Windgeschwindigkeit - Beobachtungsdaten

 

Grundlagen

Die Windgeschwindigkeit ist der Weg, den Luft pro Zeiteinheit im Raum zurücklegt. Während der Wind in großer Entfernung von der Erdoberfläche wesentlich von den horizontalen Druckunterschieden bestimmt ist, wird er in Bodennähe, in der sogenannten atmosphärischen Grenzschicht, durch die Reibungskräfte dominiert.

Landeinwärts – d. h. mit zunehmender Entfernung vom Meer - bewirkt die geographische Lage bei gleicher Höhenlage, topographischer Form und gleicher Oberflächenrauhigkeit eine Abnahme der Windgeschwindigkeit in Deutschland bzw. NRW von Norden nach Süden und von Westen nach Osten. Gleichzeitig führen flache, ebene Landschaften im Vergleich zu Landschaften mit Geländehindernissen zu relativ hohen Windgeschwindigkeiten. Auch Kammlagen und Berggipfel weisen gegenüber ihrer Umgebung in der Regel höhere Windgeschwindigkeiten auf. Die Windgeschwindigkeitsabnahme nach Süden und Osten wird daher in höheren Lagen von einer höhenabhängigen Geschwindigkeitszunahme überlagert. Tallagen führen in der Regel nicht nur zu einer Verringerung der mittleren Windgeschwindigkeit, sondern modifizieren ‑ durch Leiteffekte ‑ auch die Verteilung der Windrichtung. Karten der modellierten mittleren Windgeschwindigkeiten in Höhen zwischen 100 m und 225 m  sowie weitere Informations zur Windenergie sind in der "Planungskarte Wind" des Energieatlas NRW zu finden.

 

Datengrundlage und Kartenerstellung

Die flächendeckende Verteilung der mittleren Windgeschwindigkeit in 10 m über Grund wurde mit Hilfe des statistischen Windfeldmodells (SWM) des Deutschen Wetterdienstes für ganz Deutschland modelliert. Insgesamt wurden die Daten von 218 Windmessstationen des Deutschen Wetterdienstes herangezogen. In dem Modell wurde die räumliche Verteilung des Jahresmittels der Windgeschwindigkeit in Abhängigkeit von verschiedenen Einflussfaktoren, wie z. B. der Höhe über dem Meeresspiegel, der geographischen Lage, der Geländeform und der Landnutzung mittels statistischer Verfahren bestimmt. Die Auwertung und Darstellung erfolgt für den Zeitraum 1981-2000. Die Windkarten für NRW sind Ausschnitte dieser Deutschlandkarten. Die Rastergröße beträgt 200 m x 200 m. Die Grenzen der einzelnen Klassen der Windkarten sind nicht als eine exakte vorgegebene Grenze zu interpretieren, sondern als räumlich fließend anzusehen. Eine ausführliche Beschreibung der Methodik finden hier auf den Seiten des Deutschen Wetterdienstes.

 

Kartenbeschreibung 

In den ebenen Bereichen NRWs wird die Windgeschwindigkeitsverteilung hauptsächlich durch die Bodenrauigkeit bestimmt. Im offenen Gelände steigen die Werte auf bis zu 4,5 m/s (Abbildung 1). Waldgebiete treten durch reduzierte mittlere Windgeschwindigkeiten bis unter 3 m/s hervor. Vergleichbar oder noch stärker ist der Einfluss der Städte. Beispielsweise gehen die Mittelwerte der Windgeschwindigkeit in Düsseldorf, Köln oder dem Ruhrgebiet auf unter 2,5 m/s zurück.

Deutlich anders stellt sich die Windverteilung in den Mittelgebirgsregionen dar. Die orographische Struktur mit Bergen bis über 800 m und engen Tälern spiegelt sich deutlich im Windfeld wider. Nicht nur die Kammlagen mit mittleren Windgeschwindigkeiten bis über 4,5 m/s treten nun deutlich hervor, sondern auch die windgeschützten Täler mit häufig unter 2 m/s. Der Einfluss der Oberflächenrauigkeit tritt hier gegenüber den orographischen Effekten deutlich zurück, wobei auch eine Rolle spielt, dass die Höhenlagen nahezu durchgängig bewaldet sind.

 

Abbildung 1: Jahresmittel der Windgeschwindigkeit in 10 m über Grund in m/s in Nordrhein-Westfalen im Zeitraum 1981-2000 (Datengrundlage: DWD).

Literatur

Müller-Westermeier, G., A. Kreis, E. Dittmann (1999 - 2005): Klimaatlas Bundesrepublik Deutschland in 4 Teilen. Hrsg: Deutscher Wetterdienst, Offenbach.

Der Minister für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft des Landes Nordrhein-Westfalen (1989): Klima-Atlas von Nordrhein-Westfalen. Deutscher Wetterdienst, Offenbach.

DWD – Deutscher Wetterdienst: Wetterlexikon unter www.dwd.de.

Gebrüder Bornträger (1994): Windkarten von Deutschland. Meteorologische Zeitschrift, N.F. 3, 67-77.

Wippermann, F (1987).: Die Kanalisierung von Luftströmungen in Tälern, in PROMET 3/4' 87, Offenbach.

VDI (2000): VDI-Richtlinie 3786, Bl. 2: Umweltmeteorologie : Meteorologische Messungen für Fragen der Luftreinhaltung; Wind.