Метеоприборы для наблюдения и измерения погоды

Метеорологические приборы. Метеорологические приборы — приборы и установки для измерения и регистрации значений метеорологических элементов. Для сравнения. — презентация

1 Метеорологические приборы<\p>

2 Метеорологические приборы — приборы и установки для измерения и регистрации значений метеорологических элементов. Для сравнения результатов измерений, производимых на различных метеостанциях, метеорологические приборы делают однотипными и устанавливают так, чтобы их показания не зависели от случайных местных условий.метеорологических элементов<\p>

3 Метеорологические приборы предназначены для работы в естественных условиях в любых климатических зонах. Поэтому они должны безотказно работать, сохраняя стабильность показаний в большом диапазоне температур, при большой влажности, выпадении осадков, и не должны бояться больших ветровых нагрузок, пыли.<\p>

4 Метеорологические элементы, характеристики состояния атмосферы: температура, давление и влажность воздуха, скорость и направление ветра, облачность, осадки, видимость (прозрачность атмосферы), а также температура почвы и поверхности воды, солнечная радиация, длинноволновое излучение Земли и атмосферы. К Метеорологическим элементам относят также различные явления погоды: грозы, метели и т. п. Изменения Метеорологических элементов являются результатом атмосферных процессов и определяют погоду и климат.<\p>

5 Термометр От греч.Therme — тепло + Metreo — измеряю Термометр — прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и т.д. при тепловом контакте между объектом измерений и чувствительным элементом термометра. Термометры применяются в метеорологии, гидрологии и других науках и отраслях хозяйства. На метеостанциях, где измерения температур проводятся в определенные сроки, для фиксации максимальных температур между сроками наблюдения служит максимальный термометр (ртутный); наименьшую температуру между сроками фиксирует минимальный термометр (спиртовой).<\p>

6 Барометр От греч.Baros — тяжесть + Metreo — измеряю Барометр — прибор для измерения атмосферного давления. Барометры подразделяются на жидкостные барометры и барометры-анероиды.<\p>

7 Гигрометр От греч. Hygros — влажный Гигрометр — прибор для измерения влажности воздуха или других газов. Различают волосные, конденсационные и весовые гигрометры, а также регистрирующие гигрометры (гигрографы).<\p>

8 Осадкомер Дождемер; Плювиометр Осадкомер — прибор для сбора и измерения количества выпавших атмосферных осадков. Осадкомер представляет собой цилиндрическое ведро строго определенного сечения, устанавливаемое на метеоплощадке. Количество осадков определяется путем сливания попавших в ведро осадков в специальный дождемерный стакан, площадь сечения которого также известна. Твердые осадки (снег, крупа, град) предварительно растапливаются. Конструкция осадкомера предусматривает защиту от быстрого испарения осадков и от выдувания попавшего в ведро осадкомера снега.<\p>

9 Снегомерная рейка Снегомерная рейка — рейка, предназначенная для измерения толщины снежного покрова при метеонаблюдениях.<\p>

10 Термограф От греч.Therme — тепло + Grapho — пишу Термограф — прибор-самописец, непрерывно регистрирующий температуру воздуха и записывающий ее изменения в виде кривой. Термограф располагается на метеостанции в специальной будке.<\p>

11 Гелиограф От греч. Helios — Солнце + Grapho — пишу Гелиограф — прибор-самописец, регистрирующий продолжительность солнечного сияния. Основная часть прибора — хрустальный шар диаметром около 90 мм, работающий как собирающая линза при освещении с любой стороны, причем фокусное расстояние во всех направлениях одинаково. На фокусном расстоянии параллельно поверхности шара располагается картонная лента с делениями. Солнце, передвигаясь в течение дня по небу, прожигает в этой ленте полоску. В те часы, когда Солнце закрыто облаками, прожог отсутствует. Время, когда Солнце светило и когда оно было скрыто, читается по делениям на ленте.<\p>

12 Нефоскоп Нефоскоп — прибор, предназначенный для определения относительной скорости движения облаков и направления их движения.<\p>

13 Облакомер Облакомер — прибор для определения высоты нижней и верхней границы облаков, поднимаемый на шаре-зонде. Действие облакомера основано: — либо на изменении сопротивления фотоэлемента, реагирующего на изменении освещенности при входе в облака и выходе из них; — либо на изменении сопротивления проводника с гигроскопичным покрытием при попадании на его поверхность облачных капель.<\p>

14 Анемометр От греч.Anemos — ветер + Metreo — измеряю Анемометр — прибор для измерения скорости ветра и газовых потоков по числу оборотов вращающейся под действием ветра вертушки. Существуют анемометры разных типов: ручные и постоянно закрепленные на мачтах и др. Отличают регистрирующие анемометры (анемографы).<\p>

15 Гидрологическая наблюдательная установка Гидрологическая наблюдательная установка Гидрологическая наблюдательная установка — стационарная установка для проведения наблюдений за элементами гидрологического режима.<\p>

16 Метелемер Метелемер — устройство, применяемое для определения количества снега, переносимого ветром.<\p>

17 Радиозонд Радиозонд — прибор для метеорологических исследований в атмосфере до высоты км. Радиозонд поднимается на выпущенном в свободный полет воздушном шаре и автоматически передает на землю радиосигналы, соответствующие значениям давления, температуры, влажности воздуха. На большой высоте шар лопается, а приборы спускаются на парашюте и могут быть использованы вновь.<\p>

18 Шар-зонд Шар-зонд — резиновый воздушный шар с прикрепленным к нему метеорографом, выпускаемый в свободный полет. На определенной высоте после разрыва оболочки метеорограф спускается на землю на парашюте.<\p>

19 Шар-пилот Шар-пилот — резиновый шар, наполненный водородом, выпускаемый в свободный полет. Определяя его положение с помощью теодолитов или методами радиолокации, можно вычислить скорость и направление ветра.<\p>

20 Метеорологическая ракета Метеорологическая ракета — ракетный аппарат, запускаемый в атмосферу для исследования ее верхних слоев, главным образом мезосферы и ионосферы. Приборы исследуют атмосферное давление, магнитное поле Земли, космическое излучение, спектры солнечного и земного излучений, состав воздуха и т.д. Показания приборов передаются в виде радиосигналов.<\p>

21 Метеорологический спутник Метеорологический спутник — искусственный спутник Земли, регистрирующий и передающий на Землю различные метеорологические данные. Метеорологический спутник предназначен для наблюдения за распределением облачного, снегового и ледового покровов, измерения теплового излучения земной поверхности и атмосферы и отраженной солнечной радиации с целью получения метеорологических данных для прогноза погоды.<\p>

Источник: http://www.myshared.ru/slide/963464

Научно-популярный сайт по метеорологии

Сегодня мы расскажем о «святая святых» метеостанции – метеоплощадке. Метеорологическая площадка служит для установки приборов и оборудования, необходимых для метеорологических наблюдений.

