Требования к метеорологическим измерениям

Метеорологические приборы и оборудование

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое «Метеорологические приборы и оборудование» в других словарях:

метеорологические приборы и оборудование — метеорологические приборы и оборудование — технические средства, используемые в практике наблюдений за погодой и получения количественных характеристик состояния атмосферы. Основные виды наблюдений за метеорологическими условиями взлёта и… … Энциклопедия «Авиация»

метеорологические приборы и оборудование — метеорологические приборы и оборудование — технические средства, используемые в практике наблюдений за погодой и получения количественных характеристик состояния атмосферы. Основные виды наблюдений за метеорологическими условиями взлёта и… … Энциклопедия «Авиация»

барометр — прибор для измерения атмосферного давления. Наиболее распространены жидкостные (ртутные) барометры, деформационные барометры – анероиды и гипсотермометры. В ртутном барометре атмосферное давление измеряется по высоте столба ртути в запаянной… … Энциклопедия техники

Атмосфера Земли — (от греческого atmos пар и sphaira шар) газовая (воздушная) среда вокруг Земли, которая вращается вместе с Землёй как единое целое. А. состоит из воздуха азота, кислорода и незначительных количеств другие газов (см. таблицу). По характеру… … Энциклопедия техники

атмосфера — Вертикальное распределение температуры, давления и плотности атмосферы. атмосфера Земли (от греч. atmós — пар и spháira — шар) — газовая (воздушная) среда вокруг Земли, которая вращается вместе с Землёй как единое целое. А. состоит … Энциклопедия «Авиация»

атмосфера — Вертикальное распределение температуры, давления и плотности атмосферы. атмосфера Земли (от греч. atmós — пар и spháira — шар) — газовая (воздушная) среда вокруг Земли, которая вращается вместе с Землёй как единое целое. А. состоит … Энциклопедия «Авиация»

анемометр — прибор для измерения скорости ветра и газовых потоков по числу оборотов вращающейся вертушки. Основные виды анемометра: крыльчатый, применяемый в трубах и каналах вентиляционных систем для измерения скорости направленного потока воздуха; чашечный … Энциклопедия техники

радиозонд — прибор, запускаемый в атмосферу на небольшом аэростате для автоматического измерения на разных высотах давления, температуры и влажности воздуха, а иногда ещё скорости и направления ветра и передачи результатов по радио на Землю. Содержит датчики … Энциклопедия техники

Анеморумбометр — (от греческого anemos ветер, слова «румб» (от греческого rhombos юла, волчок, круговое движение, ромб) и metreo измеряю) (см. Метеорологические приборы и оборудование). Авиация: Энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор… … Энциклопедия техники

Аспирационный психрометр — (см. Метеорологические приборы и оборудование). Авиация: Энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994 … Энциклопедия техники

Техника метеорологических измерений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Томский государственный университет

Декан геолого-географического факультета

______________ Г.М. Татьянин «____»______________ 2012 г.

Рабочая программа дисциплины

ТЕХНИКА МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Квалификация (степень) выпускника

О ДОБРЕНО кафедрой метеорологии и климатологии

Протокол № ______ от « _____ »

Зав. кафедрой, профессор_____________________ В.П. Горбатенко

Р ЕКОМЕНДОВАНО методической комиссией геолого-географического факультета

Председатель комиссии, доцент _________________ /_________________

Рабочая программа по дисциплине «Методы и средства гидрометеорологических измерений» составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО (приказ Минобрнауки России №22 от 14.01.2010 г.) и ПООП ВПО по направлению и профилю подготовки 020600.62 Гидрометеорология.

Общий объем курса 72 часа: лекции – 30 часов, лабораторные занятия – 10 часов, самостоятельная работа студентов – 32 часа. Зачет во 2 семестре. Общая трудоемкость курса 2 зач. ед.

Журавлев Георгий Георгиевич – к.г.н., доцент кафедры метеорологии и климатологии.

Севастьянова Людмила Михайловна, к.г.н., доцент кафедры метеорологии и климатологии.

1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ Целью дисциплины «Техника метеорологических измерений» является полу-

чение знаний об атмосфере, знакомство с приборами и методами измерения метеорологических величин, освоение комплекса организационных, производственных и методических мероприятий для выполнения метеорологических наблюдений на гидрометеорологических станциях (сетевые наблюдения). Программа курса включает в себя лекции, самостоятельную работу студентов и лабораторные занятия на учебной метеорологической станции кафедры.

Задачами дисциплины «Техника метеорологических измерений» являются:

— изучение организации гидрометеорологических наблюдений на сети станций;

— методика наблюдений за основными метеорологическими величинами и явлениями;

— запись и обработка результатов наблюдений.

Место курса в профессиональной подготовке выпускника

Дисциплина «Техника метеорологических измерений» является неотъемлемой частью плана подготовки бакалавров по направлению «Гидрометеорология», важной составной частью методического блока дисциплин «Метеорология», «Методы и средства метеорологических измерений».

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины « Техника метеорологических измерений »

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО по направлению Гидрометеорология:

а) общекультурных (ОК):

-использовать навыки работы с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ОК-7);

-стремиться к саморазвитию, повышению квалификации и мастерства (ОК-

б) профессиональных (ПК):

— владеть знанием современных методов и средств гидрометеорологических измерений, самостоятельно использовать их для решения задач в профессиональной деятельности (ПК-1);

-методами гидрометеорологических измерений, статистической обработки

и анализа гидрометеорологических наблюдений с применением программных средств (ПК-6);

— понимать, излагать и критически анализировать базовую информацию в гидрометеорологии (ПК-7);

— осуществляет сбор первичной документации полевых данных, первичной

обработки полевой гидрометеорологической информации, проводит обработку, 3

обобщение фондовых гидрометеорологических данных, составляет карты, схемы, разрезы, таблицы, графики и другие формы установленной отчетности (ПК-11).

В результате освоения дисциплины студент должен з нать :

— устройство метеорологической площадки;

— программу производства наблюдений;

— приборы для выполнения измерений и наблюдений;

— особенности метеорологических, актинометрических наблюдений.

Студент должен уметь :

— измерять основные метеорологические величины;

— проводить наблюдения за атмосферными явлениями;

— выполнять обработку наблюдений;

— выполнять контроль результатов наблюдений.

2. СОДЕРЖАНИЕ И СТРУКТУРА КУРСА

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

Раздел 2.1. Метеорологические измерения

Введение. Значение метеорологических наблюдений для функционирования различных отраслей народного хозяйства. Организация метеорологических наблюдений в России, их основные задачи и цели. Требования к метеорологическим наблюдениям и особенности измерения характеристик атмосферы. Типы метеорологических величин. Программа и сроки метеорологических наблюдений. Система исчисления времени.

2.1.1.Устройство метеорологической площадки. Требования к выбору места производства наблюдений. Метеорологическая площадка. Оборудование помещения метеостанции.

2.1.2.Наблюдения за атмосферным давлением. Характеристики и единицы измерения атмосферного давления. Устройство станционного ртутного барометра и барографа. Введение поправок. Термокомпенсатор барографа. Понятие виртуальной температуры. Приведение к уровню моря. Запись результатов измерения в метеорологическую книжку. Устройство барометра-анероида.

