Wettervorhersage mittels Luftdruck?

Idee

Eine kleine Anekdote vorweg: Bei Inbetriebnahme des eHives in Salzburg (siehe vorheriger Blog-Beitrag) und dem anschließenden Funktionstest aller Sensoren fiel einem in Würzburg (ca. 180 m über Meereshöhe) ansässigen BeeBIT-Mitglied sofort der verdächtig niedrige Luftdruck von nur rund 970 mbar auf. Für Würzburg sind Werte um 1000 mbar typisch. Der Messfehler des in der Wetterstation verbauten Barometers beträgt 1 mbar (siehe Blog-Eintrag vom 20.09.2019). Nach einem kurzen Schreckmoment ob des potentiell defekten Sensors setzte jedoch schnell Erleichterung ein: Selbstverständlich ist für den vergleichsweise niedrigen Luftdruck die Topographie Salzburgs (ca. 425 m über Meereshöhe) verantwortlich. Nach barometrischer Höhenformel sind bei einem Luftdruck von 1013,25 mbar auf Meereshöhe und einer konstanten Temperatur von 15 °C Drücke von 992 mbar (Würzburg) und 963 (Salzburg) zu erwarten. Bei heiterem Wetter sind die gemessenen Werte also vollkommen normal. Tatsächlich ließe sich die barometrische Höhenformel an sämtlichen eHive-Standorten überprüfen, indem der Luftdruck über einen repräsentativen Zeitraum gemittelt und mit dem nach Höhenlage zu erwartenden Wert verglichen wird. Die exponentielle Abhängigkeit zwischen Druck und Höhe ließe sich so sogar ohne Kenntnis der korrekten Formel aus einer grafischen Auftragung von Druck gegen Höhe erahnen. Ein solches Vorgehen soll aber nicht Thema dieses Blog-Beitrags sein.

In den Wintermonaten hat das Bienenvolk die Flug- und Bruttätigkeiten in der Regel vollständig eingestellt. In Form einer sogenannten Wintertraube überdauert das Volk die kalte Jahreszeit. Zwar lassen sich oftmals noch periodische Temperaturanstiege im Stock beobachten, die zum Verflüssigen und dem Verzehr der Honigreserven dienen, doch ansonsten ist den Daten vergleichsweise wenig abzugewinnen. Diese Winterruhe gilt aber selbstverständlich nur für das Bienenvolk; die am eHive montierte Wetterstation sendet weiter interessante Daten, die sich auswerten und interpretieren lassen. Im Folgenden soll versucht werden, einen Zusammenhang zwischen Luftdruck und Sonneneinstrahlung herzustellen. Ausgangspunkt sind die häufig an einfachen Barometern anzutreffenden Wettersymbole (Sonnenschein, Wolken, Regen), die den Zweck dieser Barometer offenbaren: Sie werden zur Vorhersage des Wetters genutzt. Einer einfachen Bildvorstellung folgend zieht ein niedriger Luftdruck Wolken aus umliegenden Regionen an, während ein Hochdruckgebiet die Wolken verdrängt und so für "schönes" Wetter sorgt. Können wir diesen Zusammenhang anhand der eHive-Wetterdaten bestätigen? Falls ja, wie verlässlich ist diese Methode?

Die folgende Untersuchung ist nach den Artikeln vom 20.07.2019 und 22.09.2019 der dritte Beitrag zum Thema Datenanalyse. Erneut wird die Programmiersprache Python3 verwendet, jedoch lassen sich die durchgeführten Rechnungen und grafischen Darstellungen auch in anderen Tools wie z.B. Tabellenkalkulationsprogrammen realisieren. Das verwendete Python-Skript sowie die mittels Diagrammanzeige heruntergeladenen Rohdaten sind am Ende dieses Artikels verlinkt. Im Skript können Sie alle durchgeführten Rechnungen anhand der Programmanweisungen nachvollziehen. Die mathematische Syntax folgt den Spezifikationen der NumPy-Bibliothek.