На первый взгляд может показаться, что метеоплощадка представляет собой просто ограниченную территорию, на которой располагаются приборы.

Но на деле оказывается не так все просто, всё располагается по «фен-шую» — в определённом порядке.

Все метеостанции делятся на станции с полной и сокращенной программой наблюдений. В зависимости от этого, площадки имеют разные размеры и разный набор приборов. Мы же будем рассматривать станции с полной программой наблюдений.

Метеорологическая площадка

Особенности метеорологической площадки

Первая особенность – её расположение. Оно должно удовлетворять условиям. Например, метеорологическая площадка должна быть уделена от невысоких отдельных препятствий (одноэтажных построек, отдельных деревьев и т. п.

) на расстояние не меньше 10-кратной высоты этих препятствий. От значительных по протяженности препятствий (лесов, больших групп построек, городских улиц и т. п.

) площадка должна быть удалена на расстояние не меньше 20-кратной высоты этих препятствий.

Вторая особенность – размеры. Метеорологическая площадка должна иметь размеры 36 на 26 м (с учётом установок), большая сторона ориентирована в направлении север – юг.

Третья особенностьпокрытие метеорологической площадки. Запрещается асфальтовое или бетонное покрытие, разрешается только естественное. Дорожки для прохода можно покрывать щебнем, допускаются тропинки с деревянным настилом. Ширина дорожек не более 0,4м (40см).

Четвёртая особенность – установка приборов. Метеорологические приборы и оборудование на площадке должны быть размещены в соответствии с планом, который представлен ниже.

Схема метеорологической площадки (полная программа наблюдений)

Вся схема напоминает «слоёный пирог» и каждому «слою» соответствуют приборы для измерения однотипных характеристик.

Пояснения к схеме

Самая северная установка 1 – геодезический репер станции. На нем зафиксированы координаты и высота площадки.

На следующей линии располагаются приборы для измерения скорости и направления ветра: 2 – флюгер с легкой доской; 3 – датчик анеморумбометра (анеморумбографа); 4 – флюгер с тяжелой доской. Кроме того, здесь же располагается гололедный станок 5, служащий для наблюдений за гололедно-изморозевыми отложениями.

Далее располагаются установки и приборы для наблюдений за температурой и влажностью воздуха: 6 – будка психрометрическая; 8 – будка психрометрическая запасная; 9 – будка для самописцев.

На следующем уровне располагаются разные приборы: 10 – прибор для измерения метеорологической дальности видимости (МДВ) (например, установка М-53); 11 – осадкомер; 12 – плювиограф; 13 – запасной столб осадкомера (для установки при снежном покрове). Стоит отметить, что на большинстве станций приборы для МДВ отсутствуют и измерения производятся визуально по объектам. Кроме того часто на станциях отсутствуют и плювиографы.

Далее располагаются 15 – гелиограф; 16 – ледоскоп; 17 – росограф (этот прибор редко встречается).

Самый широкий «слой» занимают участки для установки приборов для измерения температуры на поверхности почвы и на глубине: 18 – оголенный участок для установки напочвенных (19) и коленчатых термометров Савинова (20); 22 – участок с естественным растительным покровом для установки почвенно-глубннных термометров (23) и мерзлотомера (24).

На самой южной линии располагаются приборы для градиентных (встречаются редко) и актинометрических наблюдений: 25 – установка для измерения вертикальных градиентов температуры и влажности воздуха; 26 – установка для измерения изменчивости скорости ветра с высотой; 27 – актинометрическая установка (стойка с приборами).

Для наблюдений за снежным покровом на площадке устанавливаются снегомерные рейки 7, 14, 21.

Мы описали основные особенности расположения и устройства метеорологической площадки. В следующих публикациях, мы более подробно расскажем о приборах описанных выше.

Похожие темы:

Профессия метеоролог

Метеорологические наблюдения

Источник: https://meteo59.ru/book/pribory-i-nablyudeniya/meteo-ploshchadka.php

Оборудование метеорологической станции. Наблюдения за погодой

Волосной гигрометр — прибор для измерения влажности воздуха в процентах. Гигрометр помещается в метеорологической будке.

Для изучения погоды надо вести наблюдения за всеми ее элементами: давлением воздуха, температурой, влажностью, облачностью, направлением и силой ветра.

Давление воздуха измеряется на метеорологических станциях ртутным барометром; в качестве запасного прибора служит барометр-анероид. В нем приемником служит металлическая коробочка, из которой выкачан воздух.

От сплющивания атмосферным давлением эта коробочка предохраняется сильной пружиной. Колебания атмосферного давления действуют на дно и крышку коробочки, которая при уменьшении давления вспучивается, а при увеличении прогибается.

Эти колебания при помощи особого механизма передаются стрелке. Стрелка ходит по циферблату и отмечает величину давления.

Если стрелка прибора показывает, что давление воздуха понижается (как говорят, барометр «падает»), то наступает изменение погоды к худшему. Изменения давления важны для прогноза погоды.

Метеорологические станции ведут регулярные наблюдения за температурой воздуха. На огромных пространствах пашей Родины в одно и то же время бывают самые различные температуры. Например, ранней весной, когда на солнечном Кавказе и в республиках Средней Азии уже устанавливается жаркая погода, на севере страны еще бушуют метели.

Летом самая жаркая погода наблюдается у нас в Средней Азии, где температура в тени поднимается иногда выше 50° тепла, а на почве может быть нагрев до 80°.

Самые сильные морозы в нашей стране наблюдаются в Восточной Сибири. В районе «полюса холода» (в Оймяконе) бывают морозы до 70°.

