SWN - Das Schul-Wetter-Netz

Vorstellung der Arbeit an den einzelnen SWN- Schulen

Die Projekte:

-	"Klima- und Wetteruntersuchungen in Leinefelde" Bernd Kittlaus (Staatliche Regelschule "A. Schweitzer" Leinefelde)
-	"WETTINET" aus Magdeburg Konrad Mühler und Ivo Rössling (Werner- von- Siemens- Gymnasium Magdeburg)
-	Das Wetterprojekt aus Jena Matthias Boehnert und Alexander Geissler (Staatliches Gymnasium "Caroline Schlegel" Jena)
-	Das Wetterprojekt aus Kassel Jürgen Moch und Nils Jäger (Friedrichsgymnasium Kassel)
-	Das Wetterprojekt aus Hermannsburg Gerd Uhlig (Christian- Gymnasium Hermannsburg)

"Klima- und Wetteruntersuchungen in Leinefelde"
Bernd Kittlaus (Staatliche Regelschule "A. Schweitzer" Leinefelde)

An unserer Schule begann das Projekt „Klima- und Wetteruntersuchungen“ im Frühjahr 1996 als Einstiegsprojekt in die Internetarbeit, die Ende 1995 im Rahmen des Thüringer Schulcomputernetzes entsprechende Möglichkeiten erhielt. Seitdem wird sie kontinuierlich durchgeführt und erweitert. Innerhalb dieses Projektes koordinieren wir verschiedene Gruppen mit unterschiedlicher Aufgabenstruktur:

A.) Die Idee, auf dem Gelände unserer Schule eine Wetterstation zu errichten und damit umweltrelevante Untersuchungen durchführen zu können, ist schon sehr alt. Gescheitert ist sie stets an zwei Problemkreisen:
1. Die Bereitschaft bei Schülern und Lehrern, jede Stunde - oder vereinfacht- einmal am Tag verschiedene Werte zur Wetterbeobachtung abzulesen- und das über Jahre hinweg- ist relativ gering.
2. Die Möglichkeiten zum regelmäßigen Ablesen sind im Schulalltag durch Wochenenden, Feiertage und Ferien nicht gegeben.

Die Lösung unserer Schwierigkeiten lag in der Automatisierung der Datenaufnahme und Auswertung. Hierbei bot sich die Nutzung des PC´s an, so dass Schüler über informationstechnische Grundlagen an Naturwissenschaften herangeführt werden können.

Für unsere Klima- und Wetteruntersuchungen wollten wir physikalische Messgrößen zu Grunde legen. Wir fanden Anfang 1996 eine vorgefertigte Wetterstation in einem Elektronikkatalog, die Daten mittels verschiedener Sensoren vollelektronisch aufnimmt, an einen PC weiterleitet und - für Schulen sehr wichtig - bezahlbar ist. Das Herzstück der Wetterstation bildet eine Messeinrichtung mit 8 Sensoren für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Radioaktivität, Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Niederschlagsmenge und Helligkeit – wobei wir den handelsüblichen Regenmesser im Winter mit einer Folie beheizen und so von Niederschlagsermittlung sprechen können. Diese Messdaten werden einmal stündlich aufgenommen und per Kabel über die serielle Schnittstelle an einen PC weitergeleitet. Wir haben uns für diese herkömmliche Datenübertragungsmethode entschieden, weil sie nach verschiedenen Testphasen die sicherste war. Conrad bietet als Alternativen eine Funkübertragung auf 433 MHz und ein Speichermodul an- die Funkübertragung funktionierte sehr ungenügend und der Standort Schuldach ließ eine Arbeit mit dem Memorymodul nicht zu. Wir benutzten bis Anfang 1999 als Messrechner einen ausgedienter 386er mit kleiner Festplatte, der zwei Aufgaben zu erfüllen hat:
- mittels mitgelieferter Software zeigt er die momentan gemessenen Wetterwerte in selbst konfigurierten Messgeräten an und schreibt
- diese Werte in eine Aufnahmedatei, so dass man Messzyklen später zusammenhängend und unkompliziert auswerten kann. (Conrad liefert die Software Telemet mit, die unbestritten ebenfalls ihre Grenzen hat, denken wir nur an die Netzwerktauglichkeit. An einer Regelschule – so muss man klar sagen – existiert aber nicht das know how für die Entwicklung eigener Software, was an Gymnasien ganz anders ausschaut. Hierbei liefert das SWN gute Ansätze für eine Schulzusammenarbeit!)

