Strahlungstemperatur

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    • Strahlungstemperatur

      Hi,

      seit 2 Wochen habe ich einen meiner Kabelsensoren direkt (also ohne Schutz) auf ca. 2m Höhe gen Himmel ausgerichtet. Obwohl ich schon in 2 Nächten meinte, dass sich eine Strahlungsnacht anbahnt (Wolkenlos, Windstill) kann man nichts entsprechendes ablesen. Ok, wenn nur das leiseste Lüftchen weht, isses vorbei mit der Strahlungsnacht.
      So gesehen sind 2 Wochen auch keine große Zeitspanne. Zu sehen ist die entsprechende Diagrammlinie beim Anklicken des Wetterbanner und dann 'zusätz. Sensoren' im Header. Es wird aber nicht - wie bei meiner anderen Wetterstation - das ganze Archiv eingespielt, sondern nur das aktuelle Diagramm. Man kann also nicht durch die zurückliegenden Tage surfen.

      Langsam glaube ich eh, dass eine andere Messmethode eine viel höhere Aussagekraft hat, als ein Temperaturfühler, der irgendwo aufgestellt ist. Bödi (aus dem Nachbarforum) hat per Infrarotmessung unmittelbar die Blatttemperatur gemessen (Link) und dabei interessante Ergebnisse herausgefunden.

      Ähnliche Ergebnisse (wenn leider auch nicht ausreichend beleuchtet) hat auch eine Dissertation (zu Kapitel 3.5.2 runterscrollen) über Blatttemperaturen in einem Gewächshaus.
      Ich denke mal, das auch die Atmung/Transpiration der Pflanze die unmittelbare Blatttemperatur beeinflusst und es ebenfalls einen Unterschied macht, ob das Blatt nass oder trocken ist (Verdunstungskälte).

      So eine Langzeitmessung am Blatt einer Pflanze mittels IR-Thermometer (im Vergleich zur Außentemp.) wäre sicherlich interessant. Bödi hat ja auch unterschiedliche Blatttemperaturen innerhalb eines Blattes gemessen. Also soviel zu Äußerungen wie "...wir hatten doch nur -10°C?". Welche Temperatur tatsächlich das geschädigte Blatt aufweist, wurde bisher wohl noch nirgens gemessen.

      PS: ...auch der Doktoranwärter hat seine Messmethode innerhalb der Versuche von Kontaktmessung auf IR-Messung umgestellt.


      -volker-
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    • Hallo Volker S.
      da hast du diemal aber ein sehr spezielles Thema aufgegriffen :)))
      Einen großen Nachteil über die Aussagekraft der Blatttemperatur liegt in der Messung.
      Messungen per IR-Sensoren können nur punktuell gemessen werden und wenn man sich Wärmebilder von einem Blatt unter Frosteinwirkung betrachtet, dann sieht man ein buntes breites Farbspektrum, von dem ein IR-Sensor nur einen kleinen Bereich ermitteln kann.
      Die wärmsten Bereiche sind auch immer nur die gesunden Blattzonen, weil diese durch ihre intakte und aktive Zellstruktur die Wärme bis zu einem gewissen Grad behalten können, während geschädigte oder stark alternde Strukturen dies nicht mehr können.
      Von daher ist eine IR-Messung für den gemessenen Bereich zwar sehr nah am Objekt aber sie misst nur einen sehr kleinen Bereich der gesamten Pflanze, so dass man nicht unbedingt allgemeine Schlüsse daraus ziehen könnte.
      Im Wissenschaftsmagazin „Nature“ gab es eine interessante Studie speziell über die Blatttemperaturen.
      Man fand heraus, dass Blätter wie eine Klimaanlage agieren.
      Eine Schwarzfichte in Kanada misst die gleiche Blatttemperatur wie eine Karibische Pinie in Puerto Rico. Ähnlich wie bei den Säugetieren, wo die Körpertemperatur unabhängig vom geographischen Standort relativ konstant bleibt.
      Die optimale Blatttemperatur für das Photosynthesefenster liegt bei vielen Pflanzen im Bereich zwischen 15 und 25Grad und dieses versucht die Pflanze möglichst lange aufrecht zu erhalten.
      Kommt z.B. Zusatzlicht bei niedrigen Temperaturen ins Spiel (Sonnenlicht oder Kunstlicht), so steigt die Blatttemperatur innerhalb von wenigen Sekunden um mehrere Grade an, während sich bei der Umgebungstemperatur nichts verändert. Hier macht sich die Pflanze die Strahlung zu Nutze.
      Zu hohe Blatttemperaturen können Pflanzen durch Transpiration von Wasser sehr gut ausgleichen. Bei fallenden Temperaturen gilt es für die Pflanze, die Blatttemperatur möglichst lange zu erhalten aber das gelingt einer Fichte durch die Wachsummantelung ihrer Nadeln natürlich viel besser, als dem Blattsegment einer Palme in deutschen Gärten. Eine Palme ist auch genetisch nicht für eine Frostresistenz geschaffen. Hier hat die Kältestrahlung leichtes Spiel.
      In wie fern ein feuchtes Blatt die Strahlungskälte beeinflusst, weiss ich auch nicht. Möglich, dass es den Kälteeffekt noch weiter verstärkt, möglich aber auch, dass die Nässe noch eine isoliernde Wirkung haben könnte.
      Ob uns das aber für unseren Winterschutz wirklich weiter bringt? :whistling:
      Die gewonnenen Erkenntnisse ob jetzt durch Temperatur oder IR-Messung müßte ich doch ohnehin auf meinen Winterschutz übertragen.
      Ich denke hier ist Vorbeugen besser als Entsorgen. Möglichst keinen transparenten Folienschutz verwenden und dann treten auch erst gar keine Strahlungsschäden auf.

