Метеорологическое оборудование
Метеорологические приборы (или погодные приборы ), включая метеорологические датчики ( погодные датчики ), представляют собой оборудование, используемое для определения состояния атмосферы в определенный момент времени. Каждая наука имеет свои собственные уникальные наборы лабораторного оборудования. Однако метеорология — это наука, которая не использует много лабораторного оборудования, а больше полагается на наблюдение на месте и дистанционное зондирование . В науке наблюдение или наблюдаемое — это абстрактная идея, которая может быть измерена и для которой могут быть получены данные. Дождь был одной из первых величин, которые были измерены исторически. Две другие точно измеренные переменные, связанные с погодой, — это ветер и влажность. До 15 века было предпринято много попыток построить адекватное оборудование для измерения атмосферных переменных.
История
Первыми приборами, использовавшимися для измерения погодных явлений, были дождемер, анемометр и гигрометр. В XVII веке появились барометр и термометр Галилея, а в XVIII веке — термометр со шкалами Фаренгейта и Цельсия. В XX веке появились новые инструменты дистанционного зондирования, такие как метеорологические радары, метеорологические спутники и профилометры ветра, которые обеспечивают лучшую выборку как на региональном, так и на глобальном уровне. Приборы дистанционного зондирования собирают данные о погодных явлениях на некотором расстоянии от прибора и обычно хранят данные в месте расположения прибора и часто передают данные с определенными интервалами в центральные центры обработки данных.
В 1441 году сын короля Седжона , принц Мунджон , изобрел первый стандартизированный дождемер. Они были отправлены по всей династии Чосон в Южной Корее в качестве официального инструмента для оценки земельных налогов на основе потенциального урожая фермера. В 1450 году Леоне Баттиста Альберти разработал анемометр с качающейся пластиной, известный как первый анемометр . [1] В 1607 году Галилео Галилей конструирует термоскоп . В 1643 году Эванджелиста Торричелли изобретает ртутный барометр. [1] В 1662 году сэр Кристофер Рен изобрел механический, самоопорожняющийся, опрокидывающийся дождемер. В 1714 году Габриэль Фаренгейт создает надежную шкалу для измерения температуры с помощью ртутного термометра. [2] В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий предложил «стоградусную» шкалу температур, предшественницу современной шкалы Цельсия . [3] В 1783 году Орас-Бенедикт де Соссюр продемонстрировал первый волосяной гигрометр . В 1806 году Фрэнсис Бофорт представил свою систему классификации скоростей ветра . [4] Запуск в апреле 1960 года первого успешного метеорологического спутника TIROS-1 ознаменовал начало эпохи, когда информация о погоде стала доступна по всему миру.
Это также использовалось для измерения температуры окружающего воздуха.
Типы
Термометр измеряет температуру воздуха или кинетическую энергию молекул в воздухе. Барометр измеряет атмосферное давление или давление, оказываемое весом земной атмосферы над определенным местом. Анемометр измеряет скорость ветра и направление, с которого дует ветер, в месте, где он установлен. Гигрометр измеряет относительную влажность в месте, которая затем может быть использована для вычисления точки росы . Радиозонды напрямую измеряют большинство этих величин, за исключением ветра, который определяется путем отслеживания сигнала радиозонда с помощью антенны или теодолита . В дополнение к радиозондам Всемирная метеорологическая организация (ВМО) организовала сеть сбора данных с самолетов , которые также используют эти приборы для сообщения о погодных условиях в своих соответствующих местах. Зондирующая ракета или ракетозонд , иногда называемая исследовательской ракетой, представляет собой ракету с приборами, предназначенную для проведения измерений и научных экспериментов во время ее суборбитального полета.
Пиранометр — это тип актинометра, используемый для измерения широкополосной солнечной радиации на плоской поверхности, и представляет собой датчик, предназначенный для измерения плотности потока солнечного излучения (в ваттах на квадратный метр) с поля зрения 180 градусов. Облакомер — это устройство, которое использует лазер или другой источник света для определения высоты нижней границы облаков. Облакомер также может использоваться для измерения концентрации аэрозолей в атмосфере. Потолочный шар используется метеорологами для определения высоты нижней границы облаков над уровнем земли в дневное время. Принцип действия потолочного шара заключается в использовании шара с известной скоростью подъема (насколько быстро он поднимается) и определении того, как долго шар поднимается, пока не исчезнет в облаке. Скорость подъема, умноженная на время подъема, дает высоту потолка. Дисдрометр — это прибор, используемый для измерения распределения размеров капель и скорости падающих гидрометеоров . Осадкомеры используются для измерения осадков , выпадающих в любой точке суши Земли.