So wurde in der Projektwoche 1996 mit einer Gruppe aus 12 Schülern der 7.-10. Klasse das Wetterhäuschen, in dem sich die Messeinrichtung befindet, aus handelsüblichen Baumarktteilen gebaut und auf dem Dach unserer Schule aufgestellt. Hierbei beachteten die Schüler bezüglich der Belüftung des Häuschens und der Aufstellrichtung allgemeine Normen zur Wetterdatenermittlung. Gleichzeitig liefert uns das Thema Normierung die Grenzen der Messarbeit von Schule. Hierbei muss man und sollte man Kompromisse eingehen, um naturwissenschaftliche Untersuchungen an einer Schule nicht gleich im Keim zu ersticken. Konkret in unserem Beispiel heißt das: Wir messen die Daten in Hausnähe und nicht in 2 m über dem Boden, haben allerdings durch die Höhe den Vorteil, Windgeschwindigkeit und Windrichtung ohne Windkanaleffekt zu ermitteln.

B) Für die Aufnahme der Wetterdaten und die computergestützte Auswertung zeigen sich mittlerweile 10 Schüler der Klassenstufe 7, 9 und 10 verantwortlich - die sich die “Wetterfrösche” nennen (Generationswechsel wegen Schulabgang). Ein Teil dieser Schüler installierte die eigentliche Messeinrichtung, verkabelte diese, konfigurierte den Mess-PC, erarbeitete eine Auswertungsmaske in der Tabellenkalkulation “Quattro Pro” und gestaltete die Auswertungsdiagramme, erprobte die Station und schuf für das vergangene Schuljahr eine Möglichkeit, dass alle Schüler der Schule die augenblicklich gemessenen Wetterdaten einsehen können. Sie stellten einen zum Monitor “parallel geschalteten” Fernseher auf dem Gang vor den naturwissenschaftlichen Räumen auf, der die aktuellen Messwerte für alle Schüler der Schule sichtbar macht. Durch Sanierungs- und Modernisierungsarbeiten an unserer Schule wurde dieser Fernseher für den Zeitraum der Bauarbeiten wieder abgebaut...wird seinen Standort aber künftig wieder erhalten.

C) Mit der geografischen Auswertung der Wetterdaten sind Schüler der 7. Klasse betraut worden und werden vom Geografielehrer betreut. Diese nutzen die erarbeiteten Werte aus der Tabellenkalkulation , die die “Wetterfrösche” erzeugen, drucken die erstellten Diagramme aus, vergleichen die Werte mit denen des Deutschen Wetterdienstes und erarbeiten einmal monatlich eine Schautafel, die für alle Schüler im Fachraum Geographie ersichtlich ist. Hier können Wetterlagen, Extremwerte in Deutschland und Satellitenbilder mit unseren Wetterdaten verglichen werden.

D) Mit der Errichtung der Messtechnik konnten wir die nahezu lückenlose Datenaufnahme gewährleisten. Aufgrund von Bauarbeiten im Schulhaus und der damit zusammenhängenden Abschaltung des Messrechners messen wir erst seit dem 01.01.97 bis dato fast kontinuierlich. Die Transparenz der Ergebnisse konnten wir in einer weiteren Stufe durch die Präsentation der Wetterstation mit entsprechenden Auswertungen im Internet erzielen. Hierzu erarbeitete die Internetgruppe der Regelschule ein Layout. Online erreicht man uns unter http://www.rsas.eic.th.schule.de./rsaskli.htm. Hierbei kann man sich auf den Seiten der Wetterstation über unseren Aufbau, die Messtechnik, die örtlichen Gegebenheiten, die verwendete Software (inklusive verschiedenen Bildmaterials) informieren oder sich die Wetterdaten des vergangenen Monats herunterladen, wobei man zwischen allen Wetterdaten und verschiedenen Tagesmittelwerten wählen kann. Des weiteren bieten wir unsere Auswertungsdiagramme an (u.a. Temperaturverläufe, Zeitverläufe der anderen genannten wetterrelevanten Daten).
Von unserer Hauptseite aus kann man sich auch die gemessenen Extremwerte des vergangenen Monats anschauen.