Datensatz 1: Herbst in Salzburg

Rohdaten im Zeitverlauf

An die obige Anekdote anschließend, werten wir zunächst Daten des eHives in Salzburg kurz nach dessen Inbetriebnahme aus. Im Zeitraum vom 14. bis einschließlich 30. Oktober diesen Jahres wurden die Daten für Luftdruck und Sonneneinstrahlung in der Diagrammanzeige ausgewählt und mittels Klick auf den Download-Button heruntergeladen. Händisch wurden nicht benötigte Daten am Anfang und Ende des Zeitbereichs gelöscht, sodass 17 volle Tage jeweils von 00:00 Uhr bis 23:59 Uhr verbleiben. Alle Zeitangaben beziehen sich auf die lokale Sommerzeit (UTC+2). Entsprechend findet sich im Datensatz der Zeitbereich vom 13.10. 22:00 Uhr bis 30.10. 21:59 Uhr (UTC+0). Die Rohdaten samt Tagesmittelwerten sind in Abb. 1 aufgetragen.

Prinzipiell können wir bereits mit Hilfe von Abb. 1 die Arbeitshypothese überprüfen. Auffällig z.B. ist der starke Luftdruckabfall beginnend an Tag 6 des Messzeitraums. Während an diesem Tag die Sonneneinstrahlung noch Werte von bis zu 500 W/m² erreicht (Tagesmittel ca. 70 W/m²), fällt der Maximalwert an Tag 7 auf nur noch rund 200 W/m² (Tagesmittel 20 W/m²). Ein Einbruch in der beobachteten Sonneneinstrahlung deutet auf bewölktes oder gar regnerisches Wetter hin. Das selbe Phänomen unter umgekehrten Voraussetzungen lässt sich von Tag 7 bis 9 erkennen: Während der Luftdruck annährend linear von 955 mbar auf über 980 mbar steigt, lässt sich von Tag 7 auf 8 ein leichter und von Tag 8 auf 9 ein deutlicher Anstieg der Tagesmittelwerte der Sonneneinstrahlung feststellen. Doch ist die Korrelation zwischen Luftdruck und Sonneneinstrahlung tatsächlich so simpel?

Korrelationen erkennen

Von Tag 14 an fällt der Druck nahezu linear von 980 mbar bis auf ca. 960 mbar ab. Trotzdem bleibt die Sonneneinstrahlung nahezu konstant. Die Vermutung liegt nahe, dass der an den Tagen 6 bis 9 beobachtete Effekt nur Zufall war. Um den Grad der Korrelation zwischen den aufgetragenen Messgrößen auch quantitativ erfassen zu können, benötigen wir eine neue Darstellung. Aufbauend auf dem Blog-Beitrag vom 22.09.2019 werden die Datenpunkte beider Messwerte gegeneinander aufgetragen, siehe Abb. 2.

In Abb. 2 wurden sämtliche Luftdruckwerte zur besseren Vergleichbarkeit mit anderen Standorten so normalisiert, dass der Mittelwert über den gesamten Zeitbereich dem auf Meereshöhe zu erwartenden Wert von 1013,25 mbar entspricht. Zwar ließe sich diese Normalisierung auch unter Verwendung der barometrischen Höhenformel durchführen, doch da sich die Luftdruckkurven geografisch naher Standorte (alle Mitteleuropa nördlich der Alpen) bis auf den Höhen-Offset nahezu doppeln, wurde diese Methode gewählt, die ohne weitere Daten wie z.B. exakte Höhe des eHives und des Verlaufs der Außentemperatur auskommt.

Zunächst wurden in Abb. 2a die Tagesmittelwerte von Luftdruck und Sonneneinstrahlung des selben Tages als Kreuze aufgetragen. Eine perfekte lineare Korrelation würde vorliegen, wenn alle Messwerte auf einer Geraden liegen. Unter der Annahme "hoher Luftdruck heißt schönes Wetter", ist für die Gerade eine positive Steigung zu erwarten. Tatsächlich weicht die Form der eingetragenen Messpunkte stark von einer Geraden ab. Mit etwas gutem Willen lässt sich in der Punktwolke eine Konzentration um die von links unten nach rechts oben steigende Diagonale ausmachen, was der Hypothese entspricht. Von einer eindeutigen linearen Korrelation kann aber keine Rede sein. Mit Fantasie ließe sich durch die Punktwolke wohl nahezu jede Art von Kurvenanpassung legen, vgl. diesen hierzu relevanten XKCD-Comic.

