Klimadaten im Vergleich – Temperatursensor im oder am Gehäuse

Bild Wetterstation Details Sensoren

Bei einer wandhängenden, sonnengeschützten Montage der Dose (auf der Nordseite eine Gartenhauses, unter den Dachüberstand) zeigt sich bei exemplarischenMessungen kein Unterschied, ob der Temperatursensor innen oder außen an der Dose angebracht ist. Das Ergebnis überrascht da sich in der Dose ein Raspberry Zero WH mit einer Verlustleistung von etwa 600mW befindet. Zur Kontrolle dienen Vergleichsdaten des Wetterdienstes OpenWeatherMap. Die Messungen „Klimadaten im Vergleich“ zeigen: Temperatur und Luftfeuchte selber zu messen kann sinnvoll sein.

Stand 13.03.2022

Bild Screenshot Einzelmessung Klimastation

Abb. 1: Screenshot einer Messung.

Messaufbau

Der Messaufbau besteht aus einem kombinierten Luftfeuchte / Temperaturmesser DHT22 und einem kombiniertet Luftdruck / Temperaturmesser BMP280. Beide sind an einem Raspberry Pi Zero WH angeschlossen. Der gesamte Aufbau befindet sich in regengeschützt einer Butterbrotdose (Werbematerial der Hochschule Niederrhein, aus blauem transluzentem Kunststoff). Die Dose ist an der Unterseite mit einem Loch (4 cm Durchmesser) versehen. Das Loch belüftet die Dose und dient der Kabeldurchführung (Spannungsversorgung des Raspberry Pi).
Der Schaltungsaufbau ist auf einem Steckbrett (Breadboard) realisiert. Der BMP280 befindet sich auf dem Steckbrett, der DHT22 ist mit drei Jumper-Kabeln nach außen geführt. Mit einer 3mm Schraube ist der DHT22 außen direkt neben dem Loch befestigt. Zwei Holzleisten gewähren eine ausreichende Belüftung. Die Holzleisten sind mit doppelseitigem Klebeband unten an der Lochseite der Dose befestigt.

Die Dose ist in vertikaler Ausrichtung an einer vor Regen und Sonneneinstrahlung geschützten Stelle  an einer Holzwand befestigt (Abb. 2).

Bild Wetterstation in Brotdose an Gartenhaus mit Futterflasche

Abb. 2: Anbringen der Dose mit Raspberry Pi und Sensoren für die Messung. Links daneben hängt die Futterflasche mit Sonnenblumenkernen für die Meisen.

Aufbau der Schaltung und Programmierung ist in der Anleitung zum Schülerworkshop am Lise Meitner Gymnasium Willich Anrath zu finden.

Messergebnisse

Die Ergebnisse der Messungen (Temperatur T in °C, relative Luftfeuchte Hum in %, Luftdruck p in mbar) sind in Tab. 1 gelistet, Ein Screenshot einer Einzelmessung in Abb. 1.

Zeitpunkt        Tinnen Taußen Towm  Hum  Humowm P.     Powm  Wetter
                 °C     °C     °C    %    %      mbar   mbar
                 BMP    DHT          DHT         BMP.        (Sicht)
--------------------------------------------------------------------
13.03.2022  7:44   7,1   7,1   7,5  44,4 50     1012,2 1013  bedeckt
13.03.2022  9:38  10,0   9,4   9,0  42,7 44     1012,3 1013  bedeckt
13.03.2022 11:44  15,5  14,5  13,7  36,6 38     1011,6 1012  sonnig
13.03.2022 14:46  19,9  19,2  15,0  36,1 45     1009,9 1011  sonnig
13.03.2022 20:50  12,3. 12,5  12,8  59,7 68     1013,7 1014  trocken
14.03.2022 07:21   8,4   8,5   8,8  86,3 91     1019,8 1019  bedeckt
14.03.2022 16:42  15,1  14,8  14,8. 58,9 58     1024,0 1024  sonnig mit Wolken
15.03.2022 10:11   8,2   7,9   7,8  78,3 80     1023,0 1024  bedeckt
15.03.2022 19:57.  7,5   8,2   8,6  78,8 82     1021,2 1021  dunkel, trocken

Tab. 1: Ergebnisse von Einzelmessungen mit „owm“ sind Daten des Wetterdienstes gekennzeichnet

Interpretation und Fazit: Klimadaten im Vergleich

Die Innen- und Außentemperaturen sind im Rahmen der Messgenauigkeit der Sensoren vergleichbar. Damit kann eine Klimastation auch mit einer Innen-Anbringung der Sensoren betrieben werden.

Der gemessene Luftdruck weicht nur unmaßgeblich vom Luftdruck des Wetterdienstes ab. Bei eine Messung in Bodennähe kann folglich auf eine eigene Messung verzichtet werden.

In Kombination mit Messungen an anderen Standorten (Projekt Biene40, noch nicht veröffentlicht) zeigt sich, dass Temperatur und relative Luftfeuchte sehr kleinräumige Phänomene sind und es Abweichungen von Daten von Wetterdiensten gibt. Gemessene Temperaturverläufe über die Zeit werden durch Daten von Wetterdiensten zu lediglich bis zu 85% (Bestimmtheitsmaß R zum Quadrat) erklärt, die Erkläung der Feuchte ist noch geringer. Es kann sich lohnen, selber Messreihen an interessierenden Standorten vorzunehmen, z. B. um die Eignung als Standplatz für die Bienenhaltung (Imkerei) zu ermitteln* oder die Klimawirkung von Luftschneisen bei der Stadtplanung (Smart City) post-hoc zu beurteilen.

(*) Sensorik für solche Beurteilungen bereit zu stellen ist Ziel des Forschungsprojektes Biene40.

 

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