Когда говорят о температуре воздуха, то всегда имеют в виду Показания термометра, установленного в тени. Если измерять температуру на открытом месте, освещенном солнцем, то различные термометры покажут разные величины. Термометр с черным шариком покажет больше, чем со светлым.

Известно, что черное тело поглощает максимальное количество лучей и потому нагревается сильнее других тел. Следовательно, он больше будет показывать собственную температуру, чем температуру воздуха. Поэтому метеорологические станции измеряют температуру воздуха всегда только в тени.

Психрометр — точный прибор, измеряющий температуру и влажность воздуха.

Часто говорят, что при ветреной погоде мороз сильнее, чем при тихой. Это неверно. Термометр показывает одну и ту же температуру и при ветре и без ветра. Ощущение холода зависит от того, насколько быстро охлаждается человеческое тело. При сильном ветре охлаждение идет быстрее, чем без ветра.

https://www.youtube.com/watch?v=qYseYr8ORO8

Термометры на метеорологических станциях устанавливаются в тех самых домиках (метеорологических будках), о которых мы говорили в самом начале. Будки защищают термометры от солнечных лучей, дождя, снега.

Стены будки состоят из наклонных планочек, так что воздух свободно проходит внутрь. Для защиты от солнечных лучей будка окрашивается в белый цвет. Устанавливается будка на высоте около двух метров от земли, чтобы ее не засыпало снегом.

Для наблюдателя делается лесенка.

В будке установлены три термометра: ртутный, спиртовой и термометр, который показывает самую высокую температуру за время между наблюдениями. Он называется максимальным. Устроен он так же, как медицинские термометры.

Вблизи шарика термометра трубка сужена. При повышении температуры ртуть под давлением свободно проходит через это сужение. При понижении температуры сужение трубки разрывает столбик, и он остается на максимальном уровне.

Воздух никогда не бывает сухим. Даже в самых жарких пустынях он всегда содержит влагу. Испарение с громадных поверхностей океанов и морей, рек и озер, а также с поверхности почвы непрерывно доставляет в атмосферу водяной пар.

Вода находится в атмосфере в виде водяного пара, в жидком состоянии (дождь, туман, облака) и в твердом (снег, град). Даже очень прозрачный воздух всегда содержит водяной пар.

Доказательством этого служит роса, оседающая на почву из прозрачного воздуха в прохладные ясные ночи, и иней — белый налет ледяных кристаллов при температурах ниже 0°.

Простейший прибор для измерения влажности — волосной гигрометр. Он состоит из рамки, на которой натянут обезжиренный человеческий волос. Один конец волоса закреплен вверху рамки, а другой перекинут вниз через блок. С блоком связана стрелка, двигающаяся по шкале.

При увеличении влажности клеточки волоса разбухают, волос удлиняется, что сейчас же передается стрелкой на шкалу, где показывается в процентах влажность воздуха. При уменьшении влажности волос становится суше и укорачивается. Гигрометр помещается в будке на площадке рядом с термометром. Более сложным прибором является вентиляционный психрометр.

Он состоит из двух одинаковых термометров, заключенных в металлическую оправу. Шарики термометров окружены трубками, через которые свободно проходит воздух. На верху оправы помещен всасывающий вентилятор, приводимый в действие часовой пружиной. Шарик одного термометра обернут кусочком материи (батиста). При наблюдениях материю смачивают водой, а вентилятор заводят.

Как только пружина заставит вращаться лопасти вентилятора, воздух начнет всасываться в трубки, обдувать термометры и выходить наружу. Со смачиваемого термометра начнет испаряться вода, и он покажет более низкую температуру, чем сухой (вспомните, как холодит мокрое белье). По разности температур сухого и смачиваемого термометра наблюдатель вычисляет влажность воздуха.

Психрометр не требует никакой искусственной тени. С ним можно работать даже на солнце, надо только для удобства подвесить прибор на столбик.

Анемометр вращения — точный прибор для измерения скорости ветра. При наблюдении прибор поднимается рукой вверх и при помощи секундомера отсчитывается число делений на шкале анемометра за известный промежуток времени.

Направление и силу ветра наблюдатель определяет по флюгеру. На столбе флюгера укреплены металлические прутья, указывающие страны света. По этим прутьям очень легко определить направление ветра: северное, северо-восточное, восточное и т. д.

В верхней части флюгера есть дуга со штифтиками и рамка, на которой качается металлическая дощечка — это простой прибор для определения силы ветра. Ветер давит на дощечку и поднимает ее вдоль дуги. По штифтикам отсчитывают силу ветра; зная ее, легко определить и скорость ветра, т. е.

число метров, проходимых воздухом в одну секунду.

Более точным прибором для измерения скорости ветра служит анемометр вращения. Приемником его является крестовина, имеющая четыре (в некоторых системах — три) полушария, обращенных выпуклостью в одну сторону. Крестовина связана вертикальной осью.

Под действием ветра вся система легко вращается в одну сторону. Конец оси, уходящей внутрь механизма, имеет бесконечный винт, связанный с целой системой зубчатых колес. С тремя из них связаны стрелки циферблата.

Если анемометр поставить на ветер и дать вертушке возможность некоторое время вращаться, то можно определить точно скорость ветра.

В последние годы все большее распространение на метеорологических станциях получает электрический анеморумбометр (АРМЭ), могущий передавать по проводам направление и скорость ветра.

Приемником служит трехчашечный анемометр, который силой ветра заставляет вращаться якорь маленькой динамо-машины (генератора), заключенной внутри прибора. Вырабатываемая генератором электроэнергия по проводам передается в помещение метеорологической станции на шкалу вольтметра.

Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются полушария п тем сильнее электрический ток. По степени отклонения стрелки вольтметра судят о скорости ветра. Одновременно с показанием скорости ветра на особой шкале  стрелка показывает также и направление ветра.

Описанный здесь прибор, установленный высоко на металлической мачте или на столбе, может передавать данные о ветре на расстояние 100-500 м.

Облака являются своего рода «поплавками», по которым можно судить о воздушных течениях и процессах, совершающихся в высоких слоях атмосферы.

При наблюдениях за облачностью метеоролог определяет на глаз количество и форму облаков. Высота облаков определяется при помощи шара — пилота. Это небольшой резиновый шар, наполненный водородом. Пущенный в полет, он свободно достигает облака и исчезает в нем.