Lineare Anpassung und Bestimmtheitsmaß

Um dennoch ein quantitatives Maß für die Güte der Korrelation zu erhalten, wurde mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate eine Ausgleichsgerade berechnet und ebenfalls in Abb. 2a eingetragen. Tatsächlich ergibt sich eine positive Steigung. Aus dem sogenannten Bestimmtheitsmaß R² der linearen Anpassung lässt sich der Grad des funktionellen Zusammenhangs zwischen den untersuchten Messwerten abschätzen. Das Bestimmtheitsmaß nimmt Werte zwischen 0 und 1 an, wobei 0 einer vollständig unkorrelierten Verteilung und 1 einem perfekten linearen Zusammenhang entspricht. Für die Ausgleichsgerade zwischen Luftdruck und Sonneneinstrahlung ergibt sich ein Wert von R²=12,9%. (Für Grenzen und Kritik am Bestimmtheitsmaß zur Abschätzung und zum Auffinden einer Korrelation wird auf den entsprechenden Wikipedia-Eintrag verwiesen. Wir begnügen uns mit dem Hinweis, dass sich ein hoher Wert des Bestimmtheitsmaßes auch aus einer Scheinkorrelation ergeben kann und dass möglicherweise weitere bisher nicht betrachtete Variablen existieren. Eine Aussage über die statistische Signifikanz der Ergebnisse wurde bisher ebenfalls nicht gemacht.)

Der in Abb. 2a gefundene niedrige Wert des Bestimmtheitsmaßes deckt sich mit der Beobachtung, dass die Messwerte stark gestreut im Diagramm vorliegen und sich nur schwer ein Trend erkennen lässt. Selbstverständlich entspricht eine Auftragung der Messwerte des selben Tages wie in Abb. 2a nicht der ursprünglichen Hypothese, nach der mittels Barometer das Wetter vorhergesagt werden kann. Hierfür muss z.B. die Sonneneinstrahlung des Folgetages mit dem aktuellen Luftdruck verglichen werden, siehe Abb. 2b. Es ergibt sich ein ähnliches Bild wie zuvor, jedoch kann eine etwas bessere Konzentration der Messpunkte um die Hauptdiagonale beobachtet werden. Entsprechend höher liegt der berechnete Wert des Bestimmtheitsmaßes R²=21,3%. Aus dem betrachteten Datensatz können wir im Rahmen geringer statistischer Signifikanz schließen, dass der Luftdruck augenscheinlich eher zur Vorhersage der Sonneneinstrahlung des Folgetages als des aktuellen Tages geeignet ist (in Übereinstimmung mit der Ausgangshypothese und der vereinfachten Bildvorstellung angesaugter/verdrängter Wolken). Doch wie verlässlich ist dieser Schluss wirklich? Handelt es sich möglicherweise um einen Zufallstreffer?

Zur Beantwortung dieser Frage wurden zunächst die Wetterdaten zweier weiterer eHives im gleichen Zeitbereich ausgewertet. Die Ergebnisse werden angezeigt, wenn Sie den Mauszeiger über Abb. 2 bewegen. Für beide zusätzlichen eHives wurde analog zum bisherigen Datensatz vorgegangen, einschließlich Normalisierung der Luftdrück-Durchschnittswerte. Wir beobachten nun ein gänzlich anderes Bild: Zwar liegen die R²-Werte in Abb. 2b immernoch höher als in 2a, jedoch fallen die Absolutwerte deutlich niedriger aus. Es ergeben sich sogar Ausgleichsgeraden mit negativer Steigung. Zusätzlich wurde eine Ausgleichsgerade durch die Datenpunkte aller eHives gelegt (schwarz gestrichelt), die mit R²<1% keinen funktionellen Zusammenhang erahnen lässt. Sind Barometer mit aufgemalten Wettersymbolen also Quatsch? Es badarf einer präziseren Analyse.

Zunächst kann festgestellt werden, dass der ausgewählte Zeitbereich Ende Oktober suboptimal ist. Gegen Ende des Jahres nimmt die Sonneneinstrahlung auf natürliche Weise ab. Dieser Effekt wurde nicht kompensiert und sorgt bei ansonsten konstanten Parametern für eine Streuung der Messwerte in vertikaler Richtung. Auch der Umfang des Datensatzes ist mit 17 Tagen sehr klein. Eine statistisch verlässliche Aussage lässt sich so kaum erreichen. Zudem ist die Vorhersage des Wetters bekanntermaßen sehr kompliziert und der Luftdruck ist nur einer von vielen relevanten Parametern. Es wäre denkbar, das Modell zu verbessern, indem z.B. neben dem Luftdruck auch die Luftfeuchte betrachtet wird. Um die vorgestellte Analyse nicht zu stark zu verkomplizieren, beschränken wir uns jedoch weiterhin auf den Luftdruck als einzigen Eingangsparameter und erweitern stattdessen den Zeitbereich. Indem wir einen Datensatz um die Sommersonnenwende (22.06.) auswählen, minimieren wir den Effekt der Jahreszeit.

