Was bestimmt man mit der Windfahne?

Die Wetterfahne ist eines der ältesten meteorologischen Messinstrumente. In ihrer ursprünglichen Form ist sie wohl mehr als 2.000 Jahre alt. Bei einer Wetterfahne handelt es sich um einen Windrichtungsanzeiger, der an einem hohen, frei stehenden Punkt installiert wird. Das beweglich Messinstrument, dessen Form unterschiedlich sein kann, richtet sich am dynamischen Druck des vorherrschenden Windes aus und zeigt die aktuelle Windrichtung an. Bis zum 18. Jahrhundert spielten Wetterfahnen bei der Wettervorhersage eine entscheidende Rolle.

Das Messprinzip von Wetterfahnen
Bei Wetterfahnen übt der Wind auf die Fahnenfläche ein Drehmoment aus. So richtet sich die Wetterfahne in die jeweilige Windrichtung aus, sofern die Fahnenfläche asymmetrisch zur Drehachse angeordnet ist. Vielfach sind Wetterfahnen auf Himmelsrichtungsanzeigern montiert, die, im Gegensatz zur Fahne selbst, fest in ihrer Position montiert sind. So kann man die präzise Windrichtung unmittelbar ablesen.

Die Geschichte von Wetterfahnen
Wetterfahnen gab es schon im antiken Griechenland. Vom Architekten Vitruv ist überliefert, dass auf einem 100 v. Chr. errichteten Turm in Athen eine Wetterfahne in Form der Meeresgottheit Triton existierte, die sich stets nach dem Wind ausrichtete. Ansonsten wurden Wetterfahnen vorwiegend in der Schifffahrt genutzt. Von Wracks weiß man, dass im Nord- und Ostseeraum Schiffe seit dem 8. Jahrhundert über Wetterfahnen aus Metall, Holz oder Stoff verfügten. Im Städten fanden Wetterfahnen seit dem 11. Jahrhundert Verbreitung. Sie wurden an den höchsten verfügbaren Punkten, beispielsweise auf Schlössern, Rathäusern, Kirchtürmen und Burgtürmen, angebracht. Im 18. Jahrhundert entdeckte man, dass die Wetterentwicklung über die Windrichtung nur sehr ungenau bestimmt werden kann. Mit dem Aufkommen des Barometers im 19. Jahrhundert verloren Wetterfahnen zunehmend an Bedeutung in der Meteorologie. Dennoch wurde die Anbringung von Wetterfahnen gerade in dieser Epoche immer beliebter. Sie waren nun auch auf den Dächern vieler Privathäuser und Fabriken zu finden. Zumeist wurden sie allerdings zu Verzierungs- oder Werbezwecken eingesetzt und nicht mehr zur Wettervorhersage.

Verschiedene Arten von Wetterfahnen
Je nach Nutzungsart und Anbringungsort kommen unterschiedliche Wetterfahnen zum Einsatz. An öffentlichen Gebäuden dienen Flaggen als Windrichtungsanzeiger, im Straßen- und Flugverkehr werden Windsäcke genutzt. Auch Schiffen kommt ein auf dem Mast installiertes Metallflügelsystem zum Einsatz, der so genannte Verklicker. Für Wetterfahnen, die auf Gebäuden angebracht werden, kommen eher Modelle aus Metall und Plastik in Frage. Die genaue Form ist sehr variabel. Es kommt lediglich darauf an, dass die Wetterfahne über eine ausreichend große Angriffsfläche verfügt, die vom Wind erfasst werden kann. Außerdem sollte ihr Eigengewicht nicht zu groß sein, weil es ansonsten zu Verfälschungen bei der Windrichtungsanzeige kommen könnte. Damit die angezeigte Windrichtung sofort interpretiert werden kann, werden viele Wetterfahnen mit einer Windrose kombiniert. Die populärste Form von Wetterfahnen, die auf Hausdächern und Kirchtürmen zu finden ist, ist der Wetterhahn. Der Hahn wurde als religiöses Symbol in Anspielung auf den Verrat des Apostels Petrus gewählt, der Jesus verleugnete eher der Hahn drei Mal krähte. Der Wetterhahn sollte an die betreffende Bibelstelle erinnern und mahnen, fest im Glauben zu bleiben. Der erste bekannte Wetterhahn wurde im 9. Jahrhundert in Italien auf einem Kirchturm angebracht. Die größte Wetterfahne der Welt steht im amerikanischen Montague. Das zwei Tonnen schwere Instrument ist 4,30 Meter lang und 14,60 Meter hoch.

