Globalstrahlung - Beobachtungsdaten

 

Grundlagen

Unter Globalstrahlung  versteht man die gesamte am Erdboden ankommende Strahlung, also die Summe aus direkter Sonnenstrahlung und diffuser Himmelsstrahlung. Die Stärke der den Boden erreichenden Strahlung ist abhängig von geographischer Breite, Tageszeit, Jahreszeit und der Geländeform, d. h. dem Winkel, unter dem die Strahlen auftreffen. Durch die unterschiedlichen Einfallswinkel der Sonne während des Jahres und der Tage ist die Globalstrahlung im Sommer stärker als im Winter und am Mittag stärker als am Morgen und am Abend.

 

Datengrundlage und Kartenerstellung

Die Flächenkarten werden in monatlicher bzw. jährlicher Auflösung auf der Basis von Daten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) berechnet. Der DWD unterhält ein umfangreiches und langjähriges Stationsnetz, das mit unterschiedlichster Messtechnik und Sensorik beispielsweise Daten zur Sonneneinstrahlung erhebt. In den 1970er Jahren begann der DWD mit dem Aufbau eines standardisierten Strahlungsmessnetzes, dass nach 2000 nochmal verdichtet wurde, davor bestanden nur einzelne Strahlungsmessstationen. Anders als bei den Temperatur- und Niederschlagsdaten, werden die Strahlungsdaten der Bodenmessstationen durch Satellitendaten ergänzt, sodass die Flächenkarten ebenfalls in einem Raster von 1 km × 1 km für NRW vorliegen. Die Auswertung erfolgt für die Zeiträume 1981-2010 und 1991-2020.

 

Kartenbeschreibung

Die mittlere jährliche Globalstrahlungssumme zeigt in NRW für beide Zeiträume eine ähnliche räumliche Verteilung (Abbildung 1): Dabei treten die geringsten Werte in den Höhenlagen des Sieger- und Sauerlandes auf. Die höchsten Werte werden in der Niederrheinischen Bucht gemessen. Der Großteil der Landesfläche weist Werte um 1000 kWh/m² auf, was auch dem NRW-Mittelwert entspricht.

Der Jahresgang der Globalstrahlung (Abbildung 2) in NRW zeigt die für die gemäßigten Breiten typische Ausprägung der Jahreszeiten. Die Monate Mai, Juni und Juli weisen im langjährigen Durchschnitt mit Monatssummen über 150 kWh/m2 das höchste Strahlungsangebot auf. Die niedrigsten Werte treten erwartungsgemäß im Dezember auf. Zu dieser Zeit liegt das mittlere Strahlungsangebot in NRW nur bei rund 15 kWh/m2.

 

Abbildung 1: Mittlere jährliche Globalstrahlungssumme in Nordrhein-Westfalen in den Zeiträumen 1981-2010 und 1991-2020 (Datengrundlage: DWD).

Abbildung 2: Jahresgang der Globalstrahlung dargestellt anhand der mittleren Monatssummen als Gebietsmittel für NRW für den Zeitraum 1991-2020 (Datengrundlage: DWD)

 

Entwicklung

Der Vergleich der Zeiträume 1981-2010 und 1991-2020 zeigt einen Anstieg der Globalstrahlung in NRW, der in etwa einheitlich in auf der gesamten Landesfläche stattgefunden hat. Die räumliche Verteilung ist in beiden Klimanormalperioden nahezu identisch (Abbildung 1). Die meisten Strahlungsmessstationen wurden in NRW erst in den 1970er Jahren installiert, sodass die Karten nur für diese beiden Zeiträume dargestellt werden können. Die älteste, noch bestehende Strahlungs-Messstelle in Nordrhein-Westfalen misst seit 1974 in Gelsenkirchen/Bochum. Die längste existierende Zeitreihe in Deutschland ist die der Station Potsdam. Diese Station ist seit 1937 in Betrieb. Das Strahlungsangebot schwankt generell in einzelnen Jahren erheblich. Verantwortlich dafür sind zum einen astronomische Einflüsse, wie z. B. Änderungen in der Sonnenaktivität. Zum anderen verändern variable Einflüsse in der Atmosphäre, wie z. B. Veränderungen in der Bewölkung (Bedeckungsgrad), die Strahlung sehr stark. Im langjährigen Mittel wird jedoch davon ausgegangen, dass sich die Jahre mit stärkerer und schwächerer Globalstrahlung die Waage halten.