Datensatz 2: Sommersonnenwende in Würzburg

Wir betrachten den Zeitraum vom 29.05. bis einschließlich 16.07.2021 des eHives DEU-DHG-1 in Würzburg. Analog zum bisherigen Vorgehen wurden die Messwerte gegeneinander aufgetragen und eine Ausgleichsgerade berechnet, siehe Abb. 3. Auffällig sind zunächst die deutlich höheren Absolutwerte der Sonneneinstrahlung bedingt durch den Sonnenhöchststand zu Beginn des Sommers. Erneut wird in Abb. 3b (also bei Verwendung des Luftdrucks zur Vorhersage der Sonneneinsrahlung des Folgetages) der höhere R²-Wert erzielt, auch wenn der Absolutwert mit R²=16,6% noch vergleichsweise niedrig liegt. Durch den im Vergleich zu Salzburg größeren Datenumfang kann eine sich zufällig ergebende Korrelation jedoch eher ausgeschlossen werden.

Erneut werden durch Hovern des Mauszeigers über Abb. 3 Daten zweier weiterer eHives aus dem gleichen Zeitbereich eingeblendet. Insbesondere in Abb. 3b lässt sich erkennen, dass die Korrelation zwischen Luftdruck und Sonneneinstrahlung nun kein Zufallsprodukt mehr ist, sondern sich in allen Datensätzen beobachten lässt. Beim eHive DEU-MNG-1 (Standort Mönchengladbach) ergibt sich sogar ein vergleichweise hohes Bestimmtheitsmaß R²=27,8%. Auffällig sind die durchweg niedrigeren Werte der Sonneneinstrahlung in München (DEU-LPG-1). Es ist möglich, dass die Wetterstation von einem nahestehenden Gebäude oder Baum zeitweise beschattet wird.

Fazit und Ausblick

Wir schließen diesen Blog-Beitrag mit der Erkenntnis, dass der Zusammenhang zwischen Luftdruck und "schönem" Wetter keinesfalls so linear ist, wie manche Hausbarometer suggerieren. Dennoch konnte eine schwache Korrelation festgestellt werden, nachdem die Methodik der Auswertung überdacht wurde. Hier haben sich insbesondere die Auswahl eines ausreichend großen und zur Sonnenwende gelegenen Zeitbereichs aufgedrängt.

Die durchgeführte Datenauswertung kann selbstverständlich nur einen Einblick in die Thematik geben. Es lässt sich leicht eine Vielzahl weiterer Hypothesen aufstellen. Wie z.B. wirkt sich die bereits oben angesprochene Luftfeuchtigkeit aus? Ist es vielleicht sinnvoll anstatt des Absolutwerts die Veränderung des Luftdrucks von Tag zu Tag (erste Zeitableitung) aufzutragen? Lässt sich beim Vergleich verschiedener Standort eine präzisere Vorhersage treffen? Solche und weitere Fragestellungen können analog bearbeitet werden. Größe des Datensatzes und Komplexität der Methodik lassen sich dabei nahezu beliebig skalieren.

Das verwendete Skript und die Rohdaten finden sie im Anhang dieses Blog-Beitrags. Sollten Sie Fragen, Anregungen oder Kritik zu diesem Beitrag oder dem Projekt im Generellen haben, nehmen Sie gerne jederzeit Kontakt zu uns auf.

Ergänzende Materialien

• dieser Blog-Beitrag als PDF: wettervorhersage.pdf
• verwendete Rohdaten: data_weather.zip
• Python-Skript: weather_forecast.py

(cw) 2021-11-01

eHive an der Universität Salzburg

Am 13.10.2021 konnte eHive Nr. 12 (neue Kennung: AUT-PLU-1) erneut in Betrieb genommen werden. Betreut von der School of Education der Paris-Lodron-Universität Salzburg wird der Stock bis voraussichtlich 2023 im Südosten der Stadt Bienen beherbergen und Daten sammeln.