2.1.3. Наблюдения за характеристиками ветра. Характеристики ветра. Устройство флюгера, анеморумбометра. Порядок производства наблюдений и их запись. Обработка лент барографа.

2.1.4. Наблюдения за влажностью воздуха. Характеристики влажности воздуха. Психрометрический метод измерения влажности. Устройство станционного психрометра, гигрометра и гигрографа. Составление графика ТМ-9. Порядок производства наблюдений и их запись. Психрометрические таблицы. Обработка лент гигрографа.

2.1.5. Наблюдения за температурой воздуха. Устройство термометров (срочный, максимальный, минимальный) и термографа. Техника производства наблюдений и их запись. Обработка лент термографа.

2.1.6. Наблюдения за состоянием подстилающей поверхности, температурой почвы на поверхности и на глубинах. Методика определения состояния

подстилающей поверхности. Устройство термометров Савинова и почвенно-вытяж- ных. Запись и обработка наблюдений. Мерзлотомер Данилина.

2.1.7. Наблюдения за атмосферными осадками. Виды атмосферных осадков. Устройство осадкомера О-1 (Третьякова), плювиографа. Введение поправок. Запись наблюдений. Обработка лент плювиографа. Характеристики снежного покрова. Ежедневные и периодические наблюдения (снегосъёмка). Устройство весового снегомера. Измерение плотности снега и определение запасов воды в снежном покрове. Устройство росографа.

2.1.8. Наблюдения за метеорологической дальностью видимости (МДВ). Понятие метеорологической дальности видимости (МДВ). Визуальная оценка МДВ. Определение МДВ с помощью поляризационного фотометра М53А и нефелометрической установки М71.

2.1.9. Наблюдения за атмосферными явлениями. Классификация атмосферных явлений, их обозначения и характеристики. Техника наблюдений и записи наблюдений за атмосферными явлениями.

2.1.10. Наблюдения за облачностью. Классификация облачности. Опреде-

ление нижней границы количества облачности. Устройство светолокационного измерителя нижней границы облаков (ИВО). Запись наблюдений.

2.1.11. Наблюдения за гололедно-изморозевыми отложениями. Виды отложений. Методика определения. Средства измерения и порядок производства наблюдений. Запись и обработка наблюдений.

2.1.12. Механизированная обработка данных и оставление телеграмм.

Метеорологический код КН-01. Методика составления телеграмм. Критический контроль данных и их подготовка к механизированной обработке.

Раздел 2.2. Актинометрические измерения

2.2.1. Виды радиационных потоков в атмосфере.

2.2.2. Программа актинометрических наблюдений .

2.2.3. Актинометрические приборы (актинометр, пиранометр, балансомер,

гальванометр). Порядок выполнения наблюдений.

2.2.4. Обработка и запись актинометрических наблюдений (книжка КМ12, таблица ТМ-12).

Методические указания. Первичная обработка результатов судовых измерений метеорологических, актинометрических и оптических величин

Методические указания устанавливают основные правила, методы и приемы первичной обработки результатов метеорологических, актинометрических и оптических измерений и наблюдений, производимых на судах Российской Федерации, осуществляющих или планирующих осуществлять сбор гидрометеорологической информации о состоянии приводного слоя атмосферы и поверхности океана, оптическом состоянии вертикального столба атмосферы над водной поверхностью, а также о ряде астрономических величин (необходимых для обработки результатов актинометрических измерений), которые позволяют проводить обработку результатов измерений только по данным судовых наблюдений, не прибегал к извлечению необходимой для расчетов информации из астрономических ежегодников. Методические указания регламентируют процедуры расчетов результатов судовых метеорологических, актинометрических и оптических измерений и наблюдений с целью получения достоверной и сравнимой во времени и пространстве гидрометеорологической, актинометрической и оптической информации для передачи ее потребителям или на архивное хранение. Методические указания обязательны при обработке на судах или в НИУ и УГМС Росгидромета результатов неавтоматизированных судовых метеорологических, актинометрических, оптических измерений и наблюдений.

П ервичная обработка
результатов судовых измерений
метеорологических, актинометрических
и оптических величин

1 РАЗРАБОТАН государственным учреждением «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова» (ГУ ГГО) Росгидромета, Гидрометеорологическим научно-исследовательским центром Российской Федерации (Гидрометцентр России)

2 РАЗРАБОТЧИКИ В.Ю. Окоренков (руководитель разработки), Р.Г. Тимановская (ответственный исполнитель разработки), Г.П. Резников, В.В. Рудометкина (ГУ ГГО), Р.С. Фахрутдинов (Гидрометцентр России)

3 УТВЕРЖДЕН Руководителем Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет)

4 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП за номером 52.04.651-2003

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 Дополнения и возможные уточнения приводимых в настоящих методических указаниях методов обработки и расчетов возможны только с разрешения разработчика настоящих методических указаний

7 При реализации в программном обеспечении полностью или частично приводимых в настоящих методических указаниях расчетных соотношений разработчики данных указаний в обязательном порядке должны привлекаться к участию в разработке программного продукта на стадии его аттестации

В 1986 г. на НИС и НИСП Росгидромета был внедрен разработанный в ГУ ГГО комплекс программ (КСМАП) для ЭВМ типа ЕС и СМ по обработке результатов судовых метеорологических и актинометрических наблюдений. Он позволял на всех судах, где производились гидрометеорологические наблюдения штатными наблюдателями, унифицировать и автоматизировать процесс первичной обработки, контроля и архивации результатов этих наблюдений [1].

Унификация первичной обработки означала, что все результаты метеорологических и актинометрических измерений и наблюдений, производимых на судах разных ведомств, обрабатывались по единым методикам и алгоритмам. Это позволяло получать сопоставимые во времени и пространстве надежные данные о состоянии приводного слоя атмосферы и оптического состояния вертикального столба атмосферы над поверхностью океана.

В последние годы парк ЕС и СМ ЭВМ заменен на ПЭВМ. Это обстоятельство обусловило необходимость разработки КСМАП применительно к ПЭВМ. С другой стороны, появилась возможность разработки КСМАП силами УГМС для ПЭВМ разной конфигурации.

Накопленный опыт по разработке и эксплуатации КСМАП для ЕС и СМ ЭВМ показал, что и в случае использования ПЭВМ программное обеспечение процедур первичной обработки результатов судовых наблюдений и расчета ряда характеристик приводного слоя атмосферы, составляющих один или несколько автономных блоков в системе КСМАП, должно также базироваться на единых методах и алгоритмах обработки. Это является одним из требований наставления [2]. Кроме того, в этих методах должны быть приведены в соответствие с существующими государственными и отраслевыми стандартами термины и обозначения геофизических величин с целью ликвидации разночтения и понимания их по разным литературным источникам.

С учетом сказанного возникла необходимость уточнения методов первичной обработки, контроля и архивации результатов судовых наблюдений и измерений, на базе которых разрабатывался КСМАП, с целью их использования как при ручной обработке данных, так и при разработке соответствующего программного обеспечения для ПЭВМ разной конфигурации.

