Das Community Weather Information Network (Co-WIN) ist ein Gemeinschaftsprojekt des Hong Kong Observatory (HKO), der Universität Hongkong und der Chinesischen Universität Hongkong. Es bietet teilnehmenden Schulen und gemeinnützigen Organisationen eine Online-Plattform mit technischer Unterstützung für die Installation und den Betrieb automatischer Wetterstationen (AWS). Die Plattform stellt der Öffentlichkeit Beobachtungsdaten wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Windrichtung und -geschwindigkeit, Luftdruck, Sonneneinstrahlung und UV-Index zur Verfügung. Schülerinnen und Schüler erwerben dabei Kompetenzen im Umgang mit Messinstrumenten, in der Wetterbeobachtung und in der Datenanalyse. AWS Co-WIN ist einfach, aber vielseitig. Sehen wir uns die Unterschiede zur Standardimplementierung des HKKO in AWS an.
Co-WIN AWS verwendet sehr kleine Widerstandsthermometer und -hygrometer, die im Inneren des Sonnenschutzes installiert sind. Dieser Sonnenschutz erfüllt dieselbe Funktion wie der Stevenson-Schutz bei Standard-AWS: Er schützt die Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren vor direkter Sonneneinstrahlung und Niederschlag und ermöglicht gleichzeitig eine freie Luftzirkulation.
In einer Standard-AWS-Sternwarte werden Platin-Widerstandsthermometer im Inneren des Stevenson-Schirms installiert, um die Trocken- und Feuchttemperatur zu messen und so die relative Luftfeuchtigkeit zu berechnen. Alternativ werden teilweise kapazitive Feuchtigkeitssensoren verwendet. Gemäß den Empfehlungen der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) sollten Standard-Stevenson-Schirme in einer Höhe von 1,25 bis 2 Metern über dem Boden angebracht werden. Co-WIN AWS wird üblicherweise auf dem Dach eines Schulgebäudes installiert, was zwar für bessere Lichtverhältnisse und Belüftung sorgt, aber eine relativ große Höhe über dem Boden ermöglicht.
Sowohl Co-WIN-AWS als auch Standard-AWS verwenden Kippwaagen-Regenmesser zur Niederschlagsmessung. Der Co-WIN-Kippwaagen-Regenmesser befindet sich auf dem Sonnenschutz. Bei einem Standard-AWS wird der Regenmesser üblicherweise an einer gut zugänglichen Stelle am Boden installiert.
Wenn Regentropfen in den Regenmesser des Eimers fallen, füllen sie nach und nach einen der beiden Eimer. Sobald das Regenwasser einen bestimmten Pegelstand erreicht hat, kippt der Eimer durch sein eigenes Gewicht zur anderen Seite und lässt das Wasser ablaufen. Dadurch hebt sich der andere Eimer und beginnt sich zu füllen. Dieser Vorgang wiederholt sich. Die Regenmenge lässt sich dann durch Zählen der Kippvorgänge berechnen.
Sowohl Co-WIN AWS als auch Standard AWS verwenden Schalenanemometer und Windfahnen zur Messung von Windgeschwindigkeit und -richtung. Der Standard-AWS-Windsensor ist auf einem 10 Meter hohen Windmessmast montiert, der mit einem Blitzableiter ausgestattet ist und den Wind gemäß den WMO-Empfehlungen 10 Meter über dem Boden misst. In der Nähe des Standorts dürfen sich keine hohen Hindernisse befinden. Co-WIN-Windsensoren hingegen werden aufgrund von Einschränkungen am Installationsort üblicherweise auf mehrere Meter hohen Masten auf dem Dach von Bildungsgebäuden installiert. Auch hier können sich relativ hohe Gebäude in der Nähe befinden.
Das Barometer des Co-WIN AWS ist piezoresistiv und in die Konsole eingebaut, während ein Standard-AWS typischerweise ein separates Instrument (wie z. B. ein kapazitives Barometer) zur Messung des Luftdrucks verwendet.
Die Solar- und UV-Sensoren des Co-WIN AWS sind neben dem Kippwaagen-Regenmesser installiert. Jeder Sensor ist mit einer Wasserwaage ausgestattet, um seine horizontale Ausrichtung sicherzustellen. Dadurch liefert jeder Sensor ein klares halbkugelförmiges Bild des Himmels zur Messung der globalen Solarstrahlung und UV-Intensität. Das Hong Kong Observatory hingegen verwendet fortschrittlichere Pyranometer und Ultraviolett-Radiometer. Diese sind auf einer speziell dafür vorgesehenen automatischen Wetterstation (AWS) installiert, die über eine offene Fläche zur Beobachtung der Solarstrahlung und UV-Intensität verfügt.
Ob es sich um eine Win-Win-AWS oder eine Standard-AWS handelt, für die Standortwahl gelten bestimmte Anforderungen. AWS sollten fernab von Klimaanlagen, Betonböden, reflektierenden Oberflächen und hohen Mauern aufgestellt werden. Außerdem muss ein Standort mit freier Luftzirkulation gewährleistet sein, da sonst die Temperaturmessungen beeinträchtigt werden können. Darüber hinaus sollte der Regenmesser nicht an windigen Orten installiert werden, damit das Regenwasser nicht vom Wind verweht wird und den Messpunkt erreicht. Anemometer und Wetterfahnen sollten hoch genug montiert werden, um die Sicht durch umliegende Gebäude so wenig wie möglich zu beeinträchtigen.
Um die oben genannten Standortanforderungen für die automatische Wetterstation (AWS) zu erfüllen, ist die Sternwarte bestrebt, die AWS in einem offenen Bereich ohne Beeinträchtigung durch nahegelegene Gebäude zu installieren. Aufgrund der räumlichen Gegebenheiten des Schulgebäudes müssen die Co-WIN-Mitglieder die AWS in der Regel auf dem Dach des Schulgebäudes installieren.
Co-WIN AWS ähnelt „Lite AWS“. Erfahrungsgemäß ist Co-WIN AWS „kostengünstig, aber leistungsstark“ – es erfasst Wetterbedingungen im Vergleich zu Standard-AWS recht gut.
In den letzten Jahren hat die Sternwarte ein neues öffentliches Informationsnetzwerk, Co-WIN 2.0, eingeführt. Dieses Netzwerk nutzt Mikrosensoren zur Messung von Wind, Temperatur, relativer Luftfeuchtigkeit usw. Die Sensoren sind in einem lampenmastförmigen Gehäuse untergebracht. Einige Komponenten, wie z. B. Sonnenschutzblenden, werden im 3D-Druckverfahren hergestellt. Darüber hinaus verwendet Co-WIN 2.0 Open-Source-Alternativen sowohl bei den Mikrocontrollern als auch bei der Software, wodurch die Software- und Hardwareentwicklungskosten deutlich gesenkt werden. Die Idee hinter Co-WIN 2.0 ist, dass Studierende lernen können, ihre eigenen „DIY-AWS“ zu entwickeln und die entsprechende Software zu erstellen. Zu diesem Zweck bietet die Sternwarte auch Masterclasses für Studierende an. Die Hongkonger Sternwarte hat auf Basis von Co-WIN 2.0 eine säulenförmige AWS entwickelt und für die lokale Echtzeit-Wetterüberwachung in Betrieb genommen.
Veröffentlichungsdatum: 14. September 2024