Auf der Abb. 5 sind die Standorte der Stationen, deren Daten für die vorliegende Klimabeschreibung ausgewertet wurden, eingetragen. Dabei handelt es sich neben den Klima-, Synop- und Windmeßstationen des Deutschen Wetterdienstes, um die Meßstellen der Wassertemperaturen verschiedener Institutionen, um Bereichsangaben für Nebelbeobachtungen der Wasser- und Schiffahrtsdirektion sowie die Windmeßanlage Scharhörn des Hamburger Sturmflutwarndienstes (WADI).
Zusätzlich zu den hier eingetragenen Stationen wurden die Daten von 24 Regenmeßstellen und phänologische Beobachtungen des Deutschen Wetterdienstes sowie von Eisbeobachtungsstationen des BSH ausgewertet.
3.1 Daten des Deutschen Wetterdienstes
Der Deutsche Wetterdienst betreibt im Untersuchungsraum und seiner weiteren Umgebung drei synoptische Stationen sowie mehrere klimatologische Meßstationen, Windmeßstationen und Stationen, an denen nur der Niederschlag gemessen wird.
3.1.1 Synoptische und klimatologische Beobachtungsstationen
Die synoptischen Stationen HH-Fuhlsbüttel und Cuxhaven sind rund um die Uhr von ausgebildeten Wetterbeobachtern besetzt, die ihre Beobachtungen in der Regel stündlich durchführen. Für die Station Cuxhaven gilt das allerdings nur eingeschränkt, denn diese Station war vor 1981 nachts nicht besetzt. Bei der Station Elbe 1 handelt es sich um eine automatische Wetterstation auf einer Boje in 54 °N und 8 °E vor dem Mündungsbereich der Elbe in der Nordsee gelegen. Sie besteht erst seit 1985 und hat das Feuerschiff (FS) Elbe 1 ersetzt.
Die synoptischen Beobachtungen werden im Rahmen dieser Untersuchungen zur Ergänzung der Klimabeobachtungen herangezogen: Anhand der stündlichen Meßwerte lassen sich Tagesgänge der Lufttemperatur und der relativen Feuchte darstellen sowie die Andauer besonderer Wettererscheinungen wie z.B. Nebel ermitteln.
Das Netz der Klimastationen ist wesentlich dichter als das der synoptischen Stationen. So gibt es im Untersuchungsraum Klimastationen in Cuxhaven, Freiburg, Glückstadt und HH-St.Pauli, in seiner näheren Umgebung die Stationen HH-Neuwiedenthal und Jork und in der weiteren Umgebung Stationen in HH-Kirchwerder, HH-Fuhlsbüttel, Quickborn, Brande-Hörnerkirchen, Helse und - ziemlich weit entfernt, aber zur Abrundung der Daten im Südwesten des Untersuchungsraumes nötig - Bremervörde.
Die Station Cuxhaven liegt im Osten der Stadt, frei am Wasser auf der Deichkrone. Ihre Messungen geben die für eine Küstenstation typischen Werte wieder.
Die Station Freiburg ist im Zeitraum 1961 bis 1990 zweimal verlegt worden: Sie befand sich bis zum 30.5.1979 in Oederquart, wurde dann 6 km westlich nach Wechtern verlegt und am 1.8.1980 schließlich nach Freiburg, das 3 km östlich von Wechtern liegt. Die Messungen dieser drei Standorte weisen keine signifikanten Unterschiede auf. Sie sind typisch für das flache, feuchte Marschland am Westufer der Elbe.
Auch die Station in Glückstadt ist seit 1961 zweimal verlegt worden. Sie befand sich bis 1967 am Ostrand der Stadt in lockerer Bebauung, wurde dann etwa 2 km nach Osten in ähnliche Umgebung verlegt und befindet sich seit 1980 in einem Kleingartengelände am Nordrand von Glückstadt. Die Beobachtungen aller drei Standorte sind repräsentativ für die Verhältnisse nah am östlichen Elbufer in lockerer Bebauung.
Die Beobachtungen der Klimastation HH-St.Pauli werden vom Personal des Seewetteramtes getätigt. Diese Station befindet sich im dicht bebauten Stadtbereich oberhalb des Elbtunnels. Ihre Beobachtungen zeigen die typischen Merkmale einer Stadt-Station, die allerdings durch die Elbnähe leicht modifiziert werden.