Поскольку разработкой программного обеспечения, как правило, занимаются программисты, а не гидрометеорологи, было признано целесообразным обобщить все существующие методы первичной обработки, оформив их в виде руководящего документа, что, с одной стороны, значительно упростит работу с ними, а с другой — позволит на местах (в УГМС) самостоятельно разрабатывать программное обеспечение первичной обработки, контроля и архивации судовой гидрометеорологической, актинометрической информации для ПЭВМ.

Регламентирование использования единых методов первичной обработки результатов метеорологических и актинометрических измерений позволит на судах разных ведомств получать сопоставимые во времени и пространстве данные наблюдений, выполняемых в том числе по программе комплексного мониторинга состояния Мирового океана. В результате будет обеспечена сопоставимость получаемых данных с данными судовых наблюдений, архивированными во ВНИИГМИ-МЦД ранее.

Первичная обработка результатов судовых измерений
метеорологических, актинометрических
и оптических величин

Дата введения — 2004-08-01

1 Область применения

Настоящие методические указания устанавливают основные правила, методы и приемы первичной обработки результатов метеорологических, актинометрических и оптических измерений и наблюдений, производимых на судах Российской Федерации, осуществляющих или планирующих осуществлять сбор гидрометеорологической информации о состоянии приводного слоя атмосферы и поверхности океана, оптическом состоянии вертикального столба атмосферы над водной поверхностью, а также о ряде астрономических величин (необходимых для обработки результатов актинометрических измерений), которые позволяют проводить обработку результатов измерений только по данным судовых наблюдений, не прибегая к извлечению необходимой для расчетов информации из астрономических ежегодников.

Настоящие методические указания регламентируют процедуры расчетов результатов судовых метеорологических, актинометрических и оптических измерений и наблюдений с целью получения достоверной и сравнимой во времени и пространстве гидрометеорологической, актинометрической и оптической информации для передачи ее потребителям или на архивное хранение.

Настоящие методические указания обязательны при обработке на судах или в НИУ и УГМС Росгидромета результатов неавтоматизированных судовых метеорологических, актинометрических, оптических измерений и наблюдений.

2 Нормативные ссылки

В настоящих методических указаниях использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 112-78 Термометры метеорологические, стеклянные. Технические условия

ГОСТ 4401-81 Атмосфера стандартная. Параметры

ОСТ 52.04.10-83 Актинометрия. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин

ГОСТ 8.524-85 Таблицы психрометрические. Построение, содержание, расчетные соотношения

ГОСТ 8.567-99 Измерение времени и частоты. Термины и определения

3 Термины и определения

В настоящих методических указаниях применяемые термины, обозначения гидрометеорологических, актинометрических и оптических величин соответствуют представленным в действующих РД [2 — 7], журналах КГМ-15 и УКГМ-15А [3, 6].

В настоящих методических указаниях приняты следующие сокращения:

ВНИИГМИ-МЦД — Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации — Мировой центр данных.

ГУ ГГО — государственное учреждение «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова».

КСМАП — комплекс судовых метеорологических и актинометрических программ.

НИС — научно-исследовательское судно.

НИСП — научно-исследовательское судно погоды.

ПАП — первичный актинометрический преобразователь.

ПИП — первичный измерительный преобразователь.

ПЭВМ — персональная электронная вычислительная машина.

Росгидромет — Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

СРВ — составляющие радиационного баланса.

СГМС — судовая гидрометеорологическая станция.

УГМС — межрегиональное территориальное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

5 Общие положения

5.1 Методическое и метрологическое сопровождение функционирования любой гидрометеорологической наблюдательной сети, в том числе и морской, направлено на обеспечение единства измерений. Под единством измерений понимают получение данных измерений о состоянии природной среды с известной погрешностью (точностью). Последнее определяет достоверность измеряемых величин.

Применительно к морской судовой наблюдательной сети обеспечение получения достоверных гидрометеорологических, актинометрических или оптических данных с каждого судна имеет большое значение для мониторинга состояния Мирового океана, предоставления потребителям надежной гидрометеорологической, геофизической информации о состоянии приводного слоя атмосферы, поверхности океана, вертикального столба атмосферы над океаном и т.д.

Собираемая судами указанная выше информация пополняет банк гидрометеорологических и геофизических данных, используемых при гидрометеорологическом обеспечении морских отраслей экономики и другой деятельности на море, а также для научных климатических и других исследований.

Единство измерений — это комплексное решение многих вопросов, связанных с использованием для измерений конкретных величин единых средств измерения, своевременным и качественным их метрологическим обеспечением, соблюдением методик выполнения измерений и наблюдений и методов первичной обработки и контроля результатов измерений, усвоением гидрометеорологической информации, собираемой с разных наблюдательных платформ на морской акватории и т.д.

Часть перечисленных вопросов на сегодняшний день решена и реализована в ряде руководящих документов, регламентирующих функционирование судовой гидрометеорологической сети как подсистемы общегосударственной наблюдательной сети России.

В частности, в наставлении [2] регламентированы требования к организации и обеспечению гидрометеорологических и актинометрических наблюдений на судах, в наставлениях [3, 6] — средства измерений основных гидрометеорологических, актинометрических величин и методики выполнения измерений с помощью этих средств и т.д. В то же время многие вопросы требуют полного или частичного решения. Это, прежде всего, касается вопросов унификации методов первичной обработки гидрометеорологических и актинометрических измерений и наблюдений. Суда в последние годы постепенно оснащаются дистанционными измерительными комплексами. Данные измерений любых величин по ним, как правило, представляются в единицах промежуточных величин. В связи с этим возникает необходимость решать задачу перевода данных измерений из этих единиц в единицы измеряемых физических величин.

Первичная обработка результатов измерений и наблюдений подразумевает преобразование показаний средств измерений и визуальных оценок в значения величин (измеряемых или оцениваемых) и их характеристик в принятых единицах измерений, подготовку преобразованных данных измерений для передачи оперативных сообщений в соответствующие прогностические центры и центры сбора информации для хранения.

5.2 Первичная обработка результатов судовых гидрометеорологических, актинометрических и оптических измерений и наблюдений в конкретный срок состоит из ряда последовательных операций:

— занесение результатов измерений и наблюдений в журналы (книжки) УКГМ-15А, КГМ-15 или непосредственно в ПЭВМ;

— представление результатов измерений и наблюдений в единицах измеряемых, наблюдаемых величин или в соответствующих цифрах кода;

— технический контроль результатов измерений и наблюдений;

— критический контроль результатов измерений и наблюдений;

— подготовка оперативных сообщений;

— формирование отчетной документации.

5.4 Данные измерений и наблюдений переводят в единицы измеряемых, наблюдаемых величин в соответствии с разделами 6 — 14 настоящих методических указаний, а в цифры кода — в соответствии с [4].

5.5 Технический и критический контроль результатов метеорологических измерений и наблюдений осуществляют в соответствии с требованиями [8, 9].

5.6 Формирование отчетной документации отчетных форм осуществляют в соответствии с требованиями [3, 6].

5.7 Форматы величин, используемых в разных формулах (форматы значений величин), соответствуют представленным в указанных в подразделе 5.3 журналах; форматы выходных данных после расчетов по методам, рассматриваемым в настоящих методических указаниях, округление рассчитываемых величин соответствуют форматам, представленным в наставлениях [2, 3].