Wir wollen den Schülern den PC als Hilfsmittel für Messungen und Auswertungen transparenter machen (...weg vom sturen ItG (Informationstechnische Grundlagenbildung als Pflichtfach in Klasse 7)- Unterricht mit wenig Bezug zu realen Anforderungssituationen).
Wir wollen Daten produzieren, die aus dem Erfahrungsbereich der Schüler selbst stammen, so dass der Schüler mit dem “eigenen” Zahlenmaterial im Unterricht besser und motivierter arbeitet.
Wir nutzen die Daten nicht nur in Geographie, sondern auch in Mathematik (Funktionen/ Statistik), in Physik (Radioaktivität), Biologie/ Chemie (Begleitwerte bei anderen Projekten, zum Beispiel bei Untersuchungen von Biotopen und Gewässern) und liefern so fächerübergreifende Ansätze im Unterricht.
Wir gewöhnen die Schüler an die Notwendigkeit längerfristiger Untersuchungen, um naturwissenschaftliche Gesetzmäßigkeiten zu erkennen. Wir haben Anfang 1998 damit begonnen, alle Monatsauswertungen für 1997 zusammenzufassen und eine Jahresauswertung für 1997 zu gestalten. Gleiches haben wir für die Jahresauswertung 1998 ausgeführt- die Umsetzung für die Internetseiten ist in Arbeit.

"WETTINET" aus Magdeburg
Konrad Mühler und Ivo Rössling (Werner- von- Siemens- Gymnasium Magdeburg)

Ivo Rössling und Konrad Mühler (r.) beim Vortrag

WETTINET ist die Wetterstation des Werner-von-Siemens-Gymnasiums in Magdeburg. Die Messeinheit der Firma CONRAD-electronic befindet sich auf dem Dach der Schule. Neben der Temperatur, dem Luftdruck, der Luftfeuchtigkeit und der Beleuchtungsstärke werden auch die Windrichtung sowie –geschwindigkeit und die Niederschlagsmenge gemessen. Das Ziel von WETTINET besteht jedoch nicht nur in der reinen Erfassung der Wetterdaten. Ein wichtiger Bestandteil ist die Bereitstellung der Daten im Internet. Die gemessenen Werte werden im Abstand von 10 Minuten aktuell ins Internet gestellt. Neben diesen Daten können auch die Verlaufsdiagramme aller bisher erfassten Tage abgerufen werden. WETTINET ist seit Dezember 1996 im Internet vertreten, und ist damit die erste automatische Schulwetterstation im Internet.

Die Wetterstation wurde zwar bei CONRAD gekauft, die gesamte Software wurde jedoch selbst völlig neu entwickelt. Sie übernimmt sämtliche Schritte von der Datenerfassung und Archivierung bis hin zur Erstellung der Internetpräsentation. Diese Software wird mittlerweile an über 15 Wetterstationen in ganz Europa eingesetzt. Ins Leben gerufen wurde das Projekt von den Schülern Konrad Mühler und Ivo Rössling sowie dem sehr engagierten Techniklehrer der Schule, Herrn Wesch. Die entwickelte Software heißt "Wolke 1.1" (Delphi) und hat folgende Funktionen: Automatische Datenerfassung, Datenarchivierung, grafische und tabellarische Visualisierung, Export der Wetterdaten, automatische Erzeugung von aktuellen WWW- Seiten bei Vorhandensein einer Standleitung, Anzeige der aktuellen Wetterdaten in realistischen Messinstrumenten. Die Software kann über die Internetseiten von WETTINET erworben werden.

Die WETTINET- Experten wiesen in ihrem Vortrag vor allem auf folgende Probleme hin:

	-	das Feedback von Conrads electronic bezüglich des technischen Supportes war sehr unzureichend
	-	das Interesse der Schüler und Lehrer des Gymnasiums an der Projektinitiative war gering...nach dem Motto: "Was...wir haben eine Wetterstation???..."
	-	die erarbeitete Linkliste auf den WETTINET- Seiten wird sehr stark frequentiert

Das Wetterprojekt aus Jena
Matthias Boehnert und Alexander Geissler (Staatliches Gymnasium "Caroline Schlegel" Jena)
Historisches

	-	Anfang 1997 Aufstellung einer Windkraftanlage auf dem Schulhof
	-	Idee, eine Wetterstation an diesen Generator zu installieren
	-	Mitte 1997 Suche nach Schülern der damaligen 9. Klassen für Wetterdatenerfassung
	-	erster Kontakt zum Privatsender Antenne Thüringen
	-	Anfang Juni erste Meldungen des (damaligen) Caroline – Schlegel Gymnasiums
	-	lief während der gesamten 9. Klasse
	-	in Klasse 10 entstand die Idee, das Projekt auch im Internet zu präsentieren
	-	erste Einrichtung einer Web - Site auf den Schulseiten, Kontakt zum SWN
	-	Beginn technischer Probleme nach Umbau des Ablesecomputers
	-	Fahrt nach Leinefelde zur Information über das SWN
		Probleme häufen sich, schließlich reißt der Funk-Kontakt völlig ab