За шаром следят в угломерный прибор — теодолит. По времени полета шара-пилота определяют высоту облака. Более совершенный прибор для определения не только нижней, но и верхней границы облачности в любое время года и суток называется облакомером.

Он выпускается в свободный полет на шаре и передает на землю с помощью радиопередатчика особые сигналы в момент своего погружения в облако и выхода из толщи облака.

Так как скорость подъема шара известна, то по времени появления сигналов входа и выхода прибора из облака определяют высоту и толщину облаков.

Барометр-анероид. Прибор для измерения давления воздуха.

Осадки измеряются или особым ведром с конусообразной защитой, или осадкомером В. Д. Третьякова. Ведро сечением в 200 см² устанавливают на столбе высотой 2 м. Его огораживают воронкообразным футляром, сделанным из планок, для предохранения выдувания осадков (особенно снега) сильным ветром.

Собранную воду сливают в мензурку и измеряют. Количество осадков измеряется толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах. Умеренный дождь дает 5-6 мм осадков, сильный — около 15-20 мм, а ливень — более 30 мм.

Чтобы представить себе, насколько велико это количество выпадающей воды, следует знать, что 1 мм осадков на 1 га площади дает 900 ведер воды.

Даже самые частые наблюдения метеорологов бывают недостаточны. Необходима непрерывная запись наблюдений приборами-автоматами. Для этого созданы самопишущие приборы, работающие на метеорологических станциях.

К ним относится барограф — самописец давления воздуха. Приемником в нем служит столбик анероидных коробок (таких, как в барометре-анероиде), показания которых складываются.

Система рычагов передает сжимание и вспучивание анероидных коробок под действием атмосферного давления на барабан с часовым механизмом. На барабан наматывается разграфленная бумажная лента, на которой нанесены часы и дни недели и шкала барометра.

На конец рычажной передачи надевается перо в форме корытца, куда пускается капля несохнущих чернил. Часовая пружина вертит барабан, и на ленте получается запись колебаний атмосферного давления.

Термограф автоматически записывает температуру воздуха. Приемником в нем служат двойная (биметаллическая) пластинка из металлов с различной способностью расширения (например, медь и железо).

Вследствие этого при колебаниях температуры воздуха пластинка изгибается. Конец рычажной передачи, идущей от двойной пластинки к барабану, так же как и в предыдущем самописце, дает непрерывную запись температуры воздуха на ленте.

Термограф помещается в метеорологической будке.

Гигрограф записывает влажность воздуха. Роль приемника в нем выполняет пучок обезжиренных человеческих волос, натянутых снаружи футляра прибора. Пучок цепляется крючком за середину. С крючком связана рычажная передача, ведущая перо к барабану с часовым механизмом. Удлинение или сокращение волос от колебаний влажности записывается на ленте барабана.

Барометр-анероид состоит из коробки (1), из которой выкачан воздух. Для предохранения коробки от сплющивания внешним давлением атмосферы ставится сильная пружина (4). При увеличении давления коробка сплющивается, тянет за собой пружину; движение пружины передается через систему рычажков (2) на стрелку (3).

Плювиограф — самописец дождевых осадков. Приемником в нем служит ведро для собирания дождя. Поступающая вода стекает по трубке в цилиндр, где находится поплавок. Поплавок соединен с рычажной передачей, идущей к ленте барабана с часовым механизмом.

От стекающей в цилиндр дождевой воды уровень в нем повышается и поплавок поднимается. Перо на барабане чертит линию вверх. Как только цилиндр наполнится, сифон (стеклянная трубка сбоку от цилиндра) немедленно опорожнит цилиндр, перо на ленте опустится и все начнется сначала.

На ленте получается непрерывная запись количества осадков и времени их выпадения.

На крупных метеорологических станциях, где работа ведется круглые сутки и сотрудникам надо иметь под рукой сведения о состоянии погоды в любой момент, используется дистанционная метеорологическая станция (ДМС), устанавливаемая на площадке.

Для наблюдения за приборами не надо идти на площадку.

Достаточно подойти к распределительному щитку прибора, установленному в комнате, где работают метеорологи, нажать 2—3 кнопки, и ДМС сообщит, что делается снаружи: какой ветер, какая температура и влажность.

Все шкалы прибора ДМС смонтированы на пульте управления, имеющем форму радиоприемника. Специальный кабель соединяет ДМС с пультом управления в помещении станции. Дистанционная метеорологическая станция питается электроэнергией от сети городского или сельского освещения.

Если нужно узнать, какой сейчас ветер, то следует нажать кнопку с надписью «ветер» на пульте управления. На шкалах направления и скорости ветра появятся соответствующие цифры. Так же поступают с температурой и влажностью воздуха.

Вся эта работа проделывается в течение 30— 40 секунд.

Кроме этих основных приборов, применяются многие другие: для измерения солнечной  радиации (излучения), для определения дальности видимости, для определения температуры почвы и т. п.

* * *

Работа метеоролога-наблюдателя ответственна и почетна. Ведь от его наблюдений зависит часто судьба пассажиров и экипажей самолетов, кораблей, которые могут в пути встретиться с грозой или бурей. От точности его наблюдений зависит правильность прогноза погоды. В любую погоду наблюдатель выходит на площадку и работает с приборами.

Метеоролог должен делать наблюдения точно, быстро и аккуратно, чтобы скорее обработать материалы и отправить их заинтересованным организациям. Погода не стоит на месте: она непрерывно меняется, п надо быстро схватить эти изменения.

Источник: http://de-ussr.ru/priroda-ludi/voz-obolochka/oborudovan.html

Метеонаблюдения и метеорологические приборы Система метеонаблюдений Основной

Метеонаблюдения и метеорологические приборы

Система метеонаблюдений Основной метод в метеорологии – наблюдения за физическими процессами, происходящими в атмосфере и на земной поверхности, которые регулярно проводятся на метеорологических станциях и постах, а также с помощью метеорологических спутников, ракет, радиозондов и т. п.

В Российской Федерации метеостанции объединены в единую сеть, подчиненную Федеральной службе по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). В свою очередь, деятельность метеорологических служб различных государств координирует Всемирная метеорологическая организация (ВМО).