5.8 Контроль за выполнением требований настоящих методических указаний возлагается на методистов-метеорологов, судовых инспекторов УГМС.

Примечание — При наличии на судне ПЭВМ все операции, указанные в подразделах 5.3 — 6.6, выполняются на ней автоматически (если имеется соответствующее программное обеспечение). Общая формула для перевода результатов измерений, представленных в единицах промежуточных величин, в единицы измеряемой величины приведена в приложении А.

6 Первичная обработка результатов измерений атмосферного давления и барической тенденции

6.1 Атмосферное давление

6.1.1 В настоящее время и в ближайшем будущем измерения атмосферного давления производят и будут производить по безртутным барометрам, барометрам-анероидам непосредственно в принятых единицах измеряемой величины — гектопаскалях (гПа) или миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.).

6.1.2 В соответствии с требованиями [2], данные измерений атмосферного давления Р_изм (отсчеты по барометру) должны быть приведены к уровню моря и температуре воздуха 0 °С. Если отсчеты по барометру Р_изм выражены в гектопаскалях, то такое приведение осуществляют по формуле

а если они выражены в миллиметрах ртутного столба, то по формуле

где Р₀ — атмосферное давление, приведенное к уровню моря и температуре воздуха 0 °С, гПа;

Р _изм — отсчет по прибору (барометру, барометру-анероиду), гПа или мм рт.ст.;

D Р _ш — поправка шкалы к отсчету по прибору, гПа или мм рт.ст. Информация о поправках шкалы (если таковые имеются) приводится в свидетельстве о поверке к прибору в виде таблицы, необходимую поправку рассчитывают методом интерполяции;

D Р _т — температурная поправка для приведения атмосферного давления к температуре 0 °С, которую рассчитывают по формуле, указанной в свидетельстве о поверке, по температуре воздуха t _a , измеренной вблизи прибора, гПа или мм рт.ст.;

D Р _у — поправка на приведение атмосферного давления к уровню моря, которую рассчитывают по формуле

( D Р_Н = 0,133 гПа/м или 0,1 мм рт.ст./м (соответствует изменению атмосферного давления на 1 м высоты),

Н — высота установки прибора над уровнем моря для измерения атмосферного давления (отсчитывается от положения максимальной ватерлинии [3]), м. Информация о высоте установки прибора имеется в журналах УКГМ-15А, КГМ-15 [3, 6],

D Н — разность уровней «закрытого» моря (типа Каспийского) и Мирового океана, м. Эту разность берут со знаком «плюс», если уровень «закрытого» моря выше уровня Мирового океана, и со знаком «минус», если этот уровень ниже уровня Мирового океана (информация о высоте уровня «закрытого» моря имеется в журнале КГМ-15 или в УГМС. Для открытых морей и акватории океанов D Н = 0);

1,3332 — численный коэффициент перевода миллиметров ртутного столба в гектопаскали: 1 мм рт.ст. = 1,3332 гПа.

6.1.3 При расчете значений Р₀ по формулам (1) и (2) следует помнить, что:

— все поправки рассчитывают с округлением до 0,1 гПа или до 0,1 мм рт.ст. и берут для расчетов со своим знаком;

— все слагаемые в правой части должны быть выражены в одних единицах измерения (гПа или мм рт.ст.).

6.1.4 Приведем примеры обработки результатов измерений атмосферного давления при плавании судна в океане и в Каспийском море.

1 Плавание судна проходит в океане. Атмосферное давление измеряют по анероиду № 392890 (извлечение из свидетельства о поверке представлено в таблице 5 наставления [3]), установленному на высоте Н = 10,1 м над максимальной ватерлинией. Отсчет по анероиду Р_изм = 741,9 мм рт.ст., отсчет по термометру в рубке t_a = 12,4 ° С; значение D Р_у = 10,1 × 0,1 — 1,01 мм рт.ст. ( D Н = 0). Из свидетельства о поверке следует, что D Р_ш = -0,6 мм рт.ст., а D Р_т = 0,3 мм рт.ст.

По формуле (2) рассчитывают значение атмосферного давления, приведенное к температуре 0 °С и уровню моря: Р₀= 990,1 гПа (округление до десятых долей гектопаскаля осуществляют в соответствии с требованиями [2]).

2 Исходные данные те же, что и в примере 1, но плавание проходит в Каспийском море, уровень которого на начало 1994 г. был на 26,8 м ниже уровня Мирового океана. По формуле (3) определяют, что D Р_у = 0,1 × (10,1 — 26,8) — 1,67 мм рт.ст.

6.2 Барическая тенденция

6.2.1 Барическая тенденция описывается двумя параметрами — ее величиной D Р , отражающей количественное изменение атмосферного давления за 3 ч, предшествующие сроку наблюдения t , ч, и характеристикой а, описывающей качественное изменение атмосферного давления за эти 3 ч [3, 4]. По данным судовых наблюдений барическую тенденцию D Р рассчитывают по формуле

где — атмосферное давление, измеренное в срок t и приведенное по формуле (1) или (2) к уровню моря и температуре воздуха 0 ° С, гПа;

— атмосферное давление, измеренное в срок t минус 3 ч ( t — 3 ч) и приведенное по формуле (1) или (2) к уровню моря и температуре 0 °С, гПа.

6.2.2 Характеристику барической тенденции а не рассчитывают, а представляют в цифрах кода [4]: кодирование осуществляют по значению D Р и визуальной оценке характера изменения давления за 3 ч, фиксируемого на диаграммном бланке барографа [3, 4, 6], идентифицируя его с одним из типичных видов хода давления, приведенных в кодовой таблице [4].

7 Первичная обработка результатов измерений скорости и направления ветра

7.1 Метод расчета скорости и направления истинного ветра по данным измерений скорости кажущегося ветра и его направления

7.1.1 В соответствии с [2, 3, 6], на судне скорость V и направление d истинного ветра не измеряют, а рассчитывают по данным измерений на судне (по анеморумбометрам или другим приборам и способам) скорости V _к и направления d _к кажущегося ветра и данным о скорости V _c и компасном курсе d _c судна.

где V _c — скорость хода судна, уз. Для расчетов берут с округлением до 0,1 уз;

V _к — скорость кажущегося ветра, м/с. Для расчетов берут с округлением до 0,01 м/с;

d _с — курс судна, целые градусы;

d _к — направление кажущегося ветра, отсчитываемое от компасного курса судна по часовой стрелке, целые градусы;

d _ки — угол между кажущимся и истинным ветром, отсчитываемый по часовой стрелке, целые градусы. Рассчитывают по формуле

* В [3] значение d_ки предлагается рассчитывать через arcsin[(0,5144V₀sind_к)/V], который при определенных значениях V_c, V и V_к не всегда имеет однозначное решение (что проиллюстрировано в приложении В), а это усложняет расчеты. По этой причине в настоящих методических указаниях предлагается уточненный метод расчета d_ки.

Если d _к 360°, то окончательное значение d = d_pacч — 360°.

· Радиоактивность: воздуха — в кюри или в микрорентген в час; воды — в кюри на кубический метр; поверхности почвы — в кюри на квадратный метр; снежного покрова — в рентгенах; осадков — в рентген в секунду — радиометры и дозиметры.