Zukunft

	-	im Moment ernsthafte Gedanken an Kabelverbindung zwischen Schule und Windgeneratormast, wenn Funkstrecke nicht in Griff zu bekommen ist
	-	Versuch der kontinuierlichen Datenerfassung fürs SWN (soweit die Technik mitspielt)
	-	Übermittlung von aktuellen Daten zum im Aufbau befindlichen lokalen Jenaer Hörfunksender

Technik

	-	Wetterstation selbst versorgt sich durch Windkraft
	-	Instrumente zur Erfassung von Temperatur, Luftdruck und -feuchte, Windgeschwindigkeit und -richtung, Niederschlagsmenge und Beleuchtungsstärke, alle Messinstrumente von Conrad Elektronik
	-	Übermittlung der Daten über Funkverbindung in die Schule, auch Erfassung auf Speichermodul möglich
	-	in Schule Funk-Empfänger, Kabelverbindung zum Computer, über serielle Schnittstelle COM 2 Dateninput
	-	Erfassung im PC durch Telemet von Conrad, Auswertung durch Corel Quattro Pro

Örtliche Gegebenheiten

Jenas Umgebung: größtenteils Kalkberge, was diese Stadt zu einer der wärmsten Deutschlands macht
Schule: Tallage, relativ natürliche Landschaft: viel Grün, Windgeneratormast steht auf Schulhof, etwa 30 Meter von der Schule entfernt, Schulgelände am Rande eines Wohngebietes (Plattenbauten), am Rand der Siedlung, relativ frei

Schüler des Gymnasiums haben die Internetseiten der Schule überarbeitet und ergänzt. Man findet verschiedene Projektinformationen unter http://www.b.shuttle.de/j/schlegel- gym/frame/projekfr.htm im Netz. Auf entsprechende Fragen konnten uns die Vortragenden 1. bestätigen, dass der Windgenerator eine ausreichend konstante Betriebsspannung für die Wetterstation abgibt und 2. das PC-Kabinett der Schule den Funkempfang der Wetterdaten erheblich stört (dabei ist die Sendeleistung und der Empfang nach Messung einwandfrei).

Das Wetterprojekt aus Kassel
Jürgen Moch und Nils Jäger (Friedrichsgymnasium Kassel)

Nils Jäger und Jürgen Moch

In Kassel arbeitet man nicht mit der Wetterbox von Conrad, sondern mit einer anderen Station. Der Außensensor für Temperatur ist nicht genügend geschützt und ging schon im Dezember 1998 kaputt. Seitdem werden utopische Temperaturen gemessen. Man verwendet zur Auswertung der Daten das Programm "Weatherlink".
Nähere Informationen findet man unter http://kunde.saemann.de/fg/german/index.html im Internet.

Das Wetterprojekt aus Hermannsburg
Gerd Uhlig (Christian- Gymnasium Hermannsburg)

Die Wettermessungen bei uns sind in das biologische Projekt "Emissionen und Immissionen im Umland von Hermannsburg" ( Ein Projekt im Rahmen des Landeswettbewerbs „Moderne Schule“) eingebunden.

Die Arbeit befasst sich mit einfachen Luft- und Regenwasseruntersuchungen im Nahbereich des Christian-Gymnasiums. Es sollen einerseits Emissionsquellen landwirtschaftlicher und industrieller Herkunft durch Kartierung und Umfragen ermittelt werden und andererseits die Auswirkungen auf das Regenwasser untersucht werden. Hierbei soll auf vorhandene chemische Analyseverfahren zurückgegriffen werden sowie Messdatenerfassungssysteme der EDV beim Sammeln der Daten und Verarbeitungssysteme bei der Auswertung Eingang finden. Die dem Projekt zu Grunde liegende Idee war die Untersuchung der Luft im Hinblick auf eventuell messbare Emissionen in der Luft oder im Regenwasser, verursacht durch die im Nahbereich angesiedelten instriellen und landwirtschaftlichen Betriebe. In diesem Rahmen muss bedacht werden, dass Windrichtung,Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Luftfeuchte einen Einfluss auf die Inhaltsstoffe der Luft und des Regenwassers haben können. Das bedeutet, dass zunächst einmal kontinuierliche Wetterdaten aufgenommen und zum anderen Regenwasser- und Luftproben auf bestimmte Inhalte hin analysiert werden müssen. Dies setzt die Installation einer Wetterstation sowie einer Regenauffangvorrichtung voraus.Die potentiellen Emissionsquellen im Umland müssen lokalisiert und kartiert werden: Dazu gehört die Erfassung der Tierbestände und Industrieanlagen in den umliegenden Siedlungen sowie die Erfassung der zugehörigen Emissionsarten.
Weitergehende Informationen findet man unter http://www.bionet.schule.de/schulen/gyher/wetter/agein.htm.