      v.G.
      -klaus-
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    • Hallo Klaus,

      soweit, dass man verwertbare Ergebnisse auch in Schutzmethoden umsetzen kann (dieses amerikanische Schutzspray - ähnlich Wachs - war wohl mal ein Versuch in dieser Richtung), wollte ich gar nicht gehen. Ich stelle aber manchmal ganz gerne quasi 'Fakten' in Frage, die sonst evtl. vernachlässigt werden. Beispielsweise Temperaturangaben generell. Selbst ich - in diesem Winter habe ich glaube ich 11 Sensoren im Garten - kann Dir nicht mit Gewissheit sagen, was die Blätter meiner Palme temperaturtechnisch 'gesehen' haben.

      Sicherlich, in das Thema Blatttemperaturen spielen evtl. auch andere Faktoren eine Rolle, und generell möchte ich das auch gar nicht zu sehr in den Fokus stellen. Über die Art und Weise der Messung - in Kahlfrostnächten - mache ich mir aber gerade meine Gedanken. Wie groß mag der Unterschied sein, zwischen einer Pyrometermessung und einer Sensormessung bezüglich sich einstellenden Temperaturen hinsichtlich der Strahlung (also ohne konvektivem Wärmeausgleich durch Wind)? Edit: also einmal per Sensor gen Himmel, und einmal per IR-Messung auf das Blatt?

      -volker-
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    • Hallo Volker,

      habe gerade erst den Anfang gelesen (klar wird auch abgespeichert), aber der Doktorand hat von der Kontaktmessung auf IR umgestellt, weil er u.A. die Oberfläche beschädigt hat. Ein anderer Kritikpunkt der Kontaktmessung ist der Wärmeaustausch der Pflanze an den Kontaktsensor (Pflanze verliert/bekommt ständig am Messpunkt Wärme durch den Kontaktsensor). Habe zwar erst nur den Anfang Deiner *.pdf gelesen, aber es wird wohl heute Stand der Technik sein, dass man die Oberflächentemperaturen alternativ mittels IR messen (Kapitel 4.3.2.2) kann. Oder die Doktorarbeit ist aus Bayreuth :)

      -volker-
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    • Hallo Volker,
      damit wir uns nicht missverstehen, ich finde deine technischen Denkanstösse immer interessant und wer unter uns kennt schon die tatsächliche Blatttemperatur seiner Exoten bei Kältestrahlung.
      Interessant ist diese Messung allemal!!! Ich war letztens auch überrascht, als ein User im Nachbarforum die Bodentemperatur in 20cm Tiefe innerhalb und außerhalb seines Schutzbaus gemessen hatte.
      Man würde vermuten, dass sie innerhalb weit höher liegen würde als außerhalb. Aber dem war nicht so, sie war nahezu ausgeglichen (0,3°C Differenz).
      Von daher wäre ich persönlich auch sehr gespannt auf deine Messungen.

      Volker S schrieb:

      Edit: also einmal per Sensor gen Himmel, und einmal per IR-Messung auf das Blatt?

      Ich würde noch einen Schritt weiter gehen. In der Annahme, dass Du genügend Sensoren hast, würde ich noch eine Dritte Komponente messen.
      1. Die uneingeschränkte Richtung in den Himmel.
      2. Das Blatt der Trachy (ein möglichst junger Wedel ohne Fleckenablagerungen)
      3. Eine Metallplatte in gleicher Position wie der Trachywedel.

      Dann würde ich mir im frostfreiem Zustand die Referenz (Differenz) festhalten. Dichte Materie wie Metall hat naturgemäß einen tieferen Temperaturpunkt (bessere Leitfähigkeiten) als lebendiges Pflanzengewebe. Diese Komponente würde die Strahlungseinwirkung sehr deutlich veranschaulichen.
      Ich vermute, dass der gemessene Temperatursturz im Falle einer Strahlungsnacht bei der dichten Masse eher linear verlaufen und die Pflanzgewebemessung um Welten unterbieten wird.
      Bei lebender Materie und der geringeren Dichte müßten sich große Abweichungen ergeben und bei einem zeitlichen Ablaufprotokoll müßte man einen natürlichen Widerstand anhand der Messung erkennen (meine Vermutung). Soll heißen, die Kurve dürfte sich nicht wie bei toter Masse kontinuierlich nach unten bewegen, sondern sie müßte unregelmäßig verlaufen, da sich die Gewebestruktur mit allen ihr zur Verfügung stehenden Mitteln gegen die Frosteinwirkung wehrt, solange sie funktioniert (lebt).
      Die Auswertung des Differenzbetrages von der Referenz bis zur negativen Temperaturspitze dürfte sehr interessant sein.
      Vor dem Exitus eines Trachywedels würde dann eine plötzliche Anhäufung von verdicktem Zellsaft stehen, welche die Zellen unmittelbar danach zerplatzen lässt. Dieser grausige Prozess wäre sogar als eine Art zischendes Geräusch hörbar (natürliche Zwangsentlüftung eines Überdruckes.. wehe dem, der jetzt anderes dabei denkt). Aber soweit sollten deine Messungen allerdings nicht gehen :gri Eine Tendenz als Messung reicht ja schon vollkommen aus!!!
      Von einer solchen Messung habe ich persönlich noch nichts gelesen und es wäre doch durchaus einmal aufschlussreich, das Verhältnis Aussenemperatur/Blatttemperatur zu messen.
      Spätestens seit Einführung der Microwelle ist jedem deutlich geworden, welchen Einfluß Strahlungswellen auf Materie haben kann :)))
      v.G.
      -klaus-
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    • Hallo Klaus,

      das die Bodentemperatur in 20 cm schon annähern ausgeglichen ist, ist eine interessante Feststellung. Denn es ist fast immer nur das Bauchgefühl, auf das man sich dann mehr oder weniger verlassen muss (bei mir jedenfalls). Erst wenn das Jemand mal tatsächlich überprüft wird die Ahnung - die man vielleicht hat - auch bestätigt. Ist aber sicherlich auch bodenabhängig und damit abhängig von der (Wärme-)Leitfähigkeit. Aber auch dabei ist die Differenz wohl nur +/- ein paar Zentimeter. Evtl. merkt man erst einen deutlich messbaren Unterschied, wenn die Wärmekapazität des Boden soweit ausgeschöpft ist (eine sehr lange und tiefe Frostperiode), dass der Frost auch bis in diesen Tiefen eindringt.
      Ansonsten kontrolliere ich nur die Bodentemperatur in meiner Umgebung mittels diesem Link hier. Das reicht mir meistens.

