VDI 3786 Blatt 7-2010 Environmental meteorology - Meteorological measurements - Precipitation.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREUmweltmeteorologieMeteorologische MessungenNiederschlagEnvironmental meteorologyMeteorological measurementsPrecipitationVDI 3786Blatt 7 / Part 7Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1b: UmweltmeteorologieVDI-RICHTLINIENZubezie

2、hen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2010Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndi

3、gung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 07.060, 13.040.01 Dezember 2010December 2010The draft of this guideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).T

4、he German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . .

5、. . . 32 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Standortwahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74.1 Standardaufstellung . . . . . . . . . . . . . 74.2 Aufstellung fr spezielle Fragestellungen . 75 Messgerte . . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . . . 85.1 Klassische Niederschlagsmessgertemit Auffanggef . . . . . . . . . . . . . . 85.2 Niederschlagsmessgerte mitSignalausgang . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Durchfhrung, berprfung und Wartung . . 246.1 Niederschlagsmessgerte mitSammelbehlter . . . . . . . . . . . . . . . 266.2 Nied

7、erschlagsmessgerte mitSignalausgang . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Kalibrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 Niederschlagskorrektur . . . . . . . . . . . . 349 Weiterverarbeitung und Darstellung der Messergebnisse . . . . . . . . . . . . . . 35Anhang Messung der Hhe und des Wasserq

8、uivalents der Schneedecke . . . 39A1 Messung der Hhe der Schneedecke . . . . 39A2 Messung des Wasserquivalents der Schneedecke. . . . . . . . . . . . . . . . . 40Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction .

9、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 33 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Site selection. . . . . . . . . . . . . . . . . . 74.1 Standard site . . . . . . . . . . . . . . . . 74.

10、2 Special sites . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Measuring instruments . . . . . . . . . . . . 85.1 Conventional precipitation gaugeswith collector. . . . . . . . . . . . . . . . 85.2 Precipitation gauges with signal output . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Performance, inspection and maintenanc

11、e . 246.1 Precipitation gauges with collection container . . . . . . . . . . . . 266.2 Precipitation gauges withsignal output . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 Precipitation correction . . . . . . . . . . . . 349 Processing and presentationof t

12、he measured data . . . . . . . . . . . . . 35Annex Measuring depth and water equivalentof snow cover . . . . . . . . . . . . . . . 39A1 Measuring depth of snow cover . . . . . . 39A2 Measuring water equivalent of snow cover . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Bibliography . . . . . . . . . . . . . .

13、 . . . . . . 43FrhereAusgaben: 07.85; 09/09 Entwurf, deutschFormer editions: 07/85; 09/09Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltmeteorologieB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten V

14、erein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 2 VDI 3786 Blatt 7 / Part 7VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und der

15、bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung diese

16、rVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3786.EinleitungNiederschlag ist das in der Atmosphre aus der Gas-phase in die flssige oder feste Phase umgewandelteund durch unterschiedliche Prozess

17、e an der Erdober-flche abgeschiedene Wasser. Er tritt z.B. als Regen,Schnee oder Hagel (fallender bzw. gefallener Nieder-schlag) auf. Niederschlge zeigen eine groe zeit-liche und rumliche Inhomogenitt; insbesondere beiSchauern treten kleinrumig groe Unterschiede inder Verteilung auf. Tau oder Reif (

18、abgesetzter Nie-derschlag) bzw. Nebelniederschlag oder Raufrost(abgefangener Niederschlag) wird ebenfalls erfasst,aber in dieser Richtlinie nicht behandelt.In dieser Richtlinie wird die Messung des innerhalbeiner Zeiteinheit durch eine horizontale Flchenein-heit gefallenen Niederschlags behandelt. N

19、icht be-handelt wird die Niederschlagssammlung fr die che-mische Analyse des Niederschlags, da die beschrie-benen Messgerte aus Materialien bestehen, die dieNiederschlagsprobe chemisch verndern knnen.Niederschlagsmessungen mit bodengebundenenMessgerten sind weitgehend nur Punktmessungen.Ihre Reprsen

20、tativitt ist bei einer typischen sommer-lichen Schauerwetterlage fr eine Flche von bis zu20 km2, bei einem winterlichen Dauerregen fr eineFlche von zum Teil mehr als 200 km2 gegeben.Diese Angaben beziehen sich auf Tagessummen.Die in Abschnitt 4 beschriebene Standortwahl oderStandardaufstellung ist a