Der eHive in Salzburg soll zur Weiterbildung angehender und bereits berufstätiger Lehrkräfte eingesetzt werden. Neben der Kooperation mit der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München ist dies bereits die zweite Zusammenarbeit mit einer universitären Einrichtung. Unter entscheidender Mitwirkung der LMU sind bis 2017 zahlreiche Lehrmaterialien erstellt worden, die heute kostenfrei auf der BeeBIT-Website abgerufen werden können (siehe Reiter Didaktik im Menü der Seitennavigation). Bereits im März diesen Jahres veröffentlichten Mitarbeiter der School of Education in Salzburg einen Beitrag in der Fachzeitschrift "Digital unterrichten Biologie" des Friedrich Verlags Hannover. Der Beitrag trägt den Titel "Bee digital – Temperaturregulation der Honigbienen im Winter und im Sommer" (Link zur Ausgabe) und befasst sich thematisch mit der Auswertung von Temperaturdaten aus dem Inneren eines Bienenstocks im Vergleich zur Außentemperatur. Zur Visualisierung wurde die Diagrammanzeige der BeeBIT-Website genutzt.

Die vom Stock in Salzburg gesammelten Daten sind selbstverständlich kostenfrei wie gehabt auf der BeeBIT-Website einseh- und abrufbar. Wie bereits bei den anderen eHives können Sie sich so jederzeit bequem von Zuhause aus und in Echtzeit einen Eindruck aus dem Innern des Bienenstocks bilden sowie Umwelteinflüsse wie Wetter oder Luftdruck verfolgen.

Wir danken den Verantwortlichen vor Ort und wünschen viel Erfolg bei den anstehenden Aufgaben.

(jg,ds,cw) 2021-10-31

Ein neues System für Unterrichtsmaterialien

Um die von den eHives gesammelten Daten didaktisch für den Unterricht an Schulen aufzuarbeiten, vertraut BeeBIT seit jeher auf das Engagement interessierter Lehrkräfte. Als Handreichung stellen wir eine große Zahl von ausgearbeiteten Unterrichtsstunden zum freien Download zur Verfügung. Die Materialien decken sämtliche naturwissenschaftlichen Fächer von Mathematik über Informatik, Physik, Chemie und Biologie bis zur Geographie ab. Egal ob Grundschule oder gymnasiale Oberstufe, passende Fragestellungen und Schwierigkeitsstufen lassen sich in unserer Datenbank filtern, ansehen, herunterladen und anschließend gegebenfalls bearbeiten. (Alle Unterrichtsmaterialien werden als docx-Datei angeboten, um den Lehrkräften Anpassungen an Lehrplan und Qualifikation der Schüler zu ermöglichen.)

Neben den frei zur Verfügung stehenden Arbeitsblättern existiert ein geschützter Bereich auf unserer Website, der Lösungsvorschläge und speziell für Lehrkräfte gedachte Materialien enthält, die sich erst nach Registrierung erreichen lassen. BeeBIT prüft einmalig, ob neue Nutzer aufgrund ihres beruflichen Hintergrunds berechtigt sind, auf diese Materialien zuzugreifen und schaltet dann den Zugang frei. Auf diese Weise wird verhindert, dass gewiefte Schüler sich unbefugterweise die Lösungen zu den Arbeitsblättern herunterladen. Das System zum Verwalten und Herunterladen der Unterrichtseinheiten wurde seit 2016 nicht mehr weiterentwickelt.

Das neue System

Mit dem Launch der modernisierten BeeBIT-Website im März 2019 wurde der provisorische Charakter des alten Systems mehr und mehr offensichtlich und der Verein entschloss sich eine Modernisierung in Angriff zu nehmen. Nach langer Zeit und mehreren Anläufen können wir nun endlich den Launch der neuen Nutzeroberfläche vermelden. Sie finden sie im Navigationsmenü der Seite unter dem Reiter "Didaktik". Neben einer ansprechenderen optischen Gestaltung konnten einige neue oder verbesserte Funktionalitäten implementiert werden, die im Folgen knapp erläutert werden sollen. Zum Abschluss dieses Blog-Beitrags möchten wir einen kleinen Einblick in das Spektrum der verfügbaren Materialien geben. Ziel ist es, Leser zum eigenständigen Entdecken der Materialien zu motivieren.