      Back2Roots
      Hey, Du hast Dir ja schon einen sehr interessanten Freifeldversuch ausgedacht. Drüber nachgedacht, die Sache in den Angriff zu nehmen, habe ich auch schon mal.
      Wird aber wohl doch nichts geben. Sensoren habe ich zwar noch übrig (na gut - meine geschätzten 6 Kabelsensoren sind alle im Gebrauch - hab also nur noch Gehäusesensoren ohne abgesetzten Kabelfühler übrig), aber mit einer Pyrometermessung harder ich noch. Es gibt tatsächlich IR-Thermometer, die per Funk Daten an den Compi übertragen können. Leider ist trotzdem die Messgenauigkeit von diesem Gerät nur minimalst besser (+/- 2°C, oder +/-1,5% - höherer Wert zählt), als die anderen bezahlbaren Schätzeisen (+/-2% +/-2°C, <0°C +/-3% +/-3°C - höherer Wert zählt). Aber selbst die bei dem gebrauchtem Gerät fällige Naseweißgebühr von 129,99 Euro sind es mir dann doch nicht Wert - und ob das Ding wasserdicht ist, steht auch noch auf einem ganz anderen Blatt. Wegen der Genauigkeit, und diesbezüglich auch der Aussagekraft der Messung, muss man bestimmt viel tiefer in die Tasche greifen. Müssen wir halt dumm sterben ;;g

      -volker-
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    • Hallo Volker-S

      interessantes Thema! Ich kann nur kurz antworten:

      Gegen den Himmel die LUFT-Temp zu messen bringt nixx. Die Abstrahlung (Schwarzstrahler) geht vom Körper (z.B. Trachyblatt - oder z.B. Autoinnerem aus).

      Dort findet die Abkühlung statt und wird i.d.R. von konvektierender Luft sofort wieder ausgeglichen. Im Autoinneren, bei geschlossenen Fenstern klappt das nicht.

      Hier kann es dann auch trotz Lufttemps über Null draussen dann drinnen trotzdem unter Null werden, sodass die Autoscheiben gefrieren.

      Schwarzstrahlung geht in alle Richtung und wird von schwarzen (na ja lichtundurchlässigen) Hindernissen zurückgeworfen. Daher reicht eine einfache Pappe diese Auskühlung zu vermeiden.

      Ein einfacher dunkler Schirm über der Trachy und die interessante Messung der Trachyblattoberflächentemperatur sollte schon anders ausfallen ... mach das doch mal! Wäre selber gespannt! ;;f
      Guat gaon vant Mönsterland Dirk Click for Münster, Deutschland Forecast
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    • Hallo Dirk,

      mit dem Sensor (gen Himmel) messe ich natürlich nur dann Strahlungsnächte, wenn die Umgebungsparameter das zulassen (Windstille, keine Wolkendecke und auch keine freie Konvektion). Das das in der Natur sehr selten vorkommt, das ist mir schon bewusst. Du sagst, es funktioniert gar nicht. Wieso? Weil es immer mindestens freie Konvektion gibt - oder warum?
      Alle Körper strahlen Ihrer Temperatur (Oberfläche, Material) entsprechend. Auch mein Sensor. Höchst wahrscheinlich mit einer leicht anderen Emissivität als das Trachyblatt. Trotzdem, falls mir hier eine Strahlungsnacht vorliegt gilt das doch auch für meinen Sensor. Kannst Du mir das kurz erklären, warum das nicht so sein sollte wie ich mir das vorstelle?

      -volker-
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    • Tschulligung,

      hab' das erst jetzt gelesen ...

      mit den IR-Sensoren kannst Du doch m.M. nur die Temp. an Oberflächen messen? Wie willst Du gen Himmel (Luftpartikel?) die Luft-Temp. messen. Da ist doch das Thermometer gefragt - oder?

      ?? Bin jetzt selber etwas ratlos - und mächtig grippal - und das kurz vorm Urlaub (Fieberwahn?) !! Vielleicht fällt mir demnächst was besseres ein!

