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Henning

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Sonntag, 18. Dezember 2016, 16:22

Unterwassermessungen

  • Warum ich Unterwassermessungen machen wollte
  • Wie kann ich dies umsetzen
  • Messungen in der Natur
  • Messungen aus der Natur mit Auswertungen


Warum ich Unterwassermessungen machen wollte
In erster Linie möchte ich meinen Pfleglingen in meinen Becken ein Optimum wie es in der Natur herrscht zur Verfügung stellen. Dies natürlich nicht nur mir zuliebe sondern wie immer, wenn es brauchbare Resultate gibt, auch den Lampenherstellern und auch den vielen Hobbyfreunden der Meerwasseraquaristik.
Beim Recherchieren im www findet man ausgiebig Informationen zu diesem Thema und stösst auf die eine oder andere Spektrums Messung. Ebenfalls in welcher Tiefe welche Farbe nicht mehr zu finden ist.

Aber wie sieht es denn nun in den tieferen Regionen aus?
Zu welcher Tageszeit wurden die genannten Messungen oder Grafiken gemacht?
Sind die Messungen unter Wasser an allen Orten gleich? Was für Spektren, PAR-Werte, Beleuchtungswerte oder Farbtemperaturen liegen in welcher Tiefe vor?

Da ich ein Mensch bin der alles selber machen möchte und auch erfahren muss, den Statistiken und Grafiken lieber glaubt, wenn man sie selber gefälscht hat, habe ich mir diese Aufgabe, Messen unter Wasser, zum Ziel gemacht dies in Mutter Natur 1:1 mal durchzuführen.

Gesagt, getan aber wie?

Wie kann ich dies umsetzen
Diese Idee - unter Wasser zu messen - war nicht so einfach, wie ich mir das vorgestellt habe. Ich habe mir vorgestellt, dass ich mein AsenseTEK lighting Passport einsetze. Dieses Gerät kann über eine App per Smartphone bedient werden.
Die ersten Versuche habe ich in meinem Aquarium ausgeführt. Die Geräte habe ich in wasserdichte Hüllen gelegt und los sollte es gehen. Leider ohne Erfolg, da die Geräte unter Wasser nicht kompatibel waren.
Somit müssen die Geräte in einer Einheit verbaut werden. Doch hier gab es für mich weitere Unklarheiten. Funktionieren solche Beutel auch in einer Tiefe von 30m? Kann ich das Gerät noch in einer Hülle bedienen?
Von dieser Variante habe ich abgesehen, da der Verlust der Geräte zu teuer wäre.
Also musste ich mir eine neue Idee einfallen lassen und bin dabei auf das Unterwassergehäuse Bauer für Kameras gekommen. Nach diversen Anfragen und Mails hat sich ein Hersteller bereit erklärt, mich bei meiner Idee zu unterstützen und in die Tat umzusetzen.
Keine so leichte Aufgabe, wenn der Laie eine Idee hat und ein Profi soll diese umsetzen:


  • Diese Hülle sollte bis auf 30m Wasserdicht sein.
  • Beide Geräte müssen in einem Gehäuse unter gebracht sein.
  • Bedienung des Smartphones auch in 30m Tiefe.
  • Grösse so das man es noch in einer Hand halten kann und mit der anderen Bedienen.



Nach gut 4 Monaten, diversen Postversendungen, Probegehäuse aus 3D Druckern erreichte mich dieses Unterwassergehäuse von BS Kinetics GmbH. An dieser Stelle bedanke ich mich nochmals herzlich bei Bodo Sutterer. Ohne seine Unterstützung wäre dieses Gehäuse nie entstanden. Abgedrückt auf 40m Tiefe, was kann da noch schief gehen.

So, nun möchte ich euch dieses Unterwassergehäuse vorstellen und nicht länger vorenthalten:

Alle Bestandteile


Zusammenbau

AsenseTEK lighting Passport in 3D Halterung






Leerer UW-Gehäuseboden


Einlage des AsenseTEK lighting Passport in 3D Halterung


Distanzhalter


Einlage des Distanzhalters


Einlage Smartphone (in meinem Fall IPhone 6+)


Distanzhalter


Einlage auf Smartphone des Distanzhalters


Abdecke und Bedienplatte


Abdeckplatte auflegen und Fixieren


Fertig zusammengebautes UW-Gehäuse mit AsenseTEK lighting Passport und IPhone 6+






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Salzige Grüsse
Henning


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Sonntag, 18. Dezember 2016, 16:48

Messungen in der Natur

Nun galt es aber auch nichts was man in diesen 3 Wochen Urlaub messen könnte auszulassen und so wurden im Forum der
IG-Meeresaquaristik.de sowie im AquaristikForum.ch nachgefragt was da alles so interessiert.
Hierbei erhielt ich nochmals sehr Hilfreiche Ideen die ich dann natürlich auch in meinem Urlaub probiert habe umzusetzen.