Дистанционное зондирование, используемое в метеорологии, представляет собой концепцию сбора данных об удаленных погодных явлениях и последующего получения информации о погоде. Каждый прибор дистанционного зондирования собирает данные об атмосфере из удаленного местоположения и, как правило, хранит данные там, где находится прибор. Наиболее распространенными типами дистанционного зондирования являются радар , лидар и спутники (также фотограмметрия ). Основное применение радара — сбор информации о покрытии и характеристиках осадков и ветра. Спутники в основном используются для определения облачного покрова, а также ветра. СОДАР ( SO nic Detection And Ranging ) — метеорологический прибор как одна из форм профилометра ветра, который измеряет рассеяние звуковых волн атмосферной турбулентностью. Содарные системы используются для измерения скорости ветра на различных высотах над землей и термодинамической структуры нижнего слоя атмосферы. Радар и лидар не являются пассивными, поскольку оба используют электромагнитное излучение для освещения определенной части атмосферы. [5] Метеорологические спутники, а также более универсальные спутники наблюдения за Землей, вращающиеся вокруг Земли на разных высотах, стали незаменимым инструментом для изучения широкого спектра явлений: от лесных пожаров до Эль-Ниньо .
Метеостанции
Метеостанция — это объект с приборами и оборудованием для проведения наблюдений за атмосферными условиями с целью предоставления информации для составления прогнозов погоды и изучения погоды и климата . Измеряемые параметры включают температуру , барометрическое давление , влажность , скорость ветра , направление ветра и количество осадков . Измерения ветра проводятся в максимально возможной степени без других препятствий, в то время как измерения температуры и влажности проводятся без прямого солнечного излучения или инсоляции . Ручные наблюдения проводятся не реже одного раза в день, в то время как автоматизированные наблюдения проводятся не реже одного раза в час.
Наблюдения за погодой на поверхности
Наблюдения за погодой на поверхности являются основными данными, используемыми для обеспечения безопасности, а также в климатологических целях для прогнозирования погоды и выпуска предупреждений по всему миру. [6] Они могут быть получены вручную, наблюдателем за погодой, с помощью компьютера с использованием автоматизированных метеостанций или в гибридной схеме с использованием наблюдателей за погодой для дополнения иным образом автоматизированной метеостанции. ИКАО определяет Международную стандартную атмосферу , которая является моделью стандартного изменения давления, температуры, плотности и вязкости с высотой в атмосфере Земли и используется для снижения давления станции до давления на уровне моря. Наблюдения аэропортов могут передаваться по всему миру с помощью кода наблюдения METAR . Персональные метеостанции, проводящие автоматизированные наблюдения, могут передавать свои данные в мезонет Соединенных Штатов с помощью Программы наблюдения за погодой граждан (CWOP) или на международном уровне через интернет-сайт Weather Underground . [7] Тридцатилетнее среднее значение наблюдений за погодой в определенном месте традиционно используется для определения климата станции. [8]
Смотрите также
Ссылки
- ^ ab Jacobson, Mark Z. (июнь 2005 г.). Основы атмосферного моделирования (мягкая обложка) (2-е изд.). Нью-Йорк: Cambridge University Press. стр. 828. ISBN 978-0-521-54865-6.
- ^ Григулл, У., Фаренгейт — пионер точной термометрии. Теплопередача, 1966, Труды 8-й Международной конференции по теплопередаче, Сан-Франциско, 1966, том 1.
- ^ Бекман, Олоф, История температурной шкалы Цельсия., перевод , Андерс Цельсий (Elementa, 84:4, 2001); английский
- ↑ Билл Джайлс OBE (2009). Шкала Бофорта. BBC . Получено 12 мая 2009 г.
- ^ Пиблз, Пейтон, [1998], Принципы радара , John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, ISBN 0-471-25205-0 .
- ↑ Офис федерального координатора по метеорологии. Программа наблюдения за погодой на поверхности. Архивировано 06.05.2009 на Wayback Machine. Получено 12.01.2008.
- ^ Weather Underground. Персональная метеостанция. Получено 09.03.2008.
- ^ Met Office. Климатические средние значения. Архивировано 06.07.2009 на Wayback Machine. Получено 09.03.2008.
