meteoroloŠki instrumenti

METEOROLOŠKI INSTRUMENTI

METEOROLOŠKI INSTRUMENTI

Uvodni deo:

Jedan od glavnih zadataka meteorologije jest prognoza vremena u budućnosti. Da bi bili u mogućnosti izraditi bilo kakvu prognozu vremena, moramo poznavati vreme u nekom određenom trenutku. Ta tvrdnja polazi od činjenice da je VREME stanje atmosfere u nekom trenutku i na nekom području. Moderna prognoza vremena, gotovo isključivo se temelji na numeričkim modelima koji simuliraju ponašanje atmosfere u vremenu. Metode kojima se izračunava buduće stanje atmosfere u zavisnosti od prošloga se temelje na diferencijalnim jednačinama stanja, a koje se izračunavaju putem jakih računara u prognostičkim centrima širom sveta. Najpoznatiji od njih su svakako sistem za prognozu na čitavoj zemaljskoj kugli - GFS, ili model za prognozu lokalnih razmera kao Aladin. Ulazni parametri takvih prognoza (varijable) su meteorološki elementi koji se očitavaju na meteorološkim stanicama širom sveta.

Točnost takvih modela zavisi od mnogo faktora. Naime, i uz idealne ulazne parametre (npr. tačnu temepraturu na 5 decimala i slično), zbog famozne teorije haosa, kada atmosfera prestane slediti deterministički režim ponašanja, svi modeli padaju u vodu i prognoza vremena je tada nemoguća. Srećom, atmosfera dosta dobro sledi deterministički režim 10-tak dana unapred (nekad više, nekad manje), pa je prognoza putem ovakvih modela veoma zahvalna. Međutim, na tačnost modela znatno će uticati tačnost ulaznih parametara. Greške u ulaznim parametrima se skupo plaćaju, na način da u trenutku kada je atmosfera na rubu determinističkog režima (prosječno nedelju dana unapred, pa čak i manje), jedan pogrešan ulazni parametar vodi prognostički model u sasvim pogrešnom smeru, i tada je prognoza kako bi se reklo "skroz pogrešna". Zbog toga je važno da su instrumenti kojima merimo stanje atmosfere, što je moguće tačniji, i da meteorolog koji ih "čita" (ako nije automatizirano očitavanje) radi svoj posao najsavjesnije što može.

Instrumenti za prizemna meteorološka mjerenja

TEMPERATURA VAZDUHA

Temperatura je stepen zagrejanosti neke stvari. U ovom slučaju, ta stvar je smeša gasova koju nazivamo vazduh. Jedinica za merenje temperature u SI sistemu je Kelvin (K), međutim za merenje i izražavanje temperature uobičajeno je koristiti jedinicu Celzijusov stepen, odnosno na Američkom kontinentu Fahrenheitov stepen. Veza između kelvina i Celzijusovog stepena data je izrazom T (K) = 273,15 + t (°C).

Mirko Džoković 48/20041

Uređaj kojim merimo temperaturu vazduha naziva se termometar . Osim termometra još se koristi i termograf. Termometar prikazuje trenutnu temperaturu, a termograf je beleži kroz vreme na papir ili memoriju. Termometri koji se koriste u meteorološke svrhe su:- obični (suvi);- u paru sa običnim koristi se mokri termometar za određivanje vlažnosti;- minimalni i maksimalni (zajednički zvani ekstremni termometri)

Obični (suvi) termometar meri temperaturu vazduha po Celzijusovoj skali. Napunjen je živom koja se slobodno širi u cevčici s vakuumom u zavisnosti od njene temperature. Dakle, termometar zapravo ne meri temperaturu vazduha, već temperaturu žive u cevčici, no temperatura žive se vrlo brzo prilagođava i prati temperaturu vazduha, pod uslovom da ne dolazi do njenog zagrijavanja zračenjem toplotne energije sa raznih izvora poput Sunca, tla i slično. Skala mu je podijeljena na cele celzijusove stupnjeve, a ponekad i na manje jedinice, kao npr. desete delove stepena.

Minimalni termometar prati temperaturu vