutes werden ermuntert, das Meteo- Informations-zentrum rege zu benutzen. Aus einer spielerischen Auseinandersetzung mit der grossen Informationsmenge werden sich rasch Einblicke in das komplexe Zusammenwirken atmosphärischer Prozesse ergeben. Für eine Nutzung der Daten gelten folgende Vorschriften: 1. Sämtliche Rechte der Daten befinden sich direkt oder indirekt bei der Meteo- Schweiz (ehemals Schweizerische Meteorologische Anstalt, SMA). Diese regelt die Bedingungen unter welchen die Daten verwendet werden dürfen. 2. Die Weitergabe irgendwelcher Daten an Dritte, sowie eine Nutzung der Daten für andere Zwecke als für wissenschaftliche Projekte, an denen das Institut für Atmosphäre und Klima (ehemals Institut für Atmosphärenphysik) direkt mitarbeitet, ist strikte verboten. Eine Missachtung dieses Verbotes hat strafrechtliche Konsequenzen. 3. Alle Daten dürfen im Rahmen wissenschaftlicher Projekte des Institutes für Atmosphäre und Klima, welche nicht als bezahlte Auftragsprojekte durchgeführt werden, uneingeschränkt genutzt werden. 4. Bei einer Nutzung der Daten im Rahmen von bezahlten Auftragsprojekten sind vorgängig die Kosten für diese Nutzung mit der MeteoSchweiz festzulegen. 5. Für eine Nutzung der Daten im Rahmen von Gemeinschaftsprojekten ist durch die Institutsleitung vorgängig eine Bewilligung der MeteoSchweiz einzuholen. 6. Alle Bestimmungen gelten sinngemäss auch für Informationen aus Beobachtungsnetzen, Datenbanken, Analysen, numerischen Modellen etc., die direkt oder indirekt von MeteoSchweiz stammen. Zürich, 3. März 1995 Die Institutsleitung Institut für Atmosphäre und Klima ETH (angepasst am 22. September 2000: Namensänderung SMA zu MeteoSchweiz) (angepasst am 29. September 2001: Namensänderung LAPETH/IKF zu IACETH) 9