Die Windmessung ist ein grosser Teilbereich in der Meteorologie und umfasst die Messung von Windrichtung sowie Windgeschwindigkeit. Dabei wird der Wind in bodennähe (Höhe 5 bis 30m) in offenem Gelände in ca. 10m Höhe erfasst. Die gemessenen Werte stellen nur ein lokales Ergebnis dar, da je nach Umgebung und Gelände die Messwerte stark voneinander abweichen können.

Dämpfungsgrad

Charakterisiert das Schwingungsverhalten der Windfahne und ist eine wichtige Kenngröße zu ihrer qualitativen Bewertung. Der Dämpfungsgrad wird bestimmt aus zwei aufeinanderfolgenden Schwingungsamplituden und wird mittels einer Gleichung berechnet.

Dämpfungsverhältnis

Maß für die Dämpfung von Windfahnen. Es ist das Verhältnis der aufeinanderfolgenden gedämpften Auslenkungsamplituden (z.B. 3. zur 1. Amplitude) in einer Richtung.

Windweg

Der vom Wind zurückgelegte Weg für einen bestimmten Zeitraum.

Entfernungskonstante

Der vom Wind zurückgelegte Weg, der dann erreicht wird, wenn nach einer sprunghaften Windgeschwindigkeitsänderung die Geschwindigkeit 63% ihres Endwertes erreicht hat.

Belastung

Maximal zulässige Windgeschwindigkeit, bei der die Windmessgeräte noch keinen Schaden erleiden.

Windstärke

Klasseneinteilung nach »Beaufort« (bft) für bestimmte Windgeschwindigkeitsbereiche.

bftm/sbftm/s00 - 0,2920,8 - 24,410,3 - 1,51024,5 - 28,421,6 - 3,31128,5 - 32,633,4 - 5,41232,7 - 36,945,5 - 7,91337,0 - 41,458,0 - 10,71441,5 - 46,1610,8 - 13,81546,2 - 50,9713,9 - 17,11651,0 - 56,0817,2 - 20,71756,1 - 61,2

Windgeschwindigkeit

Gebräuchliche Einheiten sind: 1 m/s = 3,6 km/h = 1,9455 Knoten.

Windrichtung

Angabe der Richtung, aus der der Wind kommt. Die Angabe erfolgt im Uhrzeigersinn von Nord über Ost (90°), Süd (180°) und West (270°) nach Nord (360°).

Anlaufwert

Die Windgeschwindigkeit, bei der ein Schalenstern, bzw. die Windfahne beginnt sich zu bewegen.

Nachweisgrenze

Der unterste Wert der Windgeschwindigkeit und Windrichtung, bei der sich ein stabiler Messwert einstellt.

Variation

Der Bereich, in dem sich die Windrichtung in den letzten 10 Minuten geändert hat (nach ICAO).

Gleitender Mittelwert

Der Mittelwert, der in kürzeren Zeitabständen als die Mittelwertzeit erneuert wird. (z.B. 10 min.-Mittelwert wird jede Sekunde erneuert)

Arithmetischer Mittelwert

Der Quotient aus der Summe aller Einzelwerte und der Anzahl der Werte, innerhalb der Mittelwertzeit.

Vektorieller Mittelwert

Berechnungsverfahren: Die Einzelvektoren, gemessen als Windgeschwindigkeit und Richtung, werden in rechtwinklige Komponenten zerlegt. Die Komponenten werden arithmetisch gemittelt, diese Mittelwerte werden zum vektoriellen Mittelwert zusammengesetzt.