Präsentation und Navigation

Wie im obenstehenden Bildschirmfoto zu erkennen ist, werden alle Materialien nun standardmäßig in Gruppierung aller verfügbaren Sprachen dargestellt. So wird schnell erkennbar, ob eine passende Übersetzung bereitsteht. Neben dem Titel sind direkt weitere Informationen wie Autor, Fach oder inhaltliche Schlüsselbegriffe (Tags) gelistet, die einen schnellen Überblick ermöglichen, ohne ein explizites Öffnen der einzelnen Dateien zu erfordern. Mit Klick auf durch schwarzen Unterstrich gekennzeichneten Eigenschaftswerte wird ein Filter aktiviert, der nur Materialien mit gleichem Wert anzeigt. Per Klick auf die farbig hinterlegte Modulkarte eines jeden Materials gelangen Sie zur Detailansicht samt Kurzbeschreibung und den Links zum Download.

Verwandte Materialien

In der Detailansicht werden am unteren Bildrand automatisiert verwandte Materialien aus unserer Datenbank gelistet. Sollte der ausgewählte Unterrichtsvorschlag nicht ganz Ihren Bedürfnissen entsprechen, lohnt sich ein Blick in diese Auflistung. Zwar werden die Vorschläge ausgehend von Verwandschaft in unterschiedlichen Kategorien (Autor, Schulfach, Tags) generiert, wir haben aber darauf geachtet, dass in den Vorschlägen keine nervigen Dopplungen auftreten.

Login-System

Der Zugang zum Bereich für Lehrpersonal ist (wie im alten System auch) durch einen Login beschränkt. Eine Nutzersession ist nun jedoch auf der gesamten BeeBIT-Homepage (mit Außnahme der Diagrammanzeige) gültig. Zwar nutzt die Website die Vorzüge eines solchen übergreifenden Systems noch nicht effektiv, für die Zukunft sind jedoch Szenarien denkbar, die auch in anderen Bereichen der Seite einen Login zum Freischalten ergänzender Materialien erforderlich machen könnten. Lehrkräfte, die bisher noch keinen Account besitzen, können sich unkompliziert registrieren. Bitte beachten Sie, dass die Anmeldedaten vom alten System nicht übernommen werden konnten. Für eine kurze Übergangszeit werden beide Systeme parallel betrieben. Wir bitten dennoch alle Betroffenen, sich für das neue System zu registrieren. Eine erneute Überprüfung ihrer Zugriffsberechtigung entfällt selbstverständlich.

Einblick in verfügbare Materialien

Stellvertretend für die Vielzahl an Unterrichtseinheiten in unserer Datenbank sollen drei Beispiele vorgestellt werden, um einen groben Überblick über Umfang, Ausrichtung und Inhalt der Materialien zu geben.

Blüten- oder Waldhonig

Den Anfang macht eine Unterrichtsstunde aus dem physikalisch-chemischen Bereich. Die Schüler erhalten eine Einführung in die Methodik zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit einer Flüssigkeit. Anhand der Leitfähigkeit kann zwischen verschiedenen Honigsorten unterschieden werden. Zitat aus dem einleitenden Abschnitt des Arbeitsblatts:

In der Honiganalytik bedient man sich der Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit (EL), um eine Unterscheidung zwischen Blüten- und Honigtauhonig (oft auch „Waldhonig“ genannt) – und damit der Herkunft bzw. den Rohstoffen des Honigs – zu treffen. Liegt der Leitfähigkeitswert höher als 800 µS/cm, so spricht man von einem Wald- oder Honigtauhonig. Werte zwischen 600 und 800 µS/cm besitzen Honige mit der Bezeichnung Wald- und Blütenhonig. Reiner Blütenhonig sollte eine Leitfähigkeit zwischen 350 und 600 µS/cm aufweisen. Bei Honigen deren Leitfähigkeit unter 250 µS/cm liegt, könnte es sich um Fütterungshonige handeln, die für den Verkauf als Lebensmittel nicht zugelassen sind.