· Загрязнение атмосферы: чаще всего оценивается в миллиграммах на кубический метр воздуха — хроматографы.

· Содержание химических веществ в осадках, мг/л, — химические, физико-химические или физические анализаторы.

· Содержание химических веществ в почве, мг/см 3 , — химические, физико-химические или физические анализаторы. [5]

1.3 Метеорологическая площадка — требования к размещению. Устройство и оборудование метеоплощадок

Метеорологическая площадка должна находиться на открытой местности на значительном расстоянии от леса и жилой застройки, особенно многоэтажной. Размещение приборов вдали от здания позволяет исключить ошибки измерений, связанные с переизлучением зданий или высоких предметов, правильно измерять скорость и направление ветра и обеспечить нормальный сбор осадков.

Требования к стандартной метеорологической площадке таковы:

· размер — 26×26 метров (площадки, на которых производятся в том числе и актинометрические наблюдения (измерение солнечной радиации), имеют размер 26×36 м)

· ориентация сторон площадки — чётко на север, юг, запад, восток (если площадка прямоугольная, то ориентация длинной стороны — с севера на юг)

· место для площадки должно быть типичным для окружающей местности радиусом 20-30 км

· расстояние до невысоких строений, отдельно стоящих деревьев должно быть не менее 10-кратной их высоты, а расстояние от сплошного леса или городской застройки — не менее 20-кратной

· расстояние до оврагов, обрывов, уреза воды — не менее 100 м

· во избежание нарушения естественного покрова на метеоплощадке разрешается ходить только по дорожкам

· все приборы на метеорологической площадке размещаются по единой схеме, которая предусматривает одинаковую ориентацию к сторонам света, определённую высоту над поверхностью земли и другие параметры

· ограда площадки и всё вспомогательное оборудование (подставки, будки, лестницы, столбы, мачты и т.п.) окрашиваются в белый цвет для предотвращения их чрезмерного нагревания солнечными лучами, что может повлиять на точность измерений

· На метеорологических станциях помимо измерений с помощью приборов (температура воздуха и земли, направление и скорость ветра, атмосферное давление, количество осадков), производятся визуальные наблюдения за облаками, дальностью видимости. [1]

Если травяной покров на площадке летом сильно разрастается, то траву нужно скашивать или подстригать, оставляя не более 30-40 см. Скошенную траву обязательно убирать с площадки тотчас же. Снежный покров на площадке не следует трогать, весной же нужно удалять снег или ускорять его таяние путем разбрасывания или увоза снега с площадки. С крыш будок и из защитной воронки осадкомера снег счищается. Приборы на площадке должны быть так размещены, чтобы они не затеняли друг друга. Термометры должны находиться в 2 м от земли. Дверца будки должна быть обращена на север. Лестница не должна соприкасаться с будкой. [6]

На метеоплощадках основного типа используются следующие приборы:

· термометры для измерения температуры воздуха (в том числе горизонтальные минимальные и горизонтальные максимальные) и почвы (они имеют наклон для удобства считывания показаний);

· барометры различного типа (чаще всего — барометры-анероиды для измерения давления воздуха). Они могут размещаться в помещении, а не на открытой площадке, так как давление воздуха одинаково и в помещении, и снаружи;

· психрометры и гигрометры для определения влажности атмосферы;

· анемометры для определения скорости ветра;

· флюгеры для определения направления ветра (иногда применяют анеморумбографы, совмещающие функции измерения и записи скорости и направления ветра);

· индикаторы высоты облаков (например, ИВО-1М); самопишущие приборы (термограф, гигрограф, плювиограф).

· осадкомеры и снегомеры; на метеостанциях чаще всего применяют осадкомеры Третьякова.

Кроме перечисленных показателей, на метеостанциях регистрируются облачность (степень покрытия неба облаками, тип облаков); наличие и интенсивность различных осадков (росы, инея, гололеда), а также тумана; горизонтальная видимость; продолжительность солнечного сияния; состояние поверхности почвы; высота и плотность снежного покрова. На метеостанции регистрируются также метели, шквалы, смерчи, мгла, бури, грозы, радуги. [5]

1.4 Организация метеорологических наблюдений

Все наблюдения вписываются простым карандашом в установленные книжки или бланки сразу же после отсчета того или иного прибора. Недопустимы записи по памяти. Все исправления вносятся зачеркиванием исправляемых цифр (так, чтобы их все же можно было прочесть) и подписыванием новых сверху; подчистка цифр и текста не допускается. Особенно важна четкая запись, облегчающая как первичную обработку наблюдений на станции, так и использование их Гидрометцентрами.

При пропуске наблюдений соответствующая графа книжки должна оставаться незаполненной. Совершенно недопустимо в таких случаях вписывание каких либо вычисленных результатов с целью «восстановления» наблюдений, так как предположительные данные легко могут оказаться ошибочными и принести больший вред, чем пропуск отсчетов по приборам. О всех случаях перерывов делается пометка на странице наблюдений. Необходимо заметить, что пробелы в наблюдениях обесценивают всю работу станции, а потому непрерывность наблюдений должна явиться основным правилом для каждой метеостанции.

Отсчеты, произведенные неточно в срок, также в значительной степени обесцениваются. В таких случаях в графе, где отмечается срок наблюдений, пишется время отсчета сухого термометра в психрометрической будке.

Время, затрачиваемое на наблюдения, зависит от оборудования станции. Во всяком случае, отсчеты должны производиться достаточно быстро, но, конечно, не в ущерб точности.

За 10-15 мин, а зимой — за полчаса до срока осуществляется предварительный обход всех установок. Необходимо убедиться, исправны ли они, и подготовить некоторые приборы к предстоящим отсчетам, чтобы гарантировать точность наблюдений, убедиться, что психрометр исправен, и батист достаточно напитывается водой, что перья самописцев пишут правильно и чернил достаточно.

Кроме отсчетов по приборам и глазомерного определения видимости и облачности, записываемых в отдельные графы книжки, наблюдатель отмечает в графе «атмосферные явления» начало и конец, вид и интенсивность таких явлений, как осадки, туман, роса, иней, изморозь, гололед и другие. Для этого необходимо внимательно и непрерывно наблюдать за погодой и в промежутках между срочными наблюдениями. [6]

Метеонаблюдения должны быть длительными и непрерывными и проводиться строго. В соответствии с международными стандартами. Измерения метеопараметров для сравнимости во всем мире проводятся одновременно (т. е. синхронно): в 00, 03, 06,09, 12, 15, 18 и 21 ч по Гринвичскому времени (времени нулевого, Гринвичского, меридиана). Это так называемые синоптические сроки. Результаты измерений немедленно передаются в службу погоды по компьютерной связи, телефону, телеграфу или радио. Там составляются синоптические карты и разрабатываются метеопрогнозы.