Vektorieller Mittelwert mit Einheitsvektoren

Ausschließlich für die Windrichtung verwendet. Für die Einzelvektoren wird dabei eine konstante Windgeschwindigkeit angenommen.

Orthogonaler Windgeschwindigkeitsvektor

Eine Gerade, die senkrecht zu einer anderen Geraden steht. Durch die Anordnung zweier senkrecht aufeinander stehender Messstrecken erhält man den Betrag und Winkel des Windgeschwindigkeitsvektors in Form von rechtwinkligen Komponenten. Nach Messung der rechtwinkligen Geschwindigkeitskomponenten können Betrag und Winkel der Windgeschwindigkeit berechnet werden.

Skalare Windgeschwindigkeit

Windgeschwindigkeitsbetrag ohne Richtungsangabe.

Akustische virtuelle Temperatur

Die akustische virtuelle Temperatur ist die Lufttemperatur, die sich auf trockene Luft ohne jeglichen Anteil von Wasserdampf bezieht. Sie wird ermittelt durch Laufzeitmessungen von Schallimpulsen. Nach entsprechender Korrektur des Feuchteinflusses übertrifft das Verfahren die Genauigkeit der klassischen Verfahren der Temperaturmessung in einem Wetter- u. Strahlungsschutz.

Gray-Code

Einschrittiger Binär-Code, beim Wechsel von einem Wert zum nächsten ändert sich jeweils nur ein einziges Datenbit gegenüber dem vorangegangenen b.z.w. dem nächsten Wert. Der Gray Code wird zur digitalen Bestimmung von Wegstrecken eingesetzt. z.B. für die Windrichtung einer Wetterfahne.

Der Code kann mit einer beliebigen Anzahl von Stellen aufgebaut werden, dies ist nur abhängig von der gewünschten Auflösungsgenauigkeit.

8-Bit Windrichtungs-Gray-Code

Die Windrichtung (0 ... 360°) wird in ein 8 Bit Gray-Code umgewandelt und ausgegeben. Die Auflösung beträgt 2,5°. 144 Schritte pro Umdrehung.

Schritt 0 = 0° = Nord und entspricht den dem Sektor 0 ... 2,5°
Schritt 143 = 357,5° entspricht dem Sektor 357,5 ... 0°

Seriell-Synchron-Ausgang

Die seriell-synchrone Schnittstelle ist eine unidirektionale Zwei-Leiterschnittstelle. Diese erlaubt die Verbindung zwischen Windgebern mit seriell-synchron-Ausgang und entsprechender Peripherie (z.B. Anzeigegeräte).

Was bestimmt die Windrichtung?

Die Windrichtung ist die Richtung, aus welcher der Wind weht. Sie wird bestimmt nach dem Polarwinkel (Azimut). Zur Richtungsangabe benutzt man die 360 Grad Skala des Kreises.

Was wird mit einem Windmesser gemessen?

Ein Windmessgerät dient zur Erfassung der Luftgeschwindigkeit, der Windstärke und des Volumenstromes als Teilgebiet der Umweltmesstechnik.

Was zeigt die Wetterfahne an?

Ein zumeist aus rostunempfindlichen Metallen gefertigter Windrichtungsgeber, auch Windfahne, Wetterfahne oder eingeschränkt Anemoskop genannt, ist ein Anzeigeinstrument zur Ermittlung der Windrichtung. Es basiert darauf, dass sich ein bewegliches Messelement am dynamischen Druck des Windes ausrichtet.

Was bedeuten die Windpfeile?

Auf Wetterkarten oder in Stationsmeldungen ist meist auch der sogenannte Windpfeil, eine Darstellung der Windrichtung und Windstärke, zu finden. Die kreisförmige Spitze dieses Pfeils zeigt immer in die Richtung, in welche der Wind weht. Die Windstärke wird durch Fähnchen am Ende des Windpfeils angezeigt.