Also Messungen sollten hier nach Möglichkeit zu sehr vielen verschiedenen Tageszeiten durchgeführt werden.
Auch Messungen die nicht nur gegen die Oberfläche gerichtet sind, sondern abgeneigt in Richtung Sonne, hier habe ich mich dann auf ca. 45° geeinigt, damit so etwas auch in sich im Anschluss etwas vergleichbarer bleibt.
Ebenfalls ein unterschiedlicher Himmel/Bewölkung würde hier interessieren. Diese Aufgabe unter Wasser ist leider nicht Lösbar, da ich keinen Partner an der Oberfläche habe, der mir grünes Licht geben würde, wann gerade eine Wolke die Messung abdecken würde.
Ich konnte mir hier leider immer nur Notizen vor und nach dem Tauchgang machen. In den Auswertungen sieht man dann aber sehr schön, wann eine Wolke die Messung beeinflusste.

Sicht
Die Sicht unter Wasser wurde optisch beurteilt, hierfür wurden/konnte keine Messungen vorgenommen. Hier konnte ich auch grösser Unterschiede zwischen den Philippinen und den Malediven feststellen.
In den Philippinen herrschte im Osterurlaub ein optimales Wetter und die Sicht änderte sich hier kaum und bewegte sich um Cabilao immer um die 20-30m unter Wasser. Leider gab es hier keinen Tag an dem es nicht eine „Schäfchenwolken“ hatte und mir eine Messserie mit einer Abweichung Resultate lieferte.
Aus den Messserien in den Malediven vom Oktober lässt sich das gleiche Berichten. Hier ist nur die Sicht einiges schlechter gewesen. Sie betrug hier ca. 10-20m und ist auf die Planktonblüte zurück zu führen.

Tiefe
Die Tiefe wurde mit Hilfe des Tauchcomputers definiert. Hier gab es sicherlich eine Abweichung von ca. +/- 20cm. Wobei der Wellengang auf einer Taucheruhr auch nicht reagiert.

Aufnahmezeit
Aufnahmezeit wurde bei der Aufnahme im Anschluss mit der Messung abgespeichert.

Wie man den kurzen Beschreibungen entnehmen kann, handelt es sich bei diesen Messungen unter Wasser um Amateur Messungen. Diese Messungen geben uns hier mal eine Grössenordnung wie was aussehen könnte.
Durch die Vielzahl der Messungen, über 30 Tauchgänge, denke ich darf man hier aber trotzdem eine Aussagekräftige Messserie zeigen, die eine Grössenordnung für die Meerwasseraquaristik bringen könnte.
Aus diesem Grund habe ich mich auch Entschieden diese Daten hier aufzuspielen und euch zu Verfügung zu Stellen.



Messungen aus der Natur mit Auswertungen

Als erstes möchte ich hier mal auf die Spektren unter Wasser eingehen und euch ein paar Auswertungen aufzeigen. Dies mit der Orts und Zeitangabe, sowie dem Start der Serie und der Endzeit. Gemessen bei diesen Serien wurde immer von der Tiefe in die Höhe, gegen die Wasseroberfläche, sprich wie man eben Taucht.

Nun folgen ein paar Messungen vom Morgen, Mittag und Nachmittag
Weitere Auswertungen im Anschluss mit den Kommentaren.

Philippinen Cabilao
UW – Spektrums Messung
Aufnahmezeit 08:26:42 - 08:45:28
In Richtung der Oberfläche















Mittelwert

Bei allen Messungen wurde ein Mittelwert im Spektrum gebildet.
In dem Fall vom Morgen von einer Wassertiefe von 0.50m – 15.00m.
In diesem Bereich finden wir auch die meisten Tiere die wir in unserem Becken Pflegen und dies soll über alle Messungen am Schluss einen Mittelwert bilden der über einen Tag in der Natur den Tieren zu Verfügung steht.

Mittelwert von einer Wassertiefe von 0.50m – 15.00m
Aufnahmezeit 08:26:42 – 08:45:28



Philippinen Cabilao
UW – Spektrums Messung
Aufnahmezeit 08:28:20 - 08:46:06
Gegen Oberfläche und  45 °in Richtung der Oberfläche







Diese Spektren sagen eigentlich nicht sehr viel aus. Es ist erklärlich, dass bei der Messung unter ca. 45° der Bereich ab 500nm schwächer ist, hier muss das Licht ja auch durch einiges mehr Wasser durch als wen dies von der Wasseroberfläche betrachtet wird.


Wie sieht es aber mit dem PAR-Werte, Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur aus.







Bei der Messung auf 5m sieht man sehr schön, dass hier eine Wolke die Messung beeinflusst haben muss.
(Könnte diese aber auch Interpolieren und sich in etwa Vorstellen was da gewesen sein könnte.)

So aber nun zu den Erläuterungen der Grafiken.
Wen ich mir die PAR-Werte anschaue sehe ich das ich da unter ca. 45° den höheren Wert habe als von der Oberfläche, das dies sich bei der Beleuchtungsstärke wiederspeigelt ist eigentlich selbst erklärend.
Bei der Farbtemperatur ist es auch selbsterklärend das wir hier einen höheren Kelvin Wert haben.
(Distanz zur Oberfläche durch das Medium reduziert ein paar nm)

Aus diesem Vergleich sieht man sehr schön, dass der Energieeintrag auf unsere pflegenden Tiere da von der Seite noch immer grösser ist als von Oben. Dies zu einer Uhrzeit von ca. 08:45, also nach ca. 2 1/2 - 3 Stunden wo die Sonne aufgegangen ist.
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Salzige Grüsse
Henning


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Mittwoch, 21. Dezember 2016, 19:44

Messungen aus der Natur mit Auswertungen

Zuerst gehe ich bei einigen Auswertungen näher auf die Spektren unter Wasser ein. Die Auswertungen enthalten jeweils Orts- und Zeitangaben, sowie Start- und Endzeit der Serie. Die Messungen dieser Serien beginnen in der Tiefe und dann steigend Richtung Wasseroberfläche.


Philippinen Cabilao
UW – Spektrums Messung
Aufnahmezeit 08:26:42 - 08:45:28
In Richtung der Oberfläche















Mittelwert

Bei allen Messungen wurde ein Mittelwert im Spektrum gebildet.
In dem Fall vom Morgen von einer Tiefe von 0.50m – 15.00m.
In diesem Bereich finden wir auch die meisten Tiere, die wir in unserem Becken pflegen. Am Schluss wird über alle Messungen ein Mittelwert gebildet, der für den ganzen Tag genutzt werden könnte.

Mittelwert von einer Wassertiefe von 0.50m – 15.00m
Aufnahmezeit 08:26:42 – 08:45:28




Philippinen Cabilao
UW – Spektrums Messung
Aufnahmezeit 08:28:20 - 08:46:06
Gegen Oberfläche und  45 °in Richtung der Oberfläche







Diese Spektren sagen eigentlich nicht viel aus. Es ist verständlich, dass bei der Messung unter ca. 45° der Bereich ab 500nm schwächer ist als an der Oberfläche, da das Licht einen längeren Weg durch das Wasser zurücklegen muss.
Wie sieht es aber mit dem PAR-Werte, Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur aus.







Bei der Messung auf 5m sieht man sehr schön, dass hier eine Wolke die Messung beeinflusst haben muss.
(Könnte diese aber auch Interpolieren und sich in etwa Vorstellen was da gewesen sein könnte.)

Erläuterungen zu den Grafiken:

Wen ich mir die PAR-Werte anschaue, sehe ich, dass ich da unter ca. 45° den höheren Wert habe, als von der Oberfläche, das sich dies bei der Beleuchtungsstärke wiederspiegelt ist eigentlich selbst erklärend.
Bei der Farbtemperatur ist auch deutlich, dass ein höherer Kelvin Wert besteht.
(Distanz zur Oberfläche durch das Medium reduziert ein paar nm)
Aus diesem Vergleich ersieht man sehr schön, dass der Energieeintrag auf unsere pflegenden Tiere da von der Seite noch immer grösser ist als von Oben. Dies um ca. 08:45, also ca. 3 Stunden nach Sonnenaufgang.


