Die Messtechnik

Die bundesweit erste Einrichtung zum Messen von Fernsicht steht im Pfälzerwald, genauer auf dem höchsten Berg des Naturparks, der 673 m hohen Kalmit. Die technischen Komponenten sind im Kalmitturm eingebaut, und zwar mit freundlicher Genehmigung des Pächters, dem Polizeipräsidium Rheinpfalz. Gemessen wird in Richtung Südwesten über das Wäldermeer des Biosphärenreservats hinweg bis zu den Vogesen westlich von Obernai im Elsass.
Die Messstation hat die Aufgabe, sowohl die Hilfsmittel als auch das Vorgehen eines erfahrenen Sichtweitenschätzers nachzubilden, damit dessen subjektives Urteil durch eine quantitative Aussage ersetzt werden kann. Wichtige Bestandteile und Entwurfskriterien werden nachfolgend kurz vorgestellt.

 

Digitalkamera

Ein routinierter Beobachter inspiziert das Gelände unter Zuhilfenahme eines Fernglases. Die Netzhaut des Auges wird ersetzt durch eine Digitalkamera, die sich am Anfang der Messkette befindet. Um die beim Menschen ständig und unbewusst ablaufenden Anpassungen des Sehapparats in definierter Weise vorzunehmen, wird eine spezielle Industriekamera eingesetzt; bei dieser können den physiologischen Abläufen nachempfundene Einstellungen programmgesteuert ausgeführt werden. Die Aufgabe von Augenlinse und Fernglas übernimmt ein spezielles Objektiv, das einen relativ kleinen Sehwinkel auf den lichtempfindlichen Sensor abbildet.

 

Wetterschutzgehäuse

Zur Unterdrückung der Handunruhe greift der Beobachter zu einem Stativ und bevorzugt einen Standort mit geringem Winddruck. Um die Kamera einerseits präzise und feinfühlig ausrichten zu können, andererseits aber ihre räumliche Lage auch vor stürmischen Winden abzuschirmen (siehe den Exkurs zum Kalmit-Observatorium), wurde ein spezielles Schutzgehäuse konstruiert; die Herstellung erfolgte dank freundlichem Entgegenkommen in den wissenschaftlichen Werkstätten der Technischen Universität Kaiserslautern.
Die Überraschung war nicht gering, als sich trotz des gegen Windeinfluss perfekt gehärteten Aufbaus hin und wieder Verschiebungen im Messbild zeigten. Es stellte sich heraus, dass Eigenbewegungen des Turmes sowie refraktionsbedingte Verzerrungen des Landschaftsbildes für die "Restunruhe" verantwortlich zeichneten. Zum Glück erwiesen sich diese Effekte als relativ langsam veränderlich, so dass eine rechnerische Kompensation erfolgreich war.

 

Exkurs: Kalmit-Observatorium

Die beim Wetterschutzgehäuse ergriffenen Vorsichtsmaßnahmen haben einen historischen Ausgangspunkt: Bauherr des heutigen Kalmitturms war der Pfälzerwald-Hauptverein in den Jahren zwischen dem Ersten und Zweiten Weltkrieg. 1929 wurde der lange geplante Vorsatz verwirklicht, den Neubau des Turmes nicht alleine touristischen Zwecken vorzubehalten, sondern auch mit einem Arbeitsraum für einen Meteorologen auszustatten. Die Bayerische Landeswetterwarte in München (die Pfalz gehörte damals zu Bayern!) finanzierte im Gegenzug die im "Kalmit-Observatorium" tätige wissenschaftliche Fachkraft. Einer der Stelleninhaber war Hans Burckhardt, dem wir unter anderem den Hinweis auf die "dort gemessenen großen Windgeschwindigkeiten" verdanken [1], "die oft zu orkanartiger Stärke anwachsen und im Mittel die der Zugspitze übertreffen"! Der Arbeitsraum des Wetterbeobachters wird zwischenzeitlich vom Polizeipräsidium Rheinpfalz wieder hoheitlich genutzt, ein Blick auf seine Ausstattung im Jahr 1934 zeigt nebenstehendes Foto.

[1] Burckhardt, Hans: Das Kalmit-Observatorium. In: Jahresbericht des Sonnblick-Vereines für das Jahr 1934. XLIII. Jahrbericht. Wien: Springer 1935.

 

Sichtziele

Will ein Wetterbeobachter Sichtweiten bestimmen, so vergleicht er seine momentanen Wahrnehmungen mit einer Liste möglicher Sichtziele, deren Entfernung er maßstäblichen Karten entnimmt. Das moderne Vorgehen stellt lediglich eine Verfeinerung dar: zur präzisen Identifikation von Sichtzielen dienen heute fotogrammetrische Verfahren und die Entfernungen lassen sich mittels Koordinaten berechnen, die man aus digitalen Karten erhält. Auf diesem Wege wurde die Visur der Sichtweitenmessstation auf der Kalmit ausgewählt und bewertet, die Abbildung zeigt das zugehörige Analyseergebnis. Als Referenzkulissen fungieren: 1 = die Westflanke des Hochbergs (2 km entfernt); 2 = der Roßberg (7 km); 3 = der Orensberg (9 km); 4 = die Hohe Derst (29 km) und 5 = der Neuntelstein (114 km).

