Sonnenscheindauer — eine Zeit
„Als Sonnenscheindauer bezeichnet man die tatsächliche Dauer der direkten Sonnenstrahlung an einem bestimmten Ort innerhalb eines definierten Zeitraumes.“ — DWD
Angegeben wird sie in Zehntelstunden. Der Knackpunkt: Ab wann zählt es als „Sonnenschein“? Das ist eine Konvention der WMO von 2003:
„WMO defined sunshine duration as the period during which direct solar irradiance exceeds a threshold value of 120 watts per square meter (W/m²).“ — WMO
Diese 120 W/m² entsprechen etwa der Sonnenstärke kurz nach Sonnenaufgang bei klarem Himmel; der Wert wurde am historischen Messgerät geeicht. Es ist also eine gesetzte Grenze, kein Naturwert.
Vom Brennglas zum Sensor
Historisch misst der Campbell-Stokes-Sonnenscheinautograph: Eine Glaskugel wirkt als Brennglas und verbrennt eine Spur in einen Registrierstreifen — die Länge der Brennspur ist die Sonnenscheindauer. Heute nutzen DWD und WMO ganz überwiegend optoelektronische Sensoren, die direkt die 120-W/m²-Schwelle auswerten.
Globalstrahlung — eine Energie
„Globalstrahlung ist die gesamte am Erdboden ankommende kurzwellige solare Strahlung, also die Summe aus Direktstrahlung und Diffusstrahlung auf eine horizontale Fläche.“ — DWD
Sie hat zwei Anteile: die direkte (schattenwerfende) Strahlung der Sonne und die diffuse Himmelsstrahlung aus der ganzen Himmelshalbkugel. Gemessen wird sie in W/m² (Momentanwert / Bestrahlungsstärke); über einen Zeitraum aufsummiert ergibt das eine Energie — der DWD gibt Monats- und Jahressummen in kWh/m² an.
Das Messgerät: das Pyranometer
„Die Globalstrahlung wird mit dem horizontal justierten Pyranometer gemessen“ (DWD): Eine geschärzte Thermosäule erwärmt sich durch die einfallende Strahlung, und die entstehende Thermospannung ist das Maß für die Bestrahlungsstärke. Die diffuse Strahlung misst man mit einem zweiten Pyranometer, das die Sonne mit einem Schattenring ausblendet. (Ein Pyrheliometer misst dagegen, der Sonne nachgeführt, nur die direkte Strahlung.)
Zum Vergleich: Am oberen Rand der Atmosphäre beträgt die Bestrahlungsstärke im Mittel rund 1367 W/m² (Solarkonstante, DWD). Am Boden kommt durch Streuung, Absorption und Wolken deutlich weniger an.
Warum man die zwei nicht gleichsetzen darf
Sonnenscheindauer ist eine Zeit (Stunden), Globalstrahlung eine Energie (kWh/m²) — zwei physikalisch verschiedene Größen mit verschiedenen Einheiten. Es gibt zwar einen statistischen Zusammenhang (viel Sonne → meist viel Strahlung), aber keine Gleichheit: Ein diesiger Tag kann viele „Sonnenstunden“ zählen und trotzdem weniger Energie liefern als ein kurzer, aber strahlend klarer. Deshalb misst und meldet man beides getrennt — und deshalb ist die 120-W/m²-Schwelle eine Konvention, kein Naturgesetz.
Auf genau diese Energie kommt es an, wenn aus Strahlung Strom werden soll: Ein Solarmodul reagiert auf die Globalstrahlung, nicht auf die Zahl der Sonnenstunden. Wie viel Strom gerade aus Sonne und Wind kommt, zeigt Wie viel Strom macht das Wetter gerade? — nach den Zahlen von SMARD, der Datenplattform der Bundesnetzagentur, neben das aktuelle Wetter gestellt.
Quellen
Definitionen und Geräte vom DWD, die 120-W/m²-Schwelle von der WMO:
DWD – Sonnenscheindauer · DWD – Globalstrahlung · DWD – Pyranometer · DWD – Die Globalstrahlung (Solarkonstante) · WMO/RIC – Measurement of Sunshine Duration and Solar Radiation (120 W/m²)
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