Philippinen Cabilao
UW – Spektrums Messung
Aufnahmezeit 11:36:43 - 12:06:21
In Richtung der Oberfläche

























Hier sehen wir auch mal was es zur Mittagszeit in der Tiefe von 30m noch für ein Spektrum vorzufinden ist.
Für mich noch immer ein sehr hoher Grünanteil.

Mittelwert
Auch bei dieser Messung Serie wurde ein Mittelwert im Spektrum gebildet.
Mittelwert von einer Wassertiefe von 2.50m – 30.00m
Aufnahmezeit 11:36:43 - 12:06:21









Auch in dieser Messserie sieht man gut den Einfluss der Wolkenbildung, die die Messungen zum Teil leicht beeinflusst haben. Für die Vorstellung ohne Bewölkung habe ich hier mal eine Kurve gelegt.

Der PAR-Wert auf einer Tiefe von ca. 7.50m beträgt hier zur Mittagszeit ca. 700 μmol/㎡s.
Man erreicht sogar in 30m Tiefe noch gut 100 μmol/㎡s. Ein beachtlich hoher Wert, den ich nicht erwartet hätte.

Auf die Beleuchtungsstärke werde ich nicht eingehen. Sie dient nur den Aquarianer mit Lux Messgeräten.

Die häufigste Farbtemperatur im Aquarium kommt auch bei dieser Auswertung bei 15.00m Tiefe auf einen Wert von ca. 22'000 Kelvin. Bei 30m sind es schon fast 100‘000 K. Dieser hohe Wert wird nur zur Mittagszeit erreicht. Dann kommt die höchste kurzwellige Strahlung durch die Atmosphäre.
Im Gegensatz zu Wasser wird von der Atmosphäre, speziell vom Sauerstoff blaues Licht reflektiert, resultierend in blauem Himmel. Morgens und abends hat das Licht durch die Atmosphäre einen längeren Weg und es wird mehr kurzwellige Strahlung absorbiert.

Philippinen Cabilao
UW – Spektrums Messung
Aufnahmezeit 15:40:22 - 16:15:35
In Richtung der Oberfläche

Hier habe ich die Spektren in eine Grafik verpackt. Man sieht trotzdem die Tiefen in einem Abstand von 5m bis in eine Tiefe von 30m.



Hier ging es mir darum, welche Werte ca. 2 Stunden vor Sonnenuntergang zu finden sind. Beim Tauchen nimmt man dies nur reduziert wahr. Solange die Sonne nicht hinter einer Riffwand ist, merkt man es beim Tauchen eigentlich gar nicht. Die Auswertungen zeigen aber deutliche Resultate.








Zum Spektrum gibt es eigentlich nichts zu sagen. Sehe ich mir den PAR-Wert an, bewegt sich dieser von ca. 30m – 5m Tiefe nur noch zwischen 10 – 70 μmol/㎡s. Diese sind im Vergleich zum Mittag nur noch gerade 1/10 und dies knapp nach ca. 4 Stunden.
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Henning


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Freitag, 23. Dezember 2016, 18:47

Zusammenfassung:

In den vorangegangen Darstellung habe ich mich auf die Tageszeiten Morgen, Mittag und Nachmittag bezogen. Hierbei habe ich jeweils den ersten, respektive letzten Tauchgang verwendet, um die Eckwerte herauszufinden. Bei der Mittagsmessung ist der Bereich der am besten um die Zeit gepasst hat.
Bei der Mittagsmessung ist dies der Bereich wo am meisten Messungen um 12:00 Uhr gepasst haben.
Aus den verschieden Messungen (Philippinen und Malediven) wurden Mittelwerte gebildet. Dafür flossen jeweils 7-10 Messungen in den Mittelwert ein. Zum Schluss habe ich ein Tagesmittel erstellt.
Auf den folgenden Grafiken ist der Morgen mit Tauchgängen von 8:26 – 10:35 Uhr berücksichtigt.
Zusammengefast um den Mittag sind Tauchgänge von 10:46 – 13:12Uhr. In den Nachmittagstauchgängen wurde von 14:15 – 16:15 Uhr Mittelwerte gebildet.