Некоторые метеорологические измерения проводятся в собственные сроки: количество осадков измеряется четыре раза в сутки, высота снежного покрова — один раз в сутки, плотность снега — один раз в пять-десять дней. [5]

Станции, несущие службу погоды, после обработки наблюдений шифруют метеоданные для посылки синоптических телеграмм в Гидрометцентр. Цель шифровки — значительно сократить объем телеграммы при максимально количестве посылаемых сведений. Очевидно, что для этой цели наиболее пригодна цифровая зашифровка. В 1929 г. Международная метеорологическая конференция выработала метеокод, с помощью которого можно было описать состояние атмосферы со всеми подробностями. Этот код применялся в течение почти 20 лет, подвергаясь лишь небольшим изменениям. С 1 января 1950 года введен в действие новый международный код, значительно отличающийся от старого. [6]

Набор измерительных средств, использующихся для наблюдения за состоянием атмосферы и для ее исследования, необычайно широк: от простейших термометров и до зондирующих лазерных установок и специальных метеорологических спутников. Метеорологическими приборами обычно называют такие приборы, которые используются для проведения измерений на метеорологических станциях. Эти приборы сравнительно просты, они удовлетворяют требованию однотипности, позволяющему сравнивать наблюдения разных станций.

Метеорологические приборы устанавливаются на площадке станции под открытым небом. Только приборы для измерения давления (барометры) устанавливаются в помещении станции, поскольку разница между давлением воздуха под открытым небом и внутри помещения практически отсутствует.

Приборы для измерения температуры и влажности воздуха должны быть защищены от действия солнечной радиации, осадков и порывов ветра. Поэтому их помещают в будках особой конструкции, так называемых метеорологических будках. На станциях устанавливаются самопишущие приборы, дающие непрерывную регистрацию важнейших метеорологических величин (температуры и влажности воздуха, атмосферного давления и ветра). Самопишущие приборы нередко сконструированы так, что их датчики находятся на площадке или крыше здания на открытом воздухе, а регистрирующие части, связанные, с датчиками электрической передачей, внутри здания. [3, с.26-27]

Теперь рассмотрим приборы, предназначенные для измерения отдельных метеорологических элементов.

2.1 Для измерения давления воздуха используются

Барометр (рис. 1) — (от греч. baros — тяжесть, вес и metreo — измеряю), прибор для измерения атмосферного давления.

Рисунок 1 — Типы ртутных барометров

Барометр (рис. 1) — (от греч. baros — тяжесть, вес и metreo — измеряю), прибор для измерения атмосферного давления. Наиболее распространены: жидкостные барометры, основанные на уравновешивании атмосферного давления весом столба жидкости; деформационные барометры, принцип действия которых основан на упругих деформациях мембранной коробки; гипсотермометры, основанные на использовании зависимости точки кипения некоторых жидкостей, например воды, от внешнего давления.

Наиболее точными стандартными приборами являются ртутные барометры: ртуть благодаря большой плотности позволяет получить в барометры сравнительно небольшой столб жидкости, удобный для измерения. Ртутные барометры представляют собой два сообщающихся сосуда, наполненных ртутью; одним из них служит запаянная сверху стеклянная трубка длиной около 90 см, не содержащая воздуха. За меру атмосферного давления принимается давление столба ртути, выраженное в мм рт. ст. или в мб.

Для определения атмосферного давления в показания ртутного барометра вводят поправки: 1) инструментальную, исключающую погрешности изготовления; 2) поправку для приведения показания барометра к 0°С, т.к. показания барометра зависят от температуры (с изменением температуры меняется плотность ртути и линейные размеры деталей барометра); 3) поправку для приведения показаний барометра к нормальному ускорению свободного падения (gn = 9,80665 м/сек 2 ), она обусловлена тем, что показания ртутных барометров зависят от географической широты и высоты над уровнем моря места наблюдений.

В зависимости от формы сообщающихся сосудов ртутные барометры подразделяют на 3 основных типа: чашечные, сифонные и сифонно-чашечные. Практически применяют чашечные и сифонно-чашечные барометры. На метеорологических станциях пользуются станционным чашечным барометром. Он состоит из барометрической стеклянной трубки, опущенной свободным концом в чашу С. Вся барометрическая трубка заключена в латунную оправу, в верхней части которой сделана вертикальная прорезь; на краю прорези нанесена шкала для отсчёта положения мениска ртутного столба. Для точной наводки на вершину мениска и отсчёта десятых долей применяется особый визир n, снабженный нониусом и перемещаемый винтом b. Отсчёт высоты ртутного столба производят по положению ртути в стеклянной трубке, а изменение положения уровня ртути в чашке учитывается применением компенсированной шкалы так, что отсчёт по шкале получается непосредственно в миллибарах. При каждом барометре имеется небольшой ртутный термометр T для введения температурной поправки. Чашечные барометры выпускаются с пределами измерения 810—1070 мб и 680—1070 мб; точность отсчёта 0,1 мб.

В качестве контрольного применяется сифонно-чашечный барометр. Он состоит из двух трубок, опущенных в барометрическую чашу. Одна из трубок закрыта, а другая сообщается с атмосферой. При измерении давления винтом поднимают дно чашки, подводя мениск в открытом колене к нулю шкалы, а затем отсчитывают положение мениска в закрытом колене. Давление определяют по разности уровней ртути в обоих коленах. Предел измерения этого барометра 880—1090 мб, точность отсчёта 0,05 мб.

Все ртутные барометры — абсолютные приборы, т.к. по их показаниям непосредственно измеряют атмосферное давление.

Анероид (рис. 2) — (от греч. а — отрицательная частица, nerys — вода, т. е. действующий без помощи жидкости), барометр-анероид, прибор для измерения атмосферного давления. Приёмной частью анероида служит круглая металлическая коробка А с гофрированными основаниями, внутри которой создано сильное разрежение

Рисунок 2 — Анероид

При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления пружина разгибается и верхнее основание коробки поднимается. Перемещение конца пружины передаётся стрелке В, перемещающейся по шкале С. (В последних конструкциях вместо пружины применяют более упругие коробки.) К шкале анероида прикреплен дугообразный термометр, который служит для внесения поправки в показания анероида на температуру. Для получения истинного значения давления, показания анероида нуждаются в поправках, которые определяются сравнением с ртутным барометром. Поправок к анероиду три: на шкалу — зависит от того, что анероид неодинаково реагирует на изменение давления в различных участках шкалы; на температуру — обусловлена зависимостью упругих свойств анероидной коробки и пружины от температуры; добавочная, обусловленная изменением упругих свойств коробки и пружины со временем. Погрешность измерений анероида составляет 1-2 мб. Вследствие своей портативности анероиды широко применяются в экспедициях, а также как высотомеры. В последнем случае шкалу анероида градуируют в метрах.

2.2 Для измерения температуры воздуха используют

Термометры метеорологические — группа термометров жидкостных специальной конструкции, предназначенных для метеорологических измерений главным образом на метеорологических станциях. Различные термометры в зависимости от назначения отличаются размерами, устройством, пределами измерений и ценой деления шкалы.

Для определения температуры и влажности воздуха пользуются ртутными психрометрическими термометрами в стационарном и аспирационном психрометре. Цена их деления 0,2°С; нижний предел измерения -35°С, верхний 40°С (или соответственно -25°С и 50°С). При температурах ниже -35°С (вблизи точки замерзания ртути) показания ртутного термометра становятся ненадёжными; поэтому для измерения более низких температур пользуются низкоградусным спиртовым термометром, устройство которого аналогично психрометрическому, цена деления его шкалы 0,5°С, а пределы измерений варьируют: нижний -75, -65, -60°С, а верхний 20, 25°С.