Целью метеорологических наблюдений является получение сведений о погоде, необходимых для нормальной деятельности отдельных организаций и целых отраслей экономики, составления метеорологических прогнозов, предупреждения о неблагоприятных и опасных атмосферных явлениях, а также для накопления и обобщения данных о многолетнем режиме погоды (т. е. о климате) отдельных территорий и Земли в целом. Для обеспечения возможности сопоставления данных, поступающих с разных метеостанций, повсюду применяются однотипные приборы, единые методы и сроки наблюдений. На станциях, входящих в метеорологическую сеть России, основные наблюдения производятся по общей программе ежедневно в 000, 300, 600, 900, 1200, 1500, 1800 и 2100 по московскому декретному времени.

Метеорологическая станция – учреждение, которое осуществляет регулярные наблюдения за физическим состоянием атмосферы и атмосферными процессами. Оборудована метеорологической площадкой, на которой установлены основные приборы, служащие для наблюдений, или их выносные датчики.

Кроме того, метеостанция включает здания, в которых устанавливаются приборы измерения атмосферного давления и автоматические регистраторы показаний наружных датчиков, ведется обработка результатов наблюдений.

Метеостанция должна располагаться на открытом и типичном для окружающей местности участке, на удалении от крупных препятствий, резких изломов рельефа местности и водных объектов, способных оказать влияние на показания приборов.

Российская спутниковая система гидрометеорологических наблюдений Включает следующие космические аппараты: • Метеор-М № 1, запущен 17. 09. 2009 г. Метеор-М № 2, запущен 08. 06. 2014 г. Аппараты находится на круговой солнечно-синхронной орбите высотой 832 км, наклонение орбиты – 98, 1°.

Основное назначение – получение гидрометеорологической и гелиогеофизической информации в планетарном масштабе.

В состав бортовой аппаратуры входят: – Спектрозональные оптические приборы видимого и ИК диапазонов (КМСС, МСУ-МР), 3 и 6 спектральных каналов, полоса захвата – 1000 км, разрешение − до 60 м; – Радиолокационный комплекс (БРЛК), позволяющий получать изображения вне зависимости от погодных условий, полоса съемки – не менее 450 км; – Радиометрическая аппаратура СВЧ диапазона для температурно-влажностного зондирования атмосферы (МТВЗА); – Гелиогеофизический аппаратурный комплекс (ГГАК-М), объединяющий пять приборов для изучения излучений широкого энергетического спектра. • Электро-Л № 1, запущен 20. 01. 2011 г. – геостационарный гидрометеорологический спутник для оперативного получения изображений облачности и подстилающей поверхности Земли, проведения гелиогеофизических измерений. Обеспечивает многозональную съемку в видимом и ИК диапазонах разрешением 1 км и 4 км соответственно. Аппарат находится на геостационарной орбите высотой 36 тыс. км, точка стояния – 76° в. д. Штатная периодичность съемки – 30 минут. В случае наблюдения стихийных явлений периодичность съемки (по командам с Земли) может быть доведена до 10 – 15 мин.

Программа наблюдений на метеостанциях основного типа • • • Продолжительность солнечного сияния; Температура на поверхности почвы и ее изменение с глубиной; Температура воздуха; Влажность воздуха; Атмосферное давление; Скорость и направление ветра; Облачность и типы облаков, высота нижней границы облаков, скорость и направление их движения; Количество осадков, выпавших из облаков, их типы (дождь, морось, снег и пр. ); Высота и плотность снежного покрова Наличие и интенсивность осадков, образующихся на земной поверхности и на предметах (роса, иней, гололед и др. ); Горизонтальная видимость; Различные метеоявления (туман, смог, метель, шквал, смерч, мгла, пыльная буря, гроза и др. ).

Актинометр • Название прибора: Актинометр термоэлектрический Савинова.

Янишевского • Назначение: Измерение интенсивности прямой солнечной радиации • Принимающее устройство: Зачерненный диск из серебряной фольги с прикрепленными к нему спаями звездообразной термобатареи (1) • Принцип действия: В месте спая двух различных проводников термобатареи, имеющих разную температуру, возникает электрический ток, который измеряют с помощью гальванометра.

https://www.youtube.com/watch?v=Uq47YP8fWow

Пиранометр • Название прибора: Пиранометр Янишевского • Назначение: Измерение интенсивности суммарной и рассеянной солнечной радиации • Принимающее устройство: Квадратная термобатарея (1), спаи которой с поверхности покрыты черной и белой краской (сажей и магнезией) в шахматном порядке • Принцип действия: В месте спая двух различных проводников термобатареи, имеющих разную температуру, возникает электрический ток, который измеряют с помощью гальванометра.

Альбедометр • Название прибора: Походный альбедометр • Назначение: Измерение интенсивности отраженной солнечной радиации • Принимающее устройство: Квадратная термобатарея (1), спаи которой с поверхности покрыты черной и белой краской (сажей и магнезией) в шахматном порядке • Принцип действия: В месте спая двух различных проводников термобатареи, имеющих разную температуру, возникает электрический ток, который измеряют с помощью гальванометра.

Термоэлектрический балансомер • Название прибора: Термоэлектрический балансомер Янишевского • Назначение: Измерение интенсивности радиационного баланса деятельной поверхности • Принимающее устройство: Две одинаковые зачерненные пластинки из медной фольги (1, 2) с прикрепленными к их внутренним сторонам термобатареями (3) • Принцип действия: В месте спая двух различных проводников термобатареи, имеющих разную температуру, возникает электрический ток, который измеряют с помощью гальванометра.

Гелиограф • Название прибора: Гелиограф Кемпбелла-Стокса • Назначение: Определение продолжительности солнечного сияния • Принимающее устройство: стеклянный шар (1) и бумажная лента (2) • Принцип действия: Солнечные лучи, проходя через стеклянный шар (1), фокусируются на расположенной за ним бумажной ленте (2) и оставляют на ней прожог.

