Untersuchung der Genauigkeit von Temperaturmessungen von Schweizer Oberflächen

Das Bundesamt für Umwelt beobachtet seit Jahrzehnten bei vielen Schweizer Fliessgewässern einen Anstieg der Gewässertemperaturen. Umfangreiche Untersuchungen zur Bestimmung der statistischen sowie systematischen Unsicherheit der Temperaturmessungen von Fliessgewässern sollen die Aussagekraft der Langzeitmessreihen verifizieren.

Steckbrief

  • Departement Technik und Informatik
  • Forschungsschwerpunkt Statistische Modellierung
  • Forschungsfeld Statistische Datenanalyse
  • Förderorganisation Bundesamt für Umwelt
  • Laufzeit (geplant) 01.06.2017 - 31.01.2020
  • Projektverantwortung IODA
  • Projektleitung Jasmin Wandel
  • Projektmitarbeitende Vidushi Bigler
    Olivier Mermoud
    Jasmin Wandel
  • Mitwirkende Projektpartner Wirtschaft Fischwerk
  • Mitwirkende Projektpartner Forschungsinstitutionen inkl. BFH BFH PV-Lab (Thomas Schott)
    ZHAW
    Eawag
  • Mitwirkende Projektpartner öffentliche Hand Bundesamt für Umwelt BAFU (Begleitung Thilo Herold)
  • Schlüsselwörter Langzeitmessung, Messunsicherheit, Präzision, Fliessgewässer, Zeitreihen

Ausgangslage

Das Bundesamt für Umwelt misst seit den 1950-er Jahren die Temperatur von verschiedenen Fliessgewässern in der Schweiz. Seit Jahrzehnten wird bei vielen grossen Flüssen ein Anstieg der jährlichen Durchschnittstemperatur festgestellt. Ebenso häufen sich Grenzwertüberschreitungen bei der Wassertemperatur. Die Temperaturmessungen von Fliessgewässern sind jedoch durch den Einfluss externer Faktoren (z.B. Sonneneinstrahlung, Schattenbildung, Pegelstand) sowie durch die limitierte Genauigkeit der Messgeräte mit Unsicherheit behaftet. Die Aussagekraft der Temperaturmessungen in den Fliessgewässern soll daher umfangreiche überprüft werden. Dazu wird die Wichtigkeit und das Ausmass verschiedener Einflussfaktoren auf eine Temperaturmessung mit Hilfe von in situ Vergleichsmessungen und statistischen Analysen bestimmt. 

Ziele

Mit statistischen Methoden und mathematischen Modellen sollen verlässliche Aussagen hinsichtlich der Messgenauigkeit gemacht werden. Die gewonnen Erkenntnisse sollen zu Massnahmen beitragen, welche die Messgenauigkeit erhöhen (z.B. Platzierung der Messgeräte). In einem weiteren Schritt sollen kantonale Daten integriert, und eine allfällige Ausdehnung auf kleinere Gewässer geprüft werden.

Vorgehen

In einem ersten Schritt wurden adäquate statistische Methoden zur Abschätzung der Messunsicherheit evaluiert. In einem zweiten Schritt wurden im Rahmen einer Pilotstudie hochaufgelöste Daten generiert, und so eine erste Schätzung der Messunsicherheit vorgenommen. Zur Modellierung der Daten wurden geeignete mathematische Modelle verwendet.

Lösung

Mit Hilfe des Pilotprojektes konnten Hinweise auf temporäre Beeinflussungen der Wassertemperaturmessungen durch externe Faktoren gefunden werden. Das genaue Eingrenzen der Messungenauigkeit gestaltet sich schwierig, da die Messkonfiguration noch nicht optimal ausgestaltet ist. Weitere Untersuchungen mit angepassten Messkonfigurationen sind daher notwendig.