Sonnenschein

Sonnenscheindauer

Messgeräte

Überblick

Das Obere Gäu zählt zu den sonnenscheinreichen Regionen Deutschlands. Dies liegt neben der geographischen Lage im SW an häufigen Strahlungswetterlagen in Leesituation zum Nordschwarzwald. In der Messperiode 2002-2023 beträgt die mittlere jährliche Sonnenscheindauer in Herrenberg 1947 Stunden.

In Diagramm 20 sind Mittelwerte von Stationen des Oberen Gäu aus 2006-2023 angegeben. Der Vergleich mit der DWD-Station Renningen-Ihinger Hof (478m NN) in vergleichbarer naturräumlicher Lage zu Herrenberg offenbart die Zunahme der Jahreswerte gegenüber den letzten Klimaperioden, die vor allem auf sonnenscheinreichere Frühjahrsmonate zurückgeht.

Bezüglich der regionalen Differenzierung in der Umgebung des Oberen Gäu ist eine deutlichen Abnahme von der Ammerniederung nach Westen über die Gäurandhöhe hin zum Nordschwarzwald erkennbar, entsprechend der Zunahme des mittleren Bewölkungsgrades und des Jahresniederschlags.

Monatsvergleich der Sonnenscheindauer

Die Angaben sind Monatsmittelwerte; dementsprechend differieren die Tageswerte besonders in den Randmonaten des Jahres. Während in den Hochsommermonaten das Verhältnis zwischen maximal möglicher und gemessener Sonnenscheindauer ungefähr 2:1 beträgt, ist es in den Wintermonaten sehr viel ungünstiger.

Ursächlich ist nicht nur der im Mittel höhere Bewölkungsgrad, sondern auch die Tatsache, dass für längere Zeit nach Sonnenaufgang und vor Sonnenuntergang bei niedrigem Sonnenstand und langer Weglänge der Strahlung durch die Atmosphäre auch bei wolkenlosem Wetter die Sonnenscheinschwelle von 120 W/m² nicht überschritten wird.

Jahresvergleich der Sonnenscheindauer

Das Jahr 2022 war das bislang sonnenscheinreichste in Deutschland seit Beginn allgemeiner Wetterbeobachtungen. Nach den Aufzeichnungen des DWD schien die Sonne in Baden-Württemberg mit 2176 h am längsten von allen Bundesländern. Die Werte im Gäu lagen sogar noch deutlich über dem Flächenmittel des Landes.

Globalstrahlung und Strahlungsbilanz

Als Globalstrahlung wird der Anteil der Sonnenstrahlung bezeichnet, der nach Absorption von Röntgenstrahlung, UV C und UV B in der Atmosphäre auf direktem Weg oder indirekt nach Streuung an Luftmolekülen, Wassertröpfchen und Aerosolen auf der Erdoberfläche ankommt.

Die Strahlungsintensität ist spektral verteilt und hat ein Wellenlängenmaximum im sichtbaren Bereich von ca. 400 nm (violett) bis 800 nm (rot). Die Messwerte des Pyranometers beziehen sich auf eine horizontale Fläche.

In der Tabelle die Monatsmittel auf der Gäurandhöhe in 600m NN für den Zeitraum 2005-2023 im Vergleich zu den Klimawerten der Station Stuttgart-Hohenheim aus 1961-1990 (Referenzperiode des DWD).

Station	J	F	M	A	M	J	J	A	S	O	N	D	Jahr
Gäurandhöhe 615m	47	80	134	191	209	240	238	204	151	88	52	40	144
S-Hohenheim 401m	42	72	122	173	220	237	240	199	152	94	45	31	136

Der auf eine horizontale Fläche eingestrahlte solare Energiestrom beträgt bei mittlerer Globalstrahlung von 144 W/m² im Jahr somit 0,144 kW/m² * 24 * 365 h = 1261 kWh/m².

Station	J	F	M	A	M	J	J	A	S	O	N	D	Jahr
Lerchenberg 610m	-10,4	2,5	34,7	68,4	94,5	121,1	120,0	89,3	56,6	17,3	-5,1	-11,4	48,1

Der Jahresmittelwert von 48,1 W/m² entspricht einem Nettostrahlungsenergiegewinn der Erdoberfläche von 17,6 kWh/m²  (= 48,1*24*365 Wh/m²). Von Anfang November bis Mitte Februar ist die Bilanz negativ, d.h. die Oberfläche gibt Energie ab und würde ohne advektive Wärmezufuhr durch Luftmassen und Niederschlagseintrag fortwährend auskühlen. Positive Beträge der Gesamtstrahlungsbilanz, die auch im Winter bei Sonneneinstrahlung tagsüber gegeben sind, stehen für wetterwirksame Vorgange wie Thermik, Erwärmung der Luft und Verdunstung zur Verfügung. Nachts ist die Gesamtstrahlungsbilanz in jeder Jahreszeit negativ.

Tagesverläufe der Strahlung

Strahlungstag im Sommer, am 13.06.2023 bei wolkenlosem Wetter

Der 13. Juni war der Tag des Jahres 2022 mit der längsten Sonnenscheindauer und den höchsten Werten der Globalstrahlung und der Gesamtstrahlungsbilanz. Die Eindellungen bei der Strahlungsbilanz abends sind auf die Abschattung des Gerätes (obere Sensorfläche) durch den Messturm zurückzuführen. Der Sensor befindet sich unten im Wettergarten.

Die solare Energieeinstrahlung auf eine horizontale Fläche von 1m² betrug  374 W * 24h =8,97 kWh. Die „Stromernte“ pro 1m² Solarpanel dürfte je nach Ausrichtung und derzeitigem Stand der Technik bei etwas über 1 kWh gelegen haben.

Das Tagesmittel der Strahlungsbilanz belief sich auf 161 W/m², die am Erdboden über einen Tag thermalisierte solare Energie somit auf 3,86 kWh, die selbstredend nur während der Sonnenscheindauer absorbiert wurde.

Dieser Energiebetrag steht für die Erwärmung der Luft zur Verfügung, die vom Boden ausgeht, sowie für weitere wetterwirksame Prozesse (verdunsten, auftauen, adiabatische Ausdehnung und Thermik).

Strahlungstag im Winter, am 18.12.2023

Tagesmittelwerte am 18.12.2023:  Sonnenscheindauer 8,0 Stunden,  Globalstrahlung 68 W/m², Strahlungsbilanz 4 W/m²

Die eingestrahlte solare Energie betrug mit 1,63 kWh auf 1 m² horizontale Fläche über den Tag somit nur 18% des Sommerwertes vom 13.06.2023.

Weitere Seiten zur Strahlung

Strahlungsbilanz, ein Diagramm und Erklärungen von W. Roos.

Sonnenstand und Polardiagramme.