Die Stationen Jork und HH-Neuwiedenthal liegen westlich der Elbe unterhalb der Stadt Hamburg. Die Station HH-Neuwiedenthal befindet sich auf dem Gelände des Grundwasserwerks Süderelbmarsch in Hausbruch, etwa 750 m vor den Harburger Bergen. Damit befindet sie sich an der südlichen Begrenzung des ehemaligen Elbe-Urstromtals. Im Norden der Station ist das Gelände flach, hier befinden sich ausgedehnte feuchte Wiesen- und Weideflächen. Die Station Jork war auf dem Gelände der Obstbauversuchsanstalt untergebracht, sie ist am 31.10.1990 aufgelöst worden. Ihr Standort ist typisch für die Obstanbaugebiete am westlichen Elbufer.
Die Station in HH-Fuhlsbüttel ist die Flugwetterwarte. Sie liegt im Flughafenbereich und ist mit Personal vom DWD besetzt. Ihre Beobachtungen zeigen die klimatischen Verhältnisse in den Außengebieten einer Großstadt im norddeutschen Flachland.
Auch an der Station in Quickborn werden die Beobachtungen von geschultem Personal durchgeführt. Sie liegt in der Nähe eines Moores und ist von feuchtem Wiesen- und Ackerland umgeben. Ihre Beobachtungen sind damit typisch für die landwirtschaftlich geprägten Flächen im Nordwesten Hamburgs.
Die Station in Brande-Hörnerkirchen weist eine ähnliche Umgebung wie Quickborn auf. Da die Station sich aber im Bereich der von der Geest zur Marsch abfließenden nächtlichen Kaltluft befindet, zeigt sie die typischen Merkmale eines feucht-kalten Standortes.
Die Station Helse schließlich ist diejenige Station im weiteren Umfeld des Untersuchungsgebiets, deren Klima neben Cuxhaven am stärksten von der Nordsee geprägt wird.
An den Klimastationen wird dreimal täglich, um 7.30, 14.30 und 21.30 MEZ ein umfangreiches Beobachtungsprogramm absolviert. Im Rahmen dieser Klimabeschreibung werden die Meßwerte der Lufttemperatur und der Luftfeuchte, der Sonnenscheindauer sowie die Augenbeobachtungen des Bedeckungsgrades und der Sichtweite ausgewertet.
An den Stationen Cuxhaven, HH-St.Pauli und HH-Fuhlsbüttel befinden sich auch Windmeßgeräte, die die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit kontinuierlich registrieren. Die Windmessungen in HH-Fuhlsbüttel sind allerdings wegen des Stadteinflusses und ihrer Entfernung zum Untersuchungsraum für die hier herrschenden Windverhältnisse nicht typisch und werden deshalb nicht betrachtet. Außerdem gibt es innerhalb des Untersuchungsraumes Windmeßstationen in Glückstadt am Störsperrwerk und in Brunsbüttel an der Schleuse.
Anhand der Windregistrierungen werden Stundenmittel der Windgeschwindigkeit (in 0.1 m/s) und die in einer Stunde vorherrschende Windrichtung (in Dekagrad) ermittelt und abgespeichert. Die Winddaten sind für die meisten Stationen erst ab der zweiten Hälfte der 70er Jahre verfügbar. Stündliche Werte von Windrichtung (in Knoten) und Windgeschwindigkeit (in Dekagrad) gibt es außerdem für die automatische Station Elbe 1 und die Jahre 1986 bis 1990.
Da die Windgeschwindigkeit mit der Höhe zunimmt, sollten Windmessungen eigentlich alle in derselben Höhe über Grund vorgenommen werden. Das trifft für die hier betrachteten Stationen aber nicht zu: In HH-St.Pauli wird in 46 m über Grund, in Glückstadt am Störsperrwerk in 18 m über Grund, in Brunsbüttel in 27 m über Grund und in Cuxhaven in 26 m über Grund gemessen. Diese unterschiedlichen Höhen muß man bei dem Vergleich von Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen berücksichtigen. Die Geschwindigkeiten, die an den 4 Stationen gemessen werden, werden daher mit Hilfe der Gleichung auf Seite 8 auf eine Höhe von 10 m über Grund umgerechnet. Dabei wird eine Rauhigkeitslänge von 0.01 angenommen.