Психрометр • Название психрометр прибора: Станционный • Назначение: Определение температуры и влажности воздуха на метеостанции • Принимающее устройство: Два одинаковых термометра, один из которых «сухой» (1), а резервуар другого, «смоченного» (2), обернут батистом , конец которого опущен в стаканчик с дистиллированной водой; термометры устанавливаются в психрометрической будке (3). • Принцип действия: Испарение с поверхности смоченного термометра сопровождается поглощением энергии, а поэтому его показания ниже, чем показания сухого термометра. Чем меньше водяного пара в воздухе, тем интенсивнее происходит испарение с поверхности смоченного термометра, и тем больше разница в показаниях между ним и сухим термометром. 3

Психрометр • Название прибора: Аспирационный психрометр Ассмана • Назначение: Определение температуры и влажности воздуха в походных условиях • Принимающее устройство: Два одинаковых термометра, один из которых «сухой» (1), а резервуар другого, «смоченного» (2), обернут батистом и во время наблюдений смачивается • Принцип действия: Испарение с поверхности смоченного термометра сопровождается поглощением энергии, а поэтому его показания ниже, чем показания сухого термометра. Чем меньше водяного пара в воздухе, тем интенсивнее происходит испарение с поверхности смоченного термометра, и тем больше разница в показаниях между ним и сухим термометром.

Гигрограф • Название прибора: Гигрограф • Назначение: Непрерывная запись хода влажности воздуха • Принимающее устройство: Пучок обезжиренных волос (1) • Принцип действия: При увеличении влажности воздуха пучок волос (1) удлиняется, а при уменьшении влажности укорачивается, приводя в движение соединенную с ним стрелку (2), которая чертит линию на вращающемся барабане (3).

Термограф • Название прибора: Термограф • Назначение: Непрерывная запись хода температуры воздуха • Принимающее устройство: Изогнутая биметаллическая пластина (1) • Принцип действия: При изменении температуры воздуха верхняя и нижняя части биметаллической пластины (1) нагреваются или охлаждаются, а следовательно, расширяются или сужаются неодинаково. В результате изменяется изгиб пластины, приводя в движение соединенную с ней стрелку (2), которая чертит линию на вращающемся барабане (3).

Барометр • Название прибора: Барометр ртутный чашечный • Назначение: Измерение атмосферного давления • Принимающее устройство: Чашка с ртутью (1), сообщающаяся с запаянной с одной стороны стеклянной трубкой (2), из которой выкачан воздух • Принцип действия: Под действием давления, которое оказывает воздух через отверстие в чашке (1) на свободную поверхность ртути, в трубке (2) удерживается столб ртути, вес которого уравновешивает атмосферное давление.

Барометр • Название прибора: Барометр анероид • Назначение: Измерение атмосферного давления • Принимающее устройство: Металлическая коробка с гофрированными поверхностями (1), из которой выкачан воздух • Принцип действия: При увеличении атмосферного давления коробка (1) сжимается, а при уменьшении расширяется, приводя в движение связанную с ней при помощи пружины или другого передаточного устройства стрелку (2).

Барограф • Название прибора: Барограф • Назначение: Непрерывная запись хода атмосферного давления • Принимающее устройство: Комплект гофрированных металлических коробок, из которых выкачан воздух (1) • Принцип действия: При увеличении атмосферного давления гофрированные коробки сжимаются, а при уменьшении расширяются, приводя в движение связанную с ними стрелку (2), которая чертит линию на вращающемся барабане (3).

Анемометр • Название прибора: Анемометр чашечный • Назначение: Определение скорости ветра • Принимающее устройство: Вертушка, состоящая из нескольких чашек (1) • Принцип действия: Скорость ветра определяется на основе измерения угловой скорости вращения вертушки (1), приводимой в движение ветром.

Флюгер • Название прибора: Флюгер Вильда, анеморумбометр • Назначение: Определение направления и скорости ветра • Принимающее устройство: Флюгарка (две лопасти с противовесом-указателем) (1) и указатель скорости (рамка с градуированным сектором (2) и металлической пластиной – доской (3)) • Принцип действия: Ветер ориентирует противовесуказатель флюгарки (1) в соответствии со своим направлением и отклоняет металлическую доску (3) от вертикального положения на количество делений, соответствующее его скорости.

Осадкомер • Название прибора: Осадкомер Третьякова • Назначение: Определение суммы атмосферных осадков • Принимающее устройство: Цилиндрический сосуд для сбора осадков (1) с впаянной внутри диафрагмой (2) в виде усеченного конуса с отверстием для стока • Принцип действия: Сбор выпадающих атмосферных осадков в сосуд (1), защищенный планками от ветра (3), и измерение толщины их слоя в сосуде при помощи измерительного стакана (4).

Автоматические метеокомплексы 1 – датчик направления ветра 2 – датчик скорости ветра 3 – датчик температуры и влажности воздуха с радиационной защитой 4 – датчик атмосферных осадков 5 – коллектор датчиков

Источник: http://present5.com/meteonablyudeniya-i-meteorologicheskie-pribory-sistema-meteonablyudenij-osnovnoj/

Судовые гидрометеорологические приборы и инструменты

Погодой называется физическое состояние атмосферы в данном месте, в данное время в ограниченном промежутке времени (сутки, месяц, год).

Метеорологическая информация, представляющая фактическое состояние погоды и прогнозы, в том числе и о циклонах имеет решающее значение для обеспечения безопасности мореплавания.

Прогноз погоды делается как на основании показаний судовых приборов, так и информации, передаваемой береговыми метеорологическими службами.

Основной элемент при прогнозировании погоды – атмосферное давление. Нормальное атмосферное давление – это масса ртутного столба высотой 760 мм на площади 1 см2. Для измерения давления в судовых условиях применяют барометр-анероид и барограф (рис. 18.9).

Барограф – прибор, ведущий непрерывную запись атмосферного давления на специальной бумажной ленте-барограмме. Это позволяет судить об изменении атмосферного давления во времени и делать соответствующие прогнозы.

Рис. 18.9. Приборы для измерения атмосферного давления:барометр-анероид и барограф

Для измерения скорости и направления истинного ветра служат анемометр, секундомер и круг СМО (рис. 18.10).

Рис. 18.10. Приборы для определения скорости и направления ветра: 1 – круг СМО, секундомер и анемометр 2 – автоматическая метеостанция

Анемометр служит для измерения средней скорости ветра за определенный промежуток времени. Счетчик анемометра имеет три циферблата: большой, разделенный на сто частей, дающий единицы и десятки делений, и два малых – для счета сотен и тысяч делений.

Перед определением скорости ветра необходимо записать отсчет шкал. Затем встать на верхнем мостике с наветренного борта в таком месте, где ветровой поток не искажается судовыми конструкциями. Держа анемометр в вытянутой руке, одновременно включить его с секундомером.

По истечении 100 секунд анемометр выключить и записать новый отсчет. Найти разность отсчетов и разделить на 100. Полученный результат – скорость ветра, измеренная в метрах в секунду (м/с).

Если судно на ходу, то измеряется кажущее (наблюдаемое) направление и скорость ветра, т. е. результирующая скоростей истинного ветра и судна.

При определении кажущегося направления ветра следует помнить, что ветер всегда «дует в компас».
Для определения истинного направления и скорости ветра на движущемся судне применяется круг СМО (Севастопольская морская обсерватория). Порядок расчета приведен на обратной стороне круга.

На современных судах устанавливаются автоматические метеостанции. На верхнем мостике крепится измерительная аппаратура, на мостик выведены индикаторы, показывающие направление и скорость истинного ветра в данный момент.

Для измерения влажности на судах применяют аспирационный психрометр (рис. 18.

11), состоящий из двух термометров, вставленных в металлическую никелированную оправу, сверху которой навинчен аспиратор (вентилятор).

При заведенном аспираторе воздух всасывается снизу через двойные трубки, которыми защищены резервуары термометров. Обтекая резервуары термометров, воздух сообщает им свою температуру.

Правый резервуар обертывают батистом, который при помощи пипетки смачивают за 4 минуты до пуска вентилятора. Измерения производят на крыле мостика с наветренной стороны. Отсчеты снимают сначала с сухого термометра, потом с мокрого.

Влажность воздуха характеризуется содержанием водяного пара в воздухе. Количество водяного пара в граммах, приходящееся на один кубический метр влажного воздуха, называется абсолютной влажностью.

Относительная влажность – отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к количеству пара, необходимого для насыщения воздуха при данной температуре, выражается в процентах. При понижении температуры относительная влажность увеличивается, при повышении – уменьшается.

При охлаждении воздуха содержащего водяной пар, до некоторой температуры он окажется настолько насыщенным водяным паром, что дальнейшее охлаждение вызовет конденсацию, т. е. образование влаги, или сублимацию – непосредственное образование кристаллов льда из водяного пара. Температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения, называется точкой росы.

Для измерения температуры атмосферного воздуха применяется термометр (рис. 18.12).

Рис. 18.11. Аспирационный психрометр

Рис. 18.12. Термометр

Для приема навигационной и метеорологической информации с целью обеспечения безопасности мореплавания разработана мировая служба предупреждений,обеспечивающая передачу навигационных и метеорологических предупреждений по радио всеми морскими странами. Для приема информации на судне используются следующие системы:

NAVTEX − система для приема прибрежных предупреждений;

спутниковая система INMARSAT-С.

Приемники NAVTEX и Инмарсат-С осуществляют круглосуточный автоматический прием сообщений. Кроме этого, на судне принимаются факсимильные карты погоды.

Источник: http://seaman-sea.ru/upravlenie-sudnom/536-sudovye-gidrometeorologicheskie-pribory-i-instrumenty.html

Часовые службы погоды

Мы часто ругаем метеорологов за недостоверные прогнозы погоды, не задумываясь о том, какая огромная работа предшествует их составлению.

Представьте на секунду, как на всей Земле — на Памире и на Кавказе, в джунглях Амазонки и в дельте Волги, в сибирских лесах и в африканской пустыне, на Северном полюсе и на Южном — несколько раз в день метеорологи на метеостанциях снимают и записывают показания приборов.

И чем ближе друг к другу стоят метеостанции (то есть чем плотнее сетка наблюдений), тем точнее прогноз погоды.

Метеостанция середины XIX века. Флюгер, барометр, термометр, гигрометр — главное её оборудование.

Метеоролог снимает показания с реек для регистрации наледи.

Хорошо развитый циклон. Снимок с метеоспутника.

Песчаная буря в Сахаре. Недавно появилась гипотеза о том, что именно такие бури доносят песок до Мексиканского залива.

Тепловизорный снимок поверхности Земли, сделанный со спутника. После регистрации данные с точной привязкой к местности передаются во Всемирную службу погоды.

Такие будки установлены на метеостанциях всего мира. Белые, чтобы не нагревались на солнце, с отверстиями в корпусе, чтобы измерять температуру окружающего воздуха.

Автоматическая метеостанция в США. Измерения параметров воздуха и суши передаются в региональную службу погоды в постоянном режиме.

Задолго до создания интернета земной шар начала опутывать другая «паутина» — сеть метеорологических станций. Каждая метеостанция имела необходимый для наблюдений набор приборов: термометр, барометр, гигрометр для измерения влажности воздуха, флюгер и анемометр, чтобы определять направление и силу ветра.

Первые метеорологические станции появились в середине XVII века в Италии. На каждой станции работал метеоролог.

Ежедневно, в строго определённые часы, он снимал показания приборов, определял тип облаков, описывал характер осадков — дождь, снег, град, отмечал такие явления, как туман, гроза, обледенение, и заносил данные в дневник.

Курьер — верхом, на санях или в почтовой карете — доставлял собранную информацию в ближайшую обсерваторию. С середины XIX века данные стали передавать по телеграфу.

На основании собранных данных в обсерваториях составляли прогнозы погоды. Впервые это начали делать в начале 1860-х годов во Франции, затем и в других странах.

Метеорологи накапливали статистические данные, регистрировали самые жаркие и самые холодные дни, определяли, какое количество осадков выпадает в среднем в разные месяцы года, рисовали розу ветров, показывающую господствующее направление ветра.

Итальянский учёный, ученик Гали-лео Галилея Эванджелиста Торричелли (1608—1647) писал, что мы живём «на дне океана воздуха». И называется этот воздушный океан атмосферой. Кстати, именно Торричелли придумал барометр — устройство для измерения атмосферного давления.

Атмосферный воздух нагревается солнцем в разных местах по-разному (сильнее на экваторе, слабее на полюсах). Вода морей и океанов, испаряясь, насыщает его влагой. Холодный воздух вытесняется тёплым, а влажный стремится на место сухого. Из области повышенного давления воздушные массы устремляются в область пониженного давления.

Это перемещение воздушных масс и есть ветры, которые, как говорят, «приносят погоду».