Рисунок 3 — Термометр

Для измерения максимальной температуры за некоторый промежуток времени применяется ртутный максимальный термометр (рис. 3). Цена деления его шкалы 0,5°С; пределы измерения от -35 до 50°С (или от -20 до 70°С), рабочее положение почти горизонтальное (резервуар слегка опущен). Показания максимальных значений температуры сохраняются благодаря наличию в резервуаре 1 штифта 2 и вакуума в капилляре 3 над ртутью. При повышении температуры избыток ртути из резервуара вытесняется в капилляр через узкое кольцеобразное отверстие между штифтом и стенками капилляра и остается там и при понижении температуры (так как в капилляре вакуум). Таким образом, положение конца столбика ртути относительно шкалы соответствует значению максимальной температуры. Приведение показаний термометра в соответствие с температурой в данный момент производят его встряхиванием. Для измерения минимальной температуры за некоторый промежуток времени используются спиртовые минимальные термометры. Цена деления шкалы 0,5°С; нижний предел измерений варьирует от -75 до -41°С, верхний от 21 до 41°С. Рабочее положение термометра — горизонтальное. Сохранение минимальных значений обеспечивается находящимся в капилляре 1 внутри спирта штифтом — указателем 2. Утолщения штифта меньше внутреннего диаметра капилляра; поэтому при повышении температуры спирт, поступающий из резервуара в капилляр, обтекает штифт, не смещая его. При понижении температуры штифт после соприкосновения с мениском столбика спирта перемещается вместе с ним к резервуару (так как силы поверхностного натяжения плёнки спирта больше сил трения) и остаётся в ближайшем к резервуару положении. Положение конца штифта, ближайшего к мениску спирта, указывает минимальную температуру, а мениск — температуру в настоящий момент. До установки в рабочее положение минимальный термометр приподнимают резервуаром кверху и держат, пока штифт не опустится до мениска спирта. Для определения температуры поверхности почвы пользуются ртутным термометром. Деления его шкалы 0,5°С; пределы измерения варьируются: нижний от -35 до -10°С, верхний от 60 до 85°С. Измерения температуры почвы на глубинах 5, 10, 15 и 20 см производят ртутным коленчатым термометром (Савинова). Цена деления его шкалы 0,5°С; пределы измерения от -10 до 50°С. Вблизи резервуара термометр изогнут под углом 135°, а капилляр от резервуара до начала шкалы теплоизолирован, что уменьшает влияние на показания Т. слоя почвы, лежащего над его резервуаром. Измерения температуры почвы на глубинах до нескольких м осуществляются ртутными почвенно-глубинными термометрами, помещенными в специальных установках. Цена деления его шкалы 0,2 °С; пределы измерения варьируют: нижний -20, -10°С, а верхний 30, 40°С. Менее распространены ртутно-талиевые психрометрические термометры с пределами от -50 до 35°С и некоторые др.

Кроме термометра метеорологического, в метеорологии применяются термометры сопротивления, термоэлектрические, транзисторные, биметаллические, радиационные и др. Термометры сопротивления широко используются в дистанционных и автоматических метеорологических станциях (металлические резисторы — медные или платиновые) и в радиозондах (полупроводниковые резисторы); термоэлектрические применяются для измерения градиентов температуры; транзисторные термометры (термотранзисторы) — в агрометеорологии, для измерения температуры пахотного слоя почвы; биметаллические термометры (термопреобразователи) применяются в термографах для регистрации температуры, радиационные термометры — в наземных, самолётных и спутниковых установках для измерения температуры различных участков поверхности Земли и облачных образований.[7]

2.3 Для определения влажности используют

Рисунок 4 — Психрометр

Психрометр (рис. 4) — (от греч. psychros — холодный и. метр), прибор для измерения влажности воздуха и его температуры. Состоит из двух термометров — сухого и смоченного. Сухой термометр показывает температуру воздуха, а смоченный, теплоприёмник которого обвязан влажным батистом, — его собственную температуру, зависящую от интенсивности испарения, происходящего с поверхности его резервуара. Вследствие расхода теплоты на испарение показания смоченного термометра тем ниже, чем суше воздух, влажность которого измеряется.

По показаниям сухого и смоченного термометров с помощью психрометрической таблицы, номограмм или счётных линеек, рассчитанных по психрометрической формуле, определяется упругость водяного пара или относительная влажность. При отрицательных температурах ниже — 5°С, когда содержание в воздухе водяных паров очень мало, психрометр даёт ненадёжные результаты, поэтому в этом случае пользуются волосным гигрометром.

Рисунок 5 — Типы гигрометров

Существует несколько типов психрометров: станционные, аспирационные и дистанционные. В станционных психрометрах термометры укрепляются на специальном штативе в метеорологической будке. Основной недостаток станционных психрометров — зависимость показаний смоченного термометра от скорости воздушного потока в будке. В аспирационном психрометре термометры укреплены в специальной оправе, защищающей их от повреждений и теплового воздействия прямых солнечных лучей, и обдуваются с помощью аспиратора (вентилятора) потоком исследуемого воздуха с постоянной скоростью около 2 м/сек. При положительной температуре воздуха аспирационный психрометр — наиболее надёжный прибор для измерения влажности и температуры воздуха. В дистанционных психрометрах используются термометры сопротивления, термисторы, термопары. [2]

Гигрометр (рис. 5) — (от гигро и метр), прибор для измерения влажности воздуха. Существует несколько типов гигрометров, действие которых основано на различных принципах: весовой, волосной, плёночный и др. Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность.

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100%. Волос 1 натянут на металлическую рамку 2. Изменение длины волоса передаётся стрелке 3, перемещающейся вдоль шкалы. Плёночный гигрометр имеет чувствительный элемент из органической плёнки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при понижении. Изменение положения центра плёночной мембраны 1 передаётся стрелке 2. Волосной и плёночный гигрометры в зимнее время являются основными приборами для измерения влажности воздуха. Показания волосного и плёночного гигрометра периодически сравниваются с показаниями более точного прибора — психрометра, который также применяется для измерения влажности воздуха.

В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита — хлористого лития — со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление; недостаток этого гигрометра — зависимость показаний от температуры.

Действие керамического гигрометра основано на зависимости электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы (смесь глины, кремния, каолина и некоторых окислов металла) от влажности воздуха. Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления на нём следов воды (или льда), конденсирующейся из окружающего воздуха. Конденсационный гигрометр состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым элементом, принцип действия которого основан на Плетье эффекте, а температура зеркальца измеряется вмонтированным в него проволочным сопротивлением или полупроводниковым микротермометром. Всё большее распространение находят электролитические гигрометры с подогревом, действие которых основано на принципе измерения точки росы над насыщенным соляным раствором (обычно хлористым литием), которая для данной соли находится в известной зависимости от влажности. Чувствительный элемент состоит из термометра сопротивления, на корпус которого надет чулок из стекловолокна, пропитанный раствором хлористого лития, и двух электродов из платиновой проволоки, намотанных поверх чулка, на которые подаётся переменное напряжение.

