Das Community Weather Information Network (Co-WIN) ist ein Gemeinschaftsprojekt des Hong Kong Observatory (HKO), der University of Hong Kong und der Chinese University of Hong Kong. Es bietet teilnehmenden Schulen und Gemeindeorganisationen eine Online-Plattform mit technischer Unterstützung bei der Installation und Verwaltung automatischer Wetterstationen (AWS) und stellt der Öffentlichkeit Beobachtungsdaten wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Windrichtung und -geschwindigkeit, Luftdruck, Sonneneinstrahlung und UV-Index zur Verfügung. Im Laufe des Prozesses erwerben die teilnehmenden Schüler Fähigkeiten wie Instrumentenbedienung, Wetterbeobachtung und Datenanalyse. AWS Co-WIN ist einfach, aber vielseitig. Sehen wir uns an, wie es sich von der Standardimplementierung von HKKO in AWS unterscheidet.
Co-WIN AWS verwendet sehr kleine Widerstandsthermometer und Hygrometer, die im Inneren des Sonnenschutzes installiert sind. Der Sonnenschutz erfüllt den gleichen Zweck wie der Stevenson-Schild des Standard-AWS: Er schützt die Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren vor direkter Sonneneinstrahlung und Niederschlag und ermöglicht gleichzeitig eine freie Luftzirkulation.
In einem Standard-AWS-Observatorium werden Platin-Widerstandsthermometer im Stevenson-Schild installiert, um die Trocken- und Feuchttemperatur zu messen und so die relative Luftfeuchtigkeit zu berechnen. Einige verwenden kapazitive Feuchtigkeitssensoren zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit. Gemäß den Empfehlungen der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) sollten Standard-Stevenson-Schilde in einer Höhe von 1,25 bis 2 Metern über dem Boden installiert werden. Co-WIN AWS wird üblicherweise auf dem Dach eines Schulgebäudes installiert, um eine bessere Beleuchtung und Belüftung zu gewährleisten, befindet sich jedoch in relativ großer Höhe über dem Boden.
Sowohl Co-WIN AWS als auch Standard AWS verwenden Kippwaagen zur Niederschlagsmessung. Der Co-WIN Kippwaagen-Regenmesser befindet sich auf dem Sonnenschutzschild. 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. Erreicht das Regenwasser einen bestimmten Pegel, kippt der Eimer durch sein Eigengewicht auf die andere Seite und das Regenwasser läuft ab. Dabei steigt der andere Eimer und beginnt sich zu füllen. Wiederholen Sie das Füllen und Ausgießen. Die Niederschlagsmenge lässt sich dann durch Zählen der Kippvorgänge berechnen.
Sowohl Co-WIN AWS als auch Standard AWS verwenden Schalensternanemometer und Windfahnen zur Messung von Windgeschwindigkeit und -richtung. Der Standard-AWS-Windsensor ist auf einem 10 Meter hohen Windmast 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 sollten sich keine hohen Hindernisse befinden. Co-WIN-Windsensoren hingegen werden aufgrund von Standortbeschränkungen üblicherweise auf meterhohen Masten auf den Dächern von Bildungsgebäuden installiert. Auch relativ hohe Gebäude können in der Nähe sein.
Das Co-WIN AWS-Barometer ist piezoresistiv und in die Konsole integriert, während ein Standard-AWS normalerweise ein separates Instrument (z. B. ein Kapazitätsbarometer) zur Messung des Luftdrucks verwendet.
Die Co-WIN AWS-Solar- und UV-Sensoren sind neben dem Kippwaage-Regenmesser installiert. An jedem Sensor ist eine Füllstandsanzeige angebracht, um sicherzustellen, dass der Sensor horizontal ausgerichtet ist. Dadurch erhält jeder Sensor ein klares, halbkugelförmiges Bild des Himmels zur Messung der globalen Sonneneinstrahlung und UV-Intensität. Das Hongkonger Observatorium hingegen verwendet modernere Pyranometer und Ultraviolett-Radiometer. Sie sind auf einem speziell dafür vorgesehenen AWS installiert, wo ein offener Bereich zur Beobachtung der Sonneneinstrahlung und UV-Strahlungsintensität zur Verfügung steht.
Unabhängig davon, ob es sich um eine Win-Win-AWS oder eine Standard-AWS handelt, gelten bestimmte Anforderungen für die Standortwahl. AWS sollte nicht in der Nähe von Klimaanlagen, Betonböden, reflektierenden Oberflächen und hohen Mauern aufgestellt werden. Außerdem sollte es an einem Ort platziert werden, an dem die Luft ungehindert zirkulieren kann. Andernfalls können Temperaturmessungen beeinträchtigt werden. Darüber hinaus sollte der Regenmesser nicht an windigen Orten installiert werden, um zu verhindern, dass Regenwasser durch starken Wind weggeweht wird und den Regenmesser erreicht. Anemometer und Wetterfahnen sollten hoch genug angebracht werden, um die Behinderung durch umliegende Strukturen zu minimieren.
Um die oben genannten Standortanforderungen für das AWS zu erfüllen, bemüht sich das Observatorium, das AWS in einem offenen Bereich ohne Behinderung durch umliegende Gebäude zu installieren. Aufgrund der Umweltauflagen des Schulgebäudes müssen Co-WIN-Mitglieder das AWS in der Regel auf dem Dach des Schulgebäudes installieren.
Co-WIN AWS ist vergleichbar mit „Lite AWS“. Basierend auf früheren Erfahrungen ist Co-WIN AWS „kostengünstig, aber leistungsstark“ – es erfasst Wetterbedingungen im Vergleich zu Standard-AWS recht gut.
In den letzten Jahren hat das Observatorium ein öffentliches Informationsnetzwerk der neuen Generation namens Co-WIN 2.0 eingeführt, das Mikrosensoren zur Messung von Wind, Temperatur, relativer Luftfeuchtigkeit usw. verwendet. Der Sensor ist in einem laternenpfahlförmigen Gehäuse installiert. Einige Komponenten, wie beispielsweise Sonnenschutzschilde, werden im 3D-Druckverfahren hergestellt. Darüber hinaus nutzt Co-WIN 2.0 Open-Source-Alternativen sowohl bei Mikrocontrollern als auch bei Software, wodurch die Entwicklungskosten für Software und Hardware erheblich gesenkt werden. Die Idee hinter Co-WIN 2.0 besteht darin, dass Studierende lernen können, ihr eigenes „DIY AWS“ zu erstellen und Software zu entwickeln. Zu diesem Zweck organisiert das Observatorium auch Meisterkurse für Studierende. Das Observatorium Hongkong hat ein säulenförmiges AWS auf Basis von Co-WIN 2.0 AWS entwickelt und zur lokalen Echtzeit-Wetterüberwachung in Betrieb genommen.
Veröffentlichungszeit: 14. September 2024