Сложнейшие расчёты движения воздуха в атмосфере основываются на уравнениях гидро- и термодинамики. В них учитывается масса параметров, в том числе давление воздуха, его плотность, состав, температура, скорость перемещения и перераспределение тепла. В качестве математического аппарата используются дифференциальные уравнения в частных производных.

Чтобы получить достоверное решение, необходимо знать погодные условия на определённой границе (города, области, региона) в определённый момент времени. Результат решения — прогноз погоды на сегодня, на завтра, на месяц вперёд, в зависимости от заложенных в решение параметров.

Конечно, такие расчёты подразумевают округление данных, а полученные результаты лежат в некотором интервале достоверности.

Вначале достоверность прогнозов была невелика, поскольку наблюдательные пункты располагались на расстоянии сотен, а то и тысяч километров друг от друга. Со временем редкая сеть метеостанций становилась всё плотнее. Раньше самой высокой точкой измерения силы ветра на море была макушка мачты большого морского парусника.

Корабли погоды (научно-исследовательские суда, оборудованные приборами для метеонаблюдений) и теперь бороздят моря и океаны, регулярно собирая и поставляя данные в метеослужбу. Но они — лишь малая часть «сборщиков» данных о погоде по всему миру.

Её пополнили морские плавающие буи и метеозонды (воздушные шары и аэростаты), которые измеряют показатели погоды в разных точках океана и на разных высотах в атмосфере и передают их на землю с помощью радиопередатчиков.

Во второй половине ХХ века, а точнее, начиная с 1960-х годов на метеослужбу начали работать спутники погоды. Геостационарные спутники на орбитах высотой около 38—40 тысяч километров обеспечивают постоянное наблюдение за поверхностью планеты. Полярно-орбитальные спутники обращаются вокруг Земли, двигаясь от полюса к полюсу.

Они следят за непрерывно меняющейся картиной погоды с высоты 200—300км. Они «видят» циклоны (огромные воздушные вихри с пониженным давлением) и антициклоны (вихри с повышенным давлением), поверхности столкновения их фронтов, где температура меняется скачкообразно, а потому расчёты особенно трудны.

Эти же спутники наблюдают за айсбергами, ледяными полярными шапками, дрейфом ледового покрова.

Наземные полярные станции сообщают о состоянии льдов, воздуха, ветра в фокусных точках Земли — вблизи Северного и Южного полюсов. На службу погоды работают и радары — устройства, позволяющие по отражению посланных ими сигналов следить за зонами осадков и грозовых облаков и оценивать скорость их перемещения. Это важно для прогноза неблагоприятных погодных явлений.

Образно говоря, все «сборщики» данных, от затерянной в какой-нибудь глухомани маленькой метеостанции до геостационарного спутника или полярной станции, дают информацию почти обо всех «актёрах» грандиозного спектакля под названием «Погода на Земле», сюжет и характеры героев которого непрерывно меняются.

Теперь данные о погоде, полученные на суше и на море, можно передавать по инстанциям с помощью интернета или по другим телекоммуникационным каналам.

Вся информация стекается в региональные центры погоды, оттуда — в национальные и дальше — в международные. Там самые мощные компьютеры обрабатывают колоссальный объём информации и составляют прогнозы погоды для всех регионов планеты.

Во главе этой пирамиды стоит Всемирная метеорологическая организация со штаб-квартирой в Женеве (Швейцариия).

В этом году в Гидрометцентре России заработал суперкомпьютерный вычислительный комплекс, в тысячи раз превосходящий по производительности предыдущий, он занимает шестое место в десятке самых мощных вычислительных машин России.

До сих пор главными «сборщиками» данных о погоде остаются метеостанции — автоматические или работающие в ручном режиме, те самые, где метеоролог несколько раз в сутки снимает показания приборов и отправляет их по назначению в высшие инстанции.

Чтобы прогнозы были более точными, узлы сетки (метеостанции) в идеале должны быть расположены чуть ли не на каждом квадратном километре.

Сегодня же расстояния между станциями составляют десятки и сотни километров, а в Мировом океане, занимающем 2/3поверхности земного шара, сетка метеостанций совсем редкая: точки измерения могут находиться на расстоянии тысяч километров одна от другой.

Сейчас в мире насчитывается около 10 000 метеостанций, из них 8500 располагаются в Северном полушарии; в России их 1600.

И данные каждой станции — это один из тех маленьких кирпичиков, из которых складывается общая картина погоды на Земле, поэтому их работа очень важна для повышения точности прогнозов, как краткосрочных, так и среднесрочных и на дальнюю перспективу. Это подтверждает забавная история.

В середине XX века в одном из графств Англии служил метеоролог, старательный и пунктуальный. Но — с кем не бывает! — увлёкся он игрой в футбол и стал по субботам на несколько часов уезжать в соседний город, поручив жене снимать и записывать показания приборов. В одну из суббот жена плохо себя почувствовала, уснула и показания не сняла.

Вернувшись, метеоролог рассердился, но решил выкрутиться из положения: взял данные за многие годы в этот день, усреднил их, интерполировал (связал с соседними точками) и отправил куда следует. А в результате был уволен.

Оказалось, что именно в те часы, когда жена спала, впервые за время наблюдений за погодой по этому местечку, словно ножом, прошёлся узкий смерч.

Конечно, в наше время во многих местах работают автоматические метеостанции, со временем и их заменят компьютеры с передающими устройствами, но любую технику, независимо от её сложности, и дальше будут обслуживать люди. По большому счёту, наверное, нет у человечества другого более нужного и более мирного общего дела, чем составление прогнозов погоды.

***

В России сеть метеостанций начали создавать в 1725 году по указу Петра Первого. Через сто с лишним лет, в 1834 году, согласно «высочайшему соизволению», имевшему силу закона и подписанному императором Николаем I, в Санкт-Петербурге при Корпусе горных инженеров были учреждены Нормальная обсерватория и ряд её филиалов.

С этого времени метеорологическая сеть России начала вести регулярные метеорологические и магнитные наблюдения по единым методикам и программам. Ещё через 15 лет, в 1849-м, была создана специальная Главная физическая обсерватория, «объединившая при посредстве филиалов все физические наблюдения обширной Российской империи».

Детальное описание иллюстрации

Источник: https://www.nkj.ru/archive/articles/16098/

Ссылка на основную публикацию