Ist der Wassergehalt des zu untersuchenden Honigs bekannt (siehe Versuch Wasser im Honig), so lässt sich die für den Versuch benötigte Trockenmasse abwiegen. Nur bei präziser Einwaage erhält man nach Auflösen des Honigs in destilliertem (!) Wasser einen vergleichbaren Wert der elektrischen Leitfähigkeit. Durch Messen verschiedener Honigsorten sollen die Schüler die im Einführungstext behaupteten Werte validieren. Wie kann mit Hilfe der erlernten Methode eine unzulässige Verdünnung des Honigs ausgeschlossen werden? Besteht ein Zusammenhang zwischen Farbe und elektrischer Leitfähigkeit des Honigs?

Bienenbrut

In diesem stark biologisch geprägtem Unterrichtsvorschlag sollen sich die Schüler anhand des untenstehenden Fotos und eines erklärenden Textes zunächst die räumliche Organisation einer Bienenwabe erarbeiten. Anschließend wird die Temperatur im Inneren eines Bienenstocks zum Thema. Ausgehend von den Messdaten der eHives sollen die Schüler Innen- und Außentemperatur vergleichen. Was fällt zur Zeit der Brut auf? Lässt sich die Position der Brutwaben anhand der Temperaturkurven bestimmen? Der Autor gibt folgenden Hinweis:

Für die Entwicklung der Bienenlarven zum adulten Tier ist es notwendig, dass die Bienen durch ihr Verhalten eine konstante Stocktemperatur von ca. 35°C im Brutnest sicherstellen.

(Anmerkung: Für eine tiefergehende Analyse der eHive-Daten verweisen wir gerne auf Beiträge in diesem Blog. So wird in den Posts vom 20.07.2019 sowie vom 22.09.2019 ausführlich eine Analyse mit der Programmiersprache Python3 präsentiert.)

Die Bienendatenbank (Teil 1/3)

Das Thema Datenbanken im Unterrichtsfach Informatik ist für viele Schüler erfahrungsgemäß eine eher trockene Unternehmung. Der Autor des letzten hier vorgestellten Materials hat gleich drei praxisnahe Unterrichtsstunden entworfen, von denen die erste hier exemplarisch etwas näher beleutet wird.

Die von den eHives gesammelten Daten werden in einer SQL-Datenbank gespeichert und können über die Diagrammanzeige ebenfalls per SQL-Abfrage angezeigt werden. Ausgehend von real gemessenen Daten werden grundlegende Elemente der Syntax eingeführt und in kleinen praxisreleventen Fragestellungen erlernt. Aus der Tabelle des Außentemperatur-Sensors kann so z.B. die höchste und niedrigste jemals im Beobachtungszeitraum gemessene Temperatur ganz leicht erfragt werden.

In den Teilen 2 und 3 des Unterrichtsmoduls werden zunehmend komplexere Fragestellungen behandelt, die gleichzeitig aber die Untersuchung interessanterer Zusammenhänge ermöglichen. Lässt sich z.B. eine Korrelation zwischen Wetter und der Entwicklung des Stockgewichts herleiten? Welche SQL-Abfragen können gestellt werden, die zur Beantwortung der Frage beitragen?

(cw) 2021-10-03

Newsletter Juni 2020

Wir freuen uns über die Veröffentlichung unseres neuesten Newsletter. Sie können das PDF per Klick auf das untenstehende Vorschaubild herunterladen.

(team) 2020-06-08

Standort & Umgebung der eHives

Der folgende Artikel soll in tabellarischer Form einen kurzen Überblick über die einzelnen eHives geben, darunter eine Beschreibung des Aufstellungsortes der Bienenstöcke, der Wetterstationen und der Windmesser. Bei den beiden letztgenannten ist zuerst immer die Anbringungshöhe angegeben. Obwohl versucht wurde, die Wetterstation einheitlich auf etwa zwei und den Windmesser auf etwa fünf Metern zu befestigen, war dies aufgrund der örtlichen Begebenheiten nicht immer möglich.

DEU-DHG-1 & DEU-FKG-1

AUT-GSC-1

AUT-WIS-1

AUT-BIE-1

ITA-FEM-1 & ITA-FEM-3

ITA-FEM-3 aktuell unter dem Namen ITA-FEM-2

ITA-FEM-2

POL-LOK-1

DEU-EUR-1

aktuell unter dem Namen DEU-BGT-1

ITA-LFV-1

DEU-MNG-1

DEU-OEG-1

DEU-FDG-1

DEU-BBT-1

aktuell unter dem Namen DEU-FDG-1

DEU-LPG-1

(jg) 2020-03-15