Spektrum:



Hier habe ich alle Messungen gemittelt. Die in einem Bereich von 2.50m – 15.00m als auch von 2.50m – 30m. Hier sind die Messungen aus den Philippinen sowie aus den Malediven eingeflossen.
Der Peak im nm Bereich liegt da im Mittel bei ca. 491nm. Dieser hat sich in all den Messungen von 473 – 493nm bewegt. Dieses Spektrum finden wir dann auch noch bei LED in der Salzwasseraquaristik.

PAR-Wert:



Der Nachmittagswert liegt hier einiges tiefer als der am Morgen. Hier sind die Messungen mehrheitlich um gut 1 ¼ Stunden versetzt, sprich der Durchschnitt der Aufnahme liegt ca. bei 15:30 Uhr, also ca. 2 ½ Stunden bevor die Sonne untergeht. Der morgendliche Durchschnitt der Messungen ist bei einer Zeit von ca. 9:45 Uhr, also 3 ¾ Stunden nach Sonnenaufgang.
Aus diesem Grund habe ich diese beiden Kurven gemittelt, um in etwa zu sehen, wie der Wert etwa um ca. 9:00, respektive 15:00 Uhr sein könnte.



Neuer Vergleich mit der gemittelten Morgen-/Nachmittag sowie Mittag Intensität, wiederum zum Mittelwert



Der Rest ist selbsterklärend.
Es gibt eine Wassertiefe mit einem entsprechenden PAR-Wert in μmol/㎡s.
Es wäre sehr interessant zu erfahren, ab wann eine Sättigung bei den Tieren stattfindet. Brauchen sie die volle Belichtungszeit? Gibt es zu Spitzenzeiten Schutzmechanismen? Ich denke hier vor allem an Tiere, die in Lagunen leben und bei Ebbe und zur Mittagszeit frei zum Wasser herausheben. Ich bin kein Biologe und kann diese Fragen nicht beantworten.

Beleuchtungsstärke:



Wie bereits erwähnt, ist es eine Grössenangabe für Hobbyaquarianer, welche Lux-Messgeräte besitzen. Lux ist eine Beleuchtungsstärke, welche das Verhältnis des anfallenden Lichtes auf eine Fläche angibt und hat keinen direkten Einfluss auf die spektrale Zusammensetzung. Aus diesem Grund gehe ich hier nicht weiter auf das Thema ein.

Farbtemperatur:



Den Kelvinwert hat mich interessiert, weil wir mit der Beleuchtung unserer Aquarien mit der LED immer wie mehr in höhere Kelvin Werte gerutscht sind. Ich weiss von vielen Herstellern, dass dies von der Kundschaft gewünscht wird. Hier stellt sich die Grundfrage, was man als Aquarianer will. Eine möglichst artgerechte Pflege der Tiere oder ein optisch für das Auge schöne Licht.
Ich glaube, dass wir uns in einem Bereich bewegen sollten, der nicht mehr als 25-30‘000 Kelvin hat.

Im zweiten Teil werde ich auf die Lichtmessung in Korallen und im dritten Teil dann noch auf die LED Technik in der Salzwasseraquaristik eingehen.

Fragen und Diskussionen können hier geführt werden.

Diesen Bericht findet man auch hier.
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Samstag, 7. Januar 2017, 20:15

Damit diese Thema von Unterwassermessungen noch abgerundet wird, habe ich auch eine Messung zustande gebracht bei Vollmond in den Malediven.
Dies möchte ich euch natürlich auch nicht vorenthalten.



Das Spektrum ist das eine, wen ich mir da aber noch die Intensität im Vergleich zur Sonne nehme habe ich da einen Wert der ca. 500‘000 x kleiner als der Sonnenwert zum Mittag ist.
Alle die hier eine Nachtbeleuchtung im Einsatz haben hätten hier nun ein Spektrum, respektive könnte man auch die Einstellung in der Leistung vornehmen, wenn es das Modul überhaupt zulassen würde. Den 1% ist hier bereits zu viel.

Kleiner Einschub aus einer langjährigen Aquaristikerfahrung im Salzwasser Privat.
Ich durfte schon 4 x innert 10 Jahren mit der Beleuchtung eines Modzyklus erleben wie SPS Korallen ein ableichen veranstalltet haben. Von daher bin ich der Meinug das der Zyklus des Modes auf unsere Korallen auch einen Einfluss hat und man dieses nicht unterschätzen darf.
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