      Ich komme noch mal darauf zurück - aber später!
      Guat gaon vant Mönsterland Dirk Click for Münster, Deutschland Forecast
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    • Hallo Dirk,

      Volker S schrieb:


      mit dem Sensor (gen Himmel) messe ich natürlich nur dann Strahlungsnächte, wenn die Umgebungsparameter das zulassen (Windstille, keine Wolkendecke und auch keine freie Konvektion).


      Da ich ja noch keinen IR-Sensor habe, bezog sich obige Sensorbeschreibung natürlich auf einen normalen Funk-Kabelsensor (der in den Himmel guckt).

      [By the way: Auch IR-Thermometer sollen einen großen Unterschied anzeigen wenn man sie gen Himmel richtet. Wolken reflektieren die (Wärme-)Strahlung zum Teil, was sternenklare Nächte nicht machen. Auch diesen Unterschied bekommt man anscheinend per IR mit (was ich mir auch gut vorstellen kann).]

      ...aber was jetzt viel wichtiger ist: Lass die Quasselei mit mir sein und werde erst mal wieder Gesund. So kurz vor dem Urlaub kann das ja keiner gebrauchen. Da freut man sich auf die wohlverdienten freien Tage - und dann so etwas.

      Ich wünsch Dir auf jeden Fall eine schnelle Genesung und gute Besserung

      -volker-
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    • BTW, fällt mir gerade ein.

      Ein Hochbinden der Blätter ist auch bei eventuell auftretenden Strahlungsnächten dienlich. Dabei verhält es sich ähnlich wie bei unseren Autoscheiben. Wenn man ein Auto unter freiem Himmel parkt (und es geht in Richtung 0°C und darunter) hat man fast immer den Effekt, dass die Windschutzscheibe vereist ist, und die Seitenscheibe nur Eiskristalle bildet (wenn überhaupt).
      Die senkrechten Seitenscheinen verlieren dabei nicht ganz so viel Wärme. Das was sie durch Abstrahlung verlieren, bekommen sie durch die strahlende Nachbarschaft wieder rein. Aber auch hier kann es unter die Temperatur der Umgebung gehen, je nachdem wie das Verhältnis von Verluststrahlung zur Einstrahlung (der Nachbarschaft) ist.
      Während die schräge Windschutzscheibe einen viel größeren Anteil Richtung klarem Himmel verliert (welcher ohne Wolken nix zurückstrahlt). So ist dort die Temperatur tiefer. Ich habe da mal irgendwo einen Film zu gesehen - ich gehe mal eben suchen :whistling:

      ...ja genau - Kopfball war das -> hier der Link. Der Wärmecrack hinterlässt leider nur einen schwachen Eindruck (blabla und hat nicht konsequent genug gemessen / 2x im warmen Bereich / 1x im kalten Bereich), der Text unter dem Video ist da schon besser.

      Ergo - aufrecht stehende Blätter sind gegen Kahlfrost (Strahlungsnächte) etwas besser geschützt (wenn man den Glasversuch zu Grunde legt, war die Seitenscheibe ca. 1°C wärmer, als die fast waagerechte Windschutzscheibe) . Da es sich allerdings um 2 völlig verschiedene Materialien handelt, müsste man auch hier mal einen Versuch 'fahren'.
      Ein noch besserer Schutz (als nur senkrechte Blätter) ist ein 'Rückstrahler' (die im Film angebrachte Folie). [Edit:] Falls es schwierig wird sich das vorzustellen - immer an Licht denken, welches sich ähnlich verhält wie die abfließende Wärmestrahlung eines jeden Körpers (wenn er wärmer als -273,15°C ist).


      -volker-
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    • Hallo Volker S

      Davon habe ich schon mal was gehört ,bzw . gelesen ,ich glaube das war auf einer Wetterseite,da ging es auch um schnellere Ab-und Auskühlung auf Oberflächen jeglicher Art,auch die Stellung der Oberflächen spielten dabei eine grosse Rolle,ich kam drauf ,als ich das mit den Autoscheiben gelesen habe.
      Liebe Grüsse aus dem Aachener Raum, René ::w

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