Unsicherheitsquellen

Unsicherheitsquellen bezeichnet man als alle Ursachen dafür, dass ein gemessener Wert vom wahren Wert abweicht. In der Messpraxis lassen sich Unsicherheiten grob in zwei Kategorien einteilen: zufällige (aleatorische) und systematische (nicht zufällige) Unsicherheiten. Zufällige Unsicherheiten entstehen durch unvermeidliche Schwankungen im Messprozess, Rauschen, Stichprobenfehler oder zeitliche Fluktuationen. Systematische Unsicherheiten ergeben sich aus Verzerrungen durch Messmittel, Kalibrierung, Nichtlinearitäten oder fehlerhafte Annahmen in der Auswertung.

Zu den typischen Unsicherheitsquellen gehören Instrumentengenauigkeit, Kalibrierstand, Nichtlinearitäten, Umgebungsbedingungen, Probe- und Materialeigenschaften, Probenahme- und Messverfahren, Datenverarbeitung, Rundungs- und Darstellungsfehler sowie Annahmen im Modell. Die Quantifizierung erfolgt nach dem GUM-Ansatz: Man schätzt die Einzelbeiträge der Unsicherheit, ordnet ihnen Wahrscheinlichkeitsverteilungen zu und kombiniert sie zu einer Gesamtschranke. Die Standardunsicherheit u bezeichnet man als Standardmaß der einzelnen Beiträge; die kombinierte Standardunsicherheit uc ergibt sich aus der quadratischen Summe der Einzelbeiträge. Die erweiterte Unsicherheit U = k·uc verwendet den Deckungsfaktor k (typisch k = 2 für ca. 95% Abdeckung).

Man unterscheidet zusätzlich zwischen aleatorischer Unsicherheit (unvermeidliche Zufallsfehler) und epistemischer Unsicherheit (begrenztes Wissen oder unvollständige Modelle). Letztere lässt sich durch Verbesserungen von Modellen, Kalibrierung und Datenqualität verringern.

Zur Reduktion und transparenten Berichterstattung dienen sorgfältige Kalibrierung, Rückführung auf Messnormen, Replikation, Validierung, Sensitivitätsanalysen und eine klare Angabe des Unsicherheitsumfangs zusammen mit dem Messwert.