Die Messungen von Windstationen, die sich an Land befinden, können nicht ohne Weiteres auf die Verhältnisse auf dem Wasser übertragen werden, besonders dann nicht, wenn es sich um größere Wasserflächen handelt. Im Rahmen einer Klimabeschreibung, wie sie hier vorliegt, kann man dennoch, unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Unterschiede über Wasser und Land, die Windverhältnisse im Untersuchungsraum mit den Daten dieser 4 Stationen beschreiben. Es muß allerdings ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß sich die Windverteilungen, die im Rahmen dieses Gutachtens dargestellt werden, nicht für die Bearbeitung spezieller Fragestellungen wie z.B. der Berechnung von Wellenentwicklungen auf dem Strom bei Sturmlagen, eignen.
3.1.3 Niederschlagsbeobachtungen und phänologische Beobachtungen
Für die Kartendarstellungen wurden die Messungen von 24 Niederschlagsstationen herangezogen. Das Niederschlagsstationsnetz dient ausschließlich der Erfassung der 24stündigen Niederschlagshöhe (von 7.00 bis 7.00 MEZ). Es stellt eine Ergänzung des klimatologischen Meßnetzes dar, da der Niederschlag räumlich und zeitlich stärker variiert als andere Klimaelemente.
Die phänologischen Beobachtungen beinhalten die Eintrittsdaten bestimmter Entwicklungsstadien von ausgesuchten wildwachsenden Pflanzen und Kulturpflanzen sowie gewisser Feldarbeiten (z.B. Beginn der Winterweizenernte). Die Beobachtungen beziehen sich auf die gesamte Umgebung eines Beobachtungsstandortes und werden überwiegend von ehrenamtlichen Meldern durchgeführt.
3.2 Daten anderer Institutionen
Die Wassertemperaturen werden als 10-Minuten-Mittel in ca. 1 m Tiefe auf der Tideelbe erhoben, je nach Meßstation 5-10 m vom Ufer entfernt. Tagesmittelwerte und/oder Tagesminima und -maxima wurden uns vom Gewässerkundlichen Meßdienst des Amtes für Umweltuntersuchung der Umweltbehörde Hamburg, von der Arbeitsgemeinschaft für die Reinhaltung der Elbe (ARGE ELBE) sowie vom Niedersächsischen Landesamt für Ökologie zur Verfügung gestellt. Das Datenmaterial unterschiedlicher Zeiträume zwischen 1982 und 1993 wies teilweise längere Lücken auf. Da die Messungen der im Hamburger Stadtgebiet gelegenen Stationen einen gut übereinstimmenden Verlauf zeigten, wurde wegen der wenigen Meßausfälle als repräsentative Station Seemannshöft (km 629) ausgewählt. Ferner wurden die Stationen Cuxhaven (km 725), Grauerort (km 660) und Wehr Geesthacht (km 486) zur Auswertung herangezogen, nachdem fehlende und falsche Werte anhand benachbarter Stationen und Lufttemperaturdaten ersetzt wurden. Daneben wurden die Messungen von Feuerschiff Elbe 1 des Zeitraums 1948-1972 und der automatischen Meßstation Elbe 1 - letztere sind sehr lückenhaft - sowie der außerhalb des Untersuchungsgebietes gelegenen Station Schnackenburg (km 470) verwendet.
Das Aufkommen von Nebel auf der Elbe für 7 aneinandergrenzende Bereiche (Neuwerk, Cuxhaven, Belum, Brunsbüttel, Freiburg, Steindeich, Hetlinger Schanze) wurde stündlichen Aufzeichnungen der Sichtweite aus Tagebüchern der Revierzentrale Nord in Brunsbüttel der Wasser- und Schiffahrtsdirektion entnommen. Diese entstammen den Beobachtungen von Schiffslotsen, die bei Unterschreitung einer Sichtweite von 2 sm diese an die Leitzentrale melden. Sie standen für das Jahr 1993 zur Verfügung.
Die Eisbeobachtungen des BSH umfassen tägliche Beobachtungen der Eiskonzentration und Eisdicke sowie der Form und Topographie des Eises. Für die Auswertungen wurden die acht Stationen Neuwerk, Cuxhaven-Neuwerk, Cuxhaven, Brunsbüttel, Stadersand, HH-Harburg, HH-Altona und HH-Landungsbrücken herangezogen.
Die Daten der Windmeßstation Scharhörn, die vom Hamburger Sturmwardienst betrieben wird, lagen zur Zeit der Bearbeitung nicht in einer zu den sonstigen Daten kompatiblen Form vor. Sie konnten daher lediglich zur näheren Beschreibung spezieller Sturmflutereignisse (Kap. 4.7.3) herangezogen werden.