2.4 Для определения скорости и направления ветра используют

Рисунок 6 — Анемометр

Анемометр (рис. 6) — (от анемо. и. метр), прибор для измерений скорости ветра и газовых потоков. Наиболее распространён ручной чашечный анемометр, измеряющий среднюю скорость ветра. Горизонтальная крестовина с 4 полыми полушариями (чашками), обращенными выпуклостью в одну сторону, вращается под действием ветра, т. к. давление на вогнутое полушарие больше, чем на выпуклое. Это вращение передаётся стрелкам счётчика оборотов. Число оборотов за данный отрезок времени соответствует определенной средней скорости ветра за это время. При небольшой завихренности потока средняя скорость ветра за 100 сек определяется с погрешностью до 0,1 м/сек. Для определения средней скорости потока воздуха в трубах и каналах вентиляционных систем применяют крыльчатые анемометры, приёмной частью которых служит многолопастная мельничная вертушка. Погрешность этих анемометров — до 0,05 м/сек. Мгновенные значения скорости ветра определяются другими типами анемометров, в частности анемометрами, основанными на манометрическом способе измерений, а также термоанемометрами.

Рисунок 7 — Флюгер

Флюгер (рис. 7) — (от нем. Flugel или голл. vieugel — крыло), прибор для определения направления и измерения скорости ветра. Направление ветра (см. рис.) определяется по положению двухлопастной флюгарки, состоящей из 2 пластин 1, расположенных углом, и противовеса 2. Флюгарка, будучи укреплена на металлической трубке 3, свободно вращается на стальном стержне. Под действием ветра она устанавливается по направлению ветра так, что противовес направлен навстречу ему. На стержень надета муфта 4 со штифтами, ориентированными соответственно основным румбам. По положению противовеса относительно этих штифтов и определяют направление ветра.

Скорость ветра измеряется при помощи отвесно подвешенной на горизонтальной оси 5 металлической пластины (доски) 6. Доска вращается вокруг вертикальной оси вместе с флюгаркой и под действием ветра всегда устанавливается перпендикулярно потоку воздуха. В зависимости от скорости ветра доска флюгера отклоняется от отвесного положения на тот или иной угол, отсчитываемый по дуге 7. Флюгер ставят на мачте на высоте 10-12 м от поверхности земли.

2.5 Для определения количества осадков используют

Осадкомер — прибор для измерения атмосферных жидких и твёрдых осадков. Осадкомер конструкции В.Д. Третьякова состоит из сосуда (ведра) с приёмной площадью 200 см 2 и высотой 40 см, куда собираются осадки, и специальные защиты, предотвращающей выдувание из него осадков. Устанавливается О. так, чтобы приёмная поверхность ведра находилась на высоте 2 м над почвой. Измерение количества осадков в мм слоя воды производится измерительным стаканом с нанесёнными на нём делениями; количество твёрдых осадков измеряют после того как они растают.

Рисунок 8 — Плювиограф

Плювиограф — прибор для непрерывной регистрации количества, продолжительности и интенсивности выпадающих жидких осадков. Он состоит из приемника и регистрирующей части, заключенной в металлический шкаф высотой 1,3 м.

Приемный сосуд сечением 500 кв. см, находящийся в верхней части шкафа, имеет конусообразное дно с несколькими отверстиями для стока воды. Осадки через воронку 1 и сливную трубку 2 попадают в цилиндрическую камеру 3, в которой помещен полый металлический поплавок 4. На верхней части вертикального стержня 5, соединенного с поплавком, укреплена стрелка 6 с насаженным на ее конце пером. Для регистрации осадков рядом с поплавковой камерой на стержне устанавливается барабан 7 с суточным оборотом. На барабан надевается лента, разграфленная таким образом, что промежутки между вертикальными линиями соответствуют 10 мин времени, а между горизонтальными — 0,1 мм осадков. Сбоку поплавковой камеры имеется отверстие с трубкой 8, в которую вставляется стеклянный сифон 9 с металлическим наконечником, плотно соединенным с трубкой специальной муфтой 10. При выпадении осадков вода через сливные отверстия, воронку и сливную трубку попадает в поплавковую камеру и поднимает поплавок. Вместе с поплавком поднимается и стержень со стрелкой. При этом перо чертит на ленте кривую (так как одновременно происходит вращение барабана), крутизна которой тем больше, чем больше интенсивность осадков. Когда сумма осадков достигнет 10 мм, уровень воды в сифонной трубке и поплавковой камере становится одинаковым, и происходит самопроизвольный слив воды из камеры через сифон в ведро, стоящее на дне шкафа. При этом перо должно прочертить на ленте вертикальную прямую линию сверху вниз до нулевой отметки ленты. При отсутствии осадков перо чертит горизонтальную линию.

Снегомер — плотномер, прибор для измерения плотности снежного покрова. Основная часть снегомера — полый цилиндр определённого сечения с пилообразным краем, который при измерении погружают отвесно в снег до соприкосновения с подстилающей поверхностью, а затем вырезанный столбик снега вынимают вместе с цилиндром. Если взятую пробу снега взвешивают, то снегомер называют весовым, если растапливают и определяют объём образовавшейся воды, то — объёмным. Плотность снежного покрова находят, вычисляя отношение массы взятой пробы к её объёму. Начинают применять гамма-снегомеры, основанные на измерении ослабления снегом гамма-излучения от источника, помещенного на некоторой глубине в снежный покров. [7]

Принципы работы ряда метеорологических приборов были предложены еще в XVII—XIX вв. Конец XIX и начало XX в. характеризуются унификацией основных метеорологических приборов и созданием национальных и международной метеорологических сетей станций. С середины 40-х гг. XX в. в метеорологическом приборостроении наблюдается быстрый прогресс. Конструируются новые приборы с использованием достижений современной физики и техники: термо- и фотоэлементов, полупроводников, радиосвязи и радиолокации, лазеров, различных химических реакций, звуковой локации. Особенно нужно отметить применение в метеорологических целях радиолокации, радиометрической и спектрометрической аппаратуры, установленной на метеорологических искусственных спутниках Земли (МИСЗ), а также развитие лазерных методов зондирования атмосферы. На экране радиолокатора (радара) можно обнаружить скопления облаков, области осадков, грозы, атмосферные вихри в тропиках (ураганы и тайфуны) в значительном отдалении от наблюдателя и прослеживать их перемещение и эволюцию. Аппаратура, устанавливаемая на МИСЗ, позволяет видеть облака и облачные системы сверху днем и ночью, прослеживать изменение температуры с высотой, измерять ветер над океанами и т.п. Применение лазеров позволяет с большой точностью определять малые примеси естественного и антропогенного происхождения, оптические свойства безоблачной атмосферы и облаков, скорость их движения и др. Широкое использование электроники (и, в частности, персональных компьютеров) существенным образом автоматизирует обработку измерений, упрощает и ускоряет получение конечных результатов. Успешно осуществляется создание полуавтоматических и полностью автоматических метеорологических станций, передающих свои наблюдения в течение более или менее длительного времени без вмешательства человека. [3. c. 26-27]

1. Моргунов В.К. Основы метеорологии, климатологии. Метеорологические приборы и методы наблюдений. Новосибирск, 2005.

2. Стернзат М.С. Метеорологические приборы и наблюдения. Санкт-Петербург, 1968.

3. Хромов С.П. Метеорология и климатология. Москва, 2004.