Die aktuell eingemessene Fernkulisse wurde offenbar bereits vor hundert Jahren zumindest von ernsthaften Liebhabern weiter Aussicht korrekt angesprochen, denn ein anonymer Augenzeuge (vermutlich Albert Grimmeisen, siehe nebenstehendes Relief) hat über die Einweihung der Ludwigshafener Hütte auf der Kalmit am Sonntag, dem 26. April 1908, folgenden Bericht erstattet [2]: "Die heute erfolgte Hüttenweihe war ein einzig großartiges Fest, dabei ein wunderbarer Frühlingstag mit ungemein weiter Fernsicht, wie sie selten nur einem Sterblichen zuteil wird. Vom Taunus und Hunsrück bis zum Hochfeld in den Vogesen und der schneeglänzenden Hornisgrinde im Schwarzwald lagen ein unzähliges Gipfelmeer und die endlose Rheinebene mit ihren Städten und Dörfern vor dem staunenden Auge". (Anmerkung: im Original steht keine Hervorhebung)

Und tatsächlich schließt sich rechts des Neuntelsteins, außerhalb des gezeigten Bildausschnitts, die Firstlinie des Hochfeld (heutiger Name: Champ du Feu) südwestlich von Straßburg an!

[2] Einweihung der Ludwigshafener Hütte auf der Kalmit. In: Der Pfälzerwald (1908), S. 63.

 

Auswerterechner

Der zugehörige Auswerterechner ist im Turminnern platziert. Er, sowie alle übrigen Bestandteile der Messstation, konnten erst durch die uneigennützige Unterstützung der Paul & Yvonne Gillet Stiftung finanziert werden. Ohne diese Starthilfe gäbe es heute keine Sichtweitenmessung im Pfälzerwald - ein verbindliches Dankeschön an die Stifter geht deshalb nach Edesheim! Für weitere monetäre Unterstützung sind wir auch der Verbandsgemeinde Weilerbach, einer "Zero-Emission-Village", verbunden.

Freilich gilt es auch noch laufend anfallende Betriebskosten zu bestreiten; hier danken wir der Firma haardtware GbR, dass sie als Sponsor diese Kosten übernommen hat.

 

Messprogramm

Auf dem Rechner werkelt ein mit den Aufgaben und der Erfahrung stetig weiter entwickeltes Messprogramm, das auf den Namen "Hazewatch" hört (übersetzt heißt das etwa "Dunstbeobachter"). Mit speziellen Algorithmen wird das Dunstmaß bzw. die Sichtweite aus den Bilddaten extrahiert. In Anlehnung an das Vorgehen eines versierten Beobachters, der nach in Erinnerung gebliebenen Silhouetten fahndet, wurden dessen wichtigste Hilfsmittel, nämlich Gedächtnis und Lernfähigkeit, maschinell nachempfunden. Und genau so wie ein Beobachter die "Deutlichkeit" eines Zieles als subjektiven Gradmesser für die Sichtweite verwendet, lässt sich auf der Grundlage der Koschmiederschen Sichtweitentheorie [3] dafür ein objektives Maß gewinnen. Am Ende schier endloser Kalkulationen steht schließlich eine Zahl, mit deren Hilfe sich viele Naturfreunde beeindruckende Naturerlebnisse verschaffen können. Insbesondere das Eintreffen exzellenter Fernsicht, "wie sie selten nur einem Sterblichen zuteil wird", braucht von nun an nicht mehr unbemerkt zu verstreichen!

[3] Koschmieder, Harald: Theorie der horizontalen Sichtweite. In: Beiträge zur Physik der freien Atmosphäre 12 (1924), S. 33-55 und (1925) S. 171-181

 

Laborversuche

Während der Entwicklungsphase stellte sich schon bald heraus, dass die Nutzung einer Digitalkamera als Strahlungssensor tunlichst auf umfassende Laborversuche gegründet werden sollte. Die optoelektronischen Eigenschaften des "digitalen Auges" wurden mit eigens errichteten Laboraufbauten ausgemessen. Der hölzerne Streulichtschutzkanal beeindruckt zwar wenig vom Aussehen her, aber wir halten es hier (sinngemäß) mit Fraunhofer, der einem kritischen Besucher seiner Werkstatt bedeutet haben soll, dass seine Linsen nicht zum Anschauen, sondern zum Durchschauen gefertigt worden seien.

 

Mehr ...

Wer mehr über die Zusammenhänge zwischen Sichtweite und Aerosolen wissen möchte, dem empfehlen wir, sich einmal hier umzusehen.

 



Haus der Nachhaltigkeit