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Freiburger Geographische Hefte, Heft 39

ROSNER, HANS-JOACHIM 1992 Geländeklimatologische Untersuchungen im Raum Feldberg - Altglashütten (Hochschwarzwald) und Die Regionalisierung der Ergebnisse mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung

Es werden geländeklimatologische Untersuchungen in einem ca. 12 km2 großen Teilausschnitt des Einzugsgebiets der obersten Haslach (Gemeinde Feldberg/Schwarzwald) vorgestellt. Im Zeitraum von April 1989 bis Juli 1991 wurden stationäre (Wetterhütten) und mobile Messungen (Klimameßwagen, ambulante Handmeßgeräte) zur Erfassung zur Erfassung der flächenhaften Verteilung von Temperatur und Dampfdruck durchgeführt.

 Folgende Ergebnisse liegen vor:

 1. Die durchschnittlichen Lufttemperaturen im Untersuchungsgebiet lagen im o.g. Zeitraum zwischen 5.8 und 6.4 C. Die mittlere Anzahl der Frosttage betrug in Falkau 278 Tage, in Altglashütten 336 Tage. Die frostfreie Periode dauerte jeweils nur von Juni bis August. In diesem Zeitraum traten in Altglashütten 6 heiße Tage bzw. 38 Sommertage auf, in Falkau 2 Tage bzw. 32 Tage.

2. Das obere Haslachtal wird bei autochthonen Wetterlagen von einem tagesperiodischen Windsystem bestimmt, das im Jahr 1990 in den Nachtstunden Bergwind mit einer durchschnittlichen Häufigkeit von ca. 35 % und einer Windgeschwindigkeit von 1.9 m/s brachte. In einzelnen Monaten steigt der Anteil der nächtlichen Bergwinde bis auf Werte über 61 % an. Die Talrichtung bedingt eine Kanalisierung der Winde mit hauptsächlich NO - SW Ausrichtung. Eine Unterscheidung des Bergwindes von der aus ähnlicher Richtung wehenden übergeordneten SW-Strömung der höheren Atmosphärenschichten ist aufgrund seiner geringeren Geschwindigkeit möglich.

3. Die Abbildungen 39 und 40 in Kapitel 6.3.5 zeigen die aus den Daten der Maßfahrten errechnete punkthafte Verteilung der Temperaturabweichungen von der mittleren Temperatur aller Meßpunkte für 2 m Höhe. Die Abweichungen erreichen eine Spannweite von +4 K bis - 3 K. Zu den erwartungsgemäß kälteren Flächen gehören die Muldenlagen des Rotmeeres, der Mühlenmatte und der Tatzenmatte; sie weichen zwischen -2.5 bzw.knapp -3.0 K von der Mitteltemperatur des Untersuchungsgebietes ab. Die warmen Hangzonen am Drehkopf, Sommerberg und Braxenbühl erreichen in einer Höhe von ca. 1025 bis 1035 m positive Werte von etwa +4.0 K. Die Messungen im Rotmeer machen deutlich, daß sich dort bei autochthonen Strahlungswetterlagen im Sommer in der Nacht eine knapp 15 - 20 m mächtige, bodennahe Inversion bildet, die an den Randbereichen zu extremen Temperatursprüngen führt.

4. Die mittleren Temperaturgradienten liegen für die Meßstrecken H1 und H3 bei ca. 9.1 K/100 m, bei den anderen Strecken nur zwischen 4.1 bis 7.3 K/100 m. Sie ergeben sich aus einfachen linearen Regressionen, die zwischen der Geländehöhe und den Temperaturwerten der einzelnen Meßpunkte durchgeführt wurde. Die Korrelationskoeffizienten liegen inden besten Fällen knapp über k= 0.91 (H1 und H3) und erreichen in den weniger guten einen Wert von k= 0.65 (H2).

In einem weiteren Schritt wird versucht, mit drei verschiedenen Ansätzen die punktförmig vorliegenden Informationen zu einem flächendeckenden Datensatz der oberflächennahen Lufttemperatur auszuweiten. Ein erster Ansatz baut allein auf den gemessenen Daten auf, während die anderen beiden zusätzliche Informationsebenen miteinbeziehen.

1. Der lediglich auf den gemessenen Temperaturen aufbauende Ansatz nutzt eine kubische Spline-Interpolation zur Ausdehnung der Punktinformationen in die Fläche. Die Rechnungen (Abb. 43 und 45) geben allerdings nur in der direkten Umgebung des untersuchten Gebietes ein befriedigendes Ergebnis. In den Bereichen, in denen keine Messungen vorliegen, geben die interpolierten Werte - wie nicht ander zu erwarten - keine vernünftigen Ergebnisse wieder.

 2. Eine multiple lineare Regression bezieht als erster Ansatz zusätzliche Informationen für eine Ausweitung in die Fläche mit ein. Zu diesen gehört ein digitales Geländemodell, ein Datensatz der Hangneigungen, die Information einer Nachtthermalaufnahme von LANDSAT-TM im thermalen Kanal und eine Landnutzungsklassifikation, ebenfalls abgeleitet aus LANDSAT-TM-Daten. Die durchgeführte Regression ergibt zwar auf den ersten Blick plausible Ergebnisse, doch mit einem Bestimmtheitsmaß von r2= 42.45 % wird mit dem Modell noch nicht einmal die Hälfte der Temperaturvarianz erklärt. In Abbildung 50 sind größere Bereiche zu verzeichnen, in denen Fehlklassifikationen vorliegen.

3. In einem letzten Versuch werden Methoden der Klassifizierung von Landoberflächen aus multispektralen Satelliten-Daten "zweckentfremdet" und zur Modellierung der oberflächennahen Lufttemperatur aus den "Spektralkanälen" Geländehöhe, Hangneigung und Landnutzung angewandt. Die Infomationen des Nacht-Thermalbildes werden für die Klassifizierung mit Hilfe des Minimum-Distance-Verfahrens und des Maximum-Kikelihood-Verfahrens nicht mehr verwendet, da sie keine Verbesserung der erzielten Ergebnisse bringen.

Mit der Maximum-Likelihood-Klassifikation werden 63.1 % der Fläche des 6x6 km2 großen Testgebietes erfaßt; die Zurückweisungsgrenze bei diesem Ansatz liegt bei 95 %. Die Höhenlage wirkt hier als begrenzender Faktor, denn die Flächen, welche nicht klassifiziert wurden, liegen zumeist höher oder tiefer als die Meßpunkte, die als "Trainingsgebiete" in die Klassifikation miteingegangen sind. Eine weitere Verbesserung der Ergebnisse könnte durch zusätzliche Informationen, wie z.B. die Wölbung des Geländes, und eine gleichmäßigere Verteilung der Meßpunkte im Untersuchungsgebiet erreicht werden.

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