21、uch fr die Aufstellung vongeeigneten Messgerten zur unverflschten Samm-lung fr die chemische Analyse von Niederschlgengltig.Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserve

22、d, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI noti

23、ces (www.vdi-richtlinien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the internet atwww.vdi.de/3786.IntroductionPrecipitation is water which has been converted in theatmosphere

24、from the gas phase into the liquid or solidphase and is deposited on the surface of the earth bydifferent processes. It occurs, e.g., as rain, snow, orhail (falling or fallen precipitation). Precipitation isstrongly inhomogeneous with respect to time andspace; especially showers demonstrate consider

25、abledifferences in the distribution of precipitation oversmall areas. Dew or hoarfrost (deposited precipita-tion) and fog drip or hard rime (trapped precipitation)are recorded as well, but are not treated in this guide-line.This guideline deals with the measurement of fallenprecipitation per unit of

26、 horizontal area within a timeunit. It does not discuss the sampling of precipitationfor chemical analysis, as the measuring instrumentswhich are described in this guideline consist of mate-rials which can cause chemical alterations to the sam-pled precipitation.Precipitation measurements with groun

27、d-basedmeasuring systems are, to a large extent, only pointmeasurements. In typical shower conditions in sum-mer, they are representative of an area of up to20 km2, whereas in continuous rain in winter, they arerepresentative of an area of up to 200 km2 in somecases. These data refer to daily totals

28、.The site selection or standard site described inSection 4 are also valid for the installation of measur-ing instruments designed for unbiased sampling forchemical analysis of precipitation.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingen

29、ieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 3786 Blatt 7 / Part 7 3 Die konventionelle Messung des gefallenen Nieder-schlags beruht auf dessen Auffangen in Gefen mitdefinierter Form, Gre und Hhe ber dem Erdbo-den. Andere Messmethoden, die Flchenmittel desNiederschlags liefern knnen, werden in dieserRichtlinie ni

30、cht im Detail behandelt (siehe VDI 3786Blatt 20).Die Messung der Hhe und des Wasserquivalentsder Schneedecke wird im Anhang dieser Richtliniebehandelt. Fr spezielle Untersuchungen, z.B. berabtropfende Niederschlge im Wald oder ber dieTraufe an vertikalen Flchen, ist diese Richtlinie nurals Rahmenvor

31、schrift geeignet.In dieser Richtlinie werden Grundlagen und routine-mig angewendete Methoden der Niederschlags-messung dargestellt. Die Anwendung einheitlicherMessgerte und -methoden ermglicht den Vergleichder Messergebnisse mit wetterdienstlichen Messrei-hen.1 AnwendungsbereichAn Niederschlagsdaten

32、 sind neben den Fachrichtun-gen Klimatologie und Umweltmeteorologie vor al-lem Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Wasserwirt-schaft, Energiewirtschaft und Verkehrswesen interes-siert. Daneben gibt es spezielle Anwendungen wie Beurteilung des Verbleibs von Luftbeimengungeneinschlielich radioaktiver Sto

33、ffe (z.B. Auswa-schen und Ausregnen aus der Atmosphre, gro-rumiger Transport, Anreicherungen in Bden,Gewssern und Pflanzen) und Bewertung von Wasserdampf- und Wrmeemissi-onen aus Khltrmen (Niederschlagshufigkeitund Niederschlagsverteilung).Wegen der Bedeutung der rumlichen und zeitlichenZuordnung de

34、r Messwerte und ihrer Verfgbarkeitsind Fragen der Datenerfassung, -aufbereitung und-archivierung in die Messplanung einzubeziehen.2 BegriffeDie wichtigsten Erscheinungsformen des fallendenNiederschlags (Niederschlagsarten) fr umweltmete-orologische Fragestellungen sind nachfolgend zu-sammengestellt

35、(siehe z.B. DIN 4049-1 und -3; 1).Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:Andauernder NiederschlagNiederschlag ohne Unterbrechung, hufig mit deut-lichen Intensittsschwankungen.The conventional measurement of fallen precipitationconsists of collecting the precipitation in co

36、ntainerswith a defined shape, size, and height above ground.Other methods of measurement, which can give spa-tial mean values of the precipitation, are not dis-cussed in detail in this guideline (see VDI 3786Part 20).The measurement of depth and water equivalent ofsnow cover is dealt with in the ann

37、ex of this guide-line. For special investigations, e.g. of the droppingof precipitation in forests, or of the precipitation be-haviour at vertical surfaces, this guideline presentsonly a general framework.This guideline describes the fundamentals and rou-tine methods of precipitation measurement. Th

38、e useof standardised measuring instruments and methodsof measurement allows a comparison of the results ofmeasurement with the series of measurements carriedout by the German Weather Service (DWD).1 ScopeNot only climatology and environmental meteorol-ogy, but also agriculture, forestry, water manag

39、e-ment, energy industry, and transport are especially in-terested in precipitation data. Furthermore, there arespecial applications such as evaluation of the pathways of pollutants includingradioactive substances (e.g. washout and rainoutfrom the atmosphere, large-scale transport, en-richment of soi

40、ls, water, and plants), and assessment of water vapour and heat emissionsfrom cooling towers (frequency and distributionof precipitation).Because of the importance of spatial and temporal al-location of the measured values and their availability,aspects of data acquisition, data processing and archi

41、v-ing are to be included in the measurement planning.2 Terms and definitionsThe most important forms of falling precipitation(types of precipitation) for questions concerning en-vironmental meteorology are listed below (see e.g.DIN 4049-1 and -3; 1). For the purposes of thisguideline, the following

42、terms and definitions apply:Continuous precipitationPrecipitation without any interruption; the intensityoften changes significantly.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 4 VDI 3786 Blatt 7 / Part

43、7FrostgraupelDurchscheinende Eispartikel, berwiegend kugelfr-mig, Durchmesser zum Teil auch grer als 5 mm.HagelGrere Eispartikel, unterschiedlich in Durchsichtig-keit und Gestalt, einzeln oder auch klumpenweise,treten meist in Gewittern auf, Durchmesser im Allge-meinen 5 mm bis 50 mm.Niederschlag mi

44、t UnterbrechungenLnger andauernder Niederschlag (meist ausSchichtbewlkung), wobei im Gegensatz zu Schau-ern die Niederschlagspausen krzer als die Nieder-schlagsperioden sind.NiederschlagsdauerZeitspanne, in der Niederschlag gefallen ist.Anmerkung: Die Zeitauflsung der Messgerte ermglicht eineAussage

45、 ber die Dauer des Niederschlags.NiederschlagsereignisDauer und Hhe des Niederschlags.Niederschlagshhe (hN)Ma fr die Hhe hN, bis zu der der Niederschlag alsflssiges Wasser den Erdboden bedecken wrde,wenn nichts abflieen, versickern oder verdunstenknnte. Eine Niederschlagshhe von 1 mm entsprichteinem

46、 Wasservolumen von 1 l auf 1 m2 Bodenflche.Sie ergibt sich bei vorgegebener Auffangflche ausdem Quotienten:(1)Dabei istV Volumen des als Flssigkeit gesammelten Nie-derschlagsA AuffangflcheNiederschlagsintensitt (iN)Aus Niederschlagshhe und Niederschlags-dauer wird die Niederschlagsintensitt iN abgel

47、eitet:(2)Dabei istt MessdauerAnmerkung: Die auf eine grere Flcheneinheit umgerechneteNiederschlagsintensitt wird als Niederschlagsspende“ bezeichnetund z.B. als ls1 ha1 angegeben:1 mm min1 = 166,7 ls1 ha1hN VA-=iN hNt-=Ice pelletsTranslucent ice particles with a predominantly glob-ular shape, some o

48、f which with a diameter of morethan 5 mm.HailBigger ice particles of different transparency andshape, falling singly or in clumps, occur mostly dur-ing thunderstorms; in general, their diameter is 5 mmto 50 mm.Intermittent precipitationLong-duration precipitation (mostly from layerclouds), whereby i

49、n contrast to showers the intermis-sions of precipitation are shorter than the periods ofprecipitation.Duration of precipitationPeriod during which the precipitation has fallen. Note: The time resolution of the measuring instruments permits astatement about the duration of precipitation.Precipitation eventDuration and height of precipitation.Height of precipitation (hN)Measure for the height hN up to wh