VDI 3786 Blatt 13-2006 Environmental meteorology - Meteorological measurements - Measuring station.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREUmweltmeteorologie Meteorologische Messungen Messstation Environmental meteorology Meteorological measurements Measuring station VDI 3786Blatt 13 / Part 13 Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLArbeitsgr

2、uppe Meteorologische Messungen Ausschuss Luftqualitt VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1b: Umweltmeteorologie VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006Vervie

3、lfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedICS 07.060, 13.040.01 August 2006Frhere Ausgaben:12.93; 08.05 Entwurf,deutsch Former editions: 12/93; 08/05 Draft, in German only Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-a

4、nzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita

5、tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Symbol- und Abkrzungsverzeichnis . . . . 52 Allgemeine Vorgaben fr alle Stationstypen . 92.1 Bestandteile

6、einer Wetterstation . . . . . 92.2 Hardware, Software, Datenbertragung . 122.3 Datenbearbeitung . . . . . . . . . . . . 142.4 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . 152.5 Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Meteorologische Messgren und zugehrige Sensorik . . . . . . . . . . . . . 183.1

7、Temperatur- und Luftfeuchtemessung . . 193.2 Windmessung . . . . . . . . . . . . . . 193.3 Niederschlagsmessung . . . . . . . . . . 213.4 Strahlungsmessung. . . . . . . . . . . . 213.5 Messungen im Boden . . . . . . . . . . 243.6 Weitere Messgren . . . . . . . . . . . 253.7 Ausgewhlte abgeleitete Gr

8、en. . . . . 274 Anwendungsbezogene Konfiguration der Station (Stationstypen) . . . . . . . . . . . . 284.1 Agrarmeteorologische Station . . . . . . 284.2 Mikroklimatische oder mikrometeoro-logische Messstation . . . . . . . . . . . 284.3 Mikrometeorologische Messstation mit Turbulenzmessung . . . .

9、 . . . . . . . 284.4 Ausbreitungsmessstationen . . . . . . . 294.5 Immissionsmessstationen . . . . . . . . 294.6 Deponiemessstationen . . . . . . . . . . 294.7 Lrmimmissionsmessstationen. . . . . . 294.8 Verkehrswegemessstationen . . . . . . . 30Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . .

10、 . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 List of symbols and abbreviations . . . . . . 72 General instructions for all station types . . . 92.1 Components of a weather station . . . . . 92.2 Hardware, software, data transmission . 122.3 Data processing . . . . . . . . .

11、 . . . 142.4 Quality assurance . . . . . . . . . . . . 152.5 Maintenance . . . . . . . . . . . . . . 163 Meteorological measurement variables and relevant sensors . . . . . . . . . . . . . . . 183.1 Measurement of temperature and air humidity . . . . . . . . . . . . . . . . 203.2 Measurement of win

12、d. . . . . . . . . . 203.3 Measurement of precipitation. . . . . . 213.4 Measurement of radiation. . . . . . . . 213.5 Measurement in the soil . . . . . . . . 243.6 Further measurement variables . . . . . 263.7 Selected derived quantities . . . . . . . 274 Application-oriented configuration of the s

13、tation (station types) . . . . . . . . . . . . 284.1 Agricultural meteorological station. . . 284.2 Microclimatic or micrometeoro-logical measuring station . . . . . . . . 284.3 Micrometeorological measuring station with turbulence measurement. . . . . . 284.4 Dispersion measuring stations . . . . .

14、 294.5 Ambient air measuring stations. . . . . 294.6 Landfill measuring stations . . . . . . . 294.7 Noise pollution measuring stations . . . 294.8 Traffic route measuring stations . . . . 30B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Inge

15、nieure e.V., Dsseldorf 2006 2 VDI 3786 Blatt 13 / Part 134.9 Hydrologische Station . . . . . . . . . . 304.10 Waldklimastationen . . . . . . . . . . . 304.11 Stationen zur Bestimmung des momentanen Wetters . . . . . . . . . . 304.12 Hobby-Station“ . . . . . . . . . . . . . 304.13 bersicht. . . . . .

16、 . . . . . . . . . . . 31Anhang A Bestimmung der Verdunstung . . . . 32A1 Bestimmung der potenziellen Verdunstung mit Verdunstungskesseln (Class-A-Pan) . . . . . . . . . . . . . . 32A2 Bestimmung der potenziellen Verdunstung nach Turc . . . . . . . . . . . . . . . . 34A3 Bestimmung der potenziellen

17、Verdunstung nach Priestley-Taylor . . . . . . . . . . 34A4 Bestimmung der potenziellen Verdunstung nach Penman . . . . . . . . . . . . . . . 35A5 Potenzielle oder aktuelle Verdunstung nach Haude und Sponagel . . . . . . . . 36A6 Aktuelle Verdunstung nach Penman-Monteith . . . . . . . . . . . . . . .

18、 . . 37Anhang B Umrechnung von Feuchtemaen . . 40Anhang C Zeitkonventionen . . . . . . . . . . 42Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.9 Hydrological station . . . . . . . . . . . 304.10 Forest climate stations . . . . . . . . . . 304.11 Stations to determine the present weather .

19、 . . . . . . . . . . . . . . . . 304.12 “Hobby station” . . . . . . . . . . . . . 304.13 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Annex A Determination of evaporation . . . . . 32A1 Determination of potential evaporation using evaporation pans (Class A pan) . . 32A2 Determination of potential ev

20、aporation according to Turc . . . . . . . . . . . . . 34A3 Determination of potential evaporation according to Priestley-Taylor. . . . . . . 34A4 Determination of potential evaporation according to Penman . . . . . . . . . . . 35A5 Potential or actual evaporation according to Haude and Sponagel. . .

21、 . . . . . . . 36A6 Actual evaporation according to Penman-Monteith . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Annex B Conversion of humidity measures . . . 40Annex C Time conventions . . . . . . . . . . . 42Bibliography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der

22、 Luft im VDI undDIN Normenausschuss KRdL erarbeiten Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. Stand der Wis-senschaft in der Bundesrepublik Deutschland unddien

23、en als Entscheidungshilfen bei der Erarbeitungund Anwendung von Rechts- und Verwaltungsvor-schriften. Die Arbeitsergebnisse der KRdL flieenferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt in dieeuropische technische Regelsetzung bei CEN(Europisches Komitee fr Normung) und in die in-ternationale technisch

24、e Regelsetzung bei ISO (Inter-nationale Organisation fr Normung) ein.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung undEnergieumwandlung; ganzheitliche Betra

25、chtungPreliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Standards Committee (KRdL) expertsfrom science, industry and administration, acting ontheir own responsibility, establish VDI Guidelinesand DIN Standards in the field of environmental pro-tection. These describe the st

26、ate of the art in scienceand technology in the Federal Republic of Germanyand serve as a decision-making aid in the preparatorystages of legislation and application of legal regula-tions and ordinances. KRdLs working results arealso considered as the common German point of viewin the establishment o

27、f technical rules on the Euro-pean level by CEN (European Committee for Stand-ardization) and on the international level by ISO(International Organization for Standardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sions: Subdivision I “Environmental Protection Techniques”Integrated pol

28、lution prevention and control forinstallations; procedures and installations foremission control and energy conversion; overallB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 VDI 3786 Blatt 13 / Part 13 3 vo

29、n Emissionsminderungsmanahmen unter Be-rcksichtigung von Luft, Wasser und Boden;Emissionswerte fr Stube und Gase; anlagenbe-zogene messtechnische Anleitungen; Umwelt-schutzkostenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmosphre; strfallbedingte Freisetzun

30、gen; mikro-und mesoskalige Windfeldmodelle; Wechselwir-kung zwischen Atmosphre und Oberflchen;meteorologische Messungen; angewandte Klima-tologie; Lufthygienekarten; human-biometeoro-logische Bewertung von Klima und Lufthygiene;bertragung meteorologischer DatenFachbereich III Umweltqualitt“Wirkung v

31、on Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfahren:z.B. Bioindikation mit Hheren und NiederenPflanzen, Erhebungsverfahren zur Biodiversitt;Werkstoffexposition; Erfassung mikrobieller Luft-verunreinigungen; Olfaktometrie; Um

32、weltsimulation Fachbereich IV Umweltmesstechnik“ Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur Herstellungvon Referenzmaterialien;

33、 Prfplne fr Mess-gerte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus-werteverfahren; Qualittssicherung Die Richtlinien und Normen werden zunchst alsEntwurf verffentlicht. Durch Ankndigung imBundesanzeiger und in der Fachpresse erhalten alleinteressierten Kreise die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Ei

34、nspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dass un-terschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luftzusammengefasst. Einleitung

35、Die heutige meteorologische Datengewinnung sttztsich auf eine Vielzahl unterschiedlicher Beobach-tungstechniken und Plattformen von In-situ-Mes-sungen bis zur globalen Satelliten-Fernerkundung.Somit sind klassische Wetterstationen weiterhin un-consideration of measures for emission controlwith consi

36、deration given to the air, water and soil;emission limits for dusts and gases; plant-relatedmeasurement instructions; environmental indus-trial cost accounting Subdivision II “Environmental Meteorology”Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-s

37、cale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climatology; air pollution maps;human-biometeorological evaluation of climateand air hygiene; transfer of meteorological data Subdivision III “Environmental Quality”Effects of air pollutants

38、 on man, farm animals,vegetation, soil, materials, and the atmosphere;methods for the measurement and evaluation of ef-fects: e.g. biomonitoring with higher and lowerplants; evaluation techniques for biodiversity; ex-posure of materials; determination of microbial airpollutants and their effects; ol

39、factometry; environ-mental simulation Subdivision IV “Environmental Measurement Techniques”Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; measurement of indoor air pollutants,measurement of soil

40、 air pollutants; procedures forestablishing reference material; test procedures formeasurement devices; validation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assuranceThe guidelines and standards are first published asdrafts. These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazet

41、te) and in professional publications inorder to give all interested parties the opportunity toparticipate in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that differing opinions can be con-sidered before the final version is published. The guidelines and standards are published in the six-

42、volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.IntroductionTodays meteorological data acquisition is based on amultitude of different observation techniques andplatforms from in situ measurements to global sat-ellite remote sensing. Thus, classic weather stationscontinue to b

43、e indispensable, especially if continuousB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 4 VDI 3786 Blatt 13 / Part 13verzichtbar, vor allem, wenn kontinuierliche und ver-lssliche Daten mit hoher rumlicher und z

44、eitlicherAuflsung bentigt werden. Dies ist insbesondere derFall, wenn wetterbedingte Prozesse auf kleinsterSkala (mikrometeorologische Prozesse) oder das freinen lokal begrenzten Bereich wirksame Klima (Mi-kroklima) erfasst werden sollen. Dieser Bedarf be-steht fr wetter- und klimaabhngige Wirtschaf

45、ts-zweige wie die Land- und Forstwirtschaft, fr dieBewertung von Schadstoffeintrgen aus der Luft, frdie Berechnung der Schallausbreitung und Lrmbe-lastungen an einem Ort, fr die Abschtzung vonDeponie-Emissionen und -Versickerungen, fr dieSicherheit im Straenverkehr und im nicht-kommer-ziellen Flugve

46、rkehr (der kommerzielle Flugverkehrwird durch die Internationale Zivilluftfahrtorganisa-tion“ (International Civil Aviation Organization,ICAO) geregelt 1; in Deutschland gilt an Flugplt-zen mit Instrumentenflugregeln vorrangig 2), aberauch fr das Krisenmanagement im Fall von wetter-bedingten Katastr

47、ophen, wie z.B. durch Nieder-schlag hervorgerufene berschwemmungen, um nurdie wichtigsten Anwendungen zu nennen. Ungeach-tet des absehbaren weiteren technischen Fortschrittswird die Beschreibung des atmosphrischen Zustan-des auch in Zukunft lckenhaft und fr manche An-wendungen ungengend bleiben. Dah

48、er gibt es keineberflssigen“ Wetterstationen, vielmehr knnenselbst Hobby-Stationen“ zu einer wertvollen Infor-mationsquelle bei bestimmten Fragestellungen wer-den, sofern sie gewisse Mindestanforderungen an dieQualitt erfllen.In dieser Richtlinie werden die allgemeinen Anforde-rungen an eine Wetters

49、tation beschrieben und zwarhinsichtlich der gemessenen physikalischen Gren(luftchemische Messungen werden nicht behandelt),der Aufstellung, der Sensoren und der Datenauf-zeichnung, der Qualittskontrolle und Wartung. Zu-stzlich zu den allgemeinen Anforderungen werden,gesondert nach der Anwendung, typische Ausfhrun-gen von Wetterstationen beschrieben. Die hufigstender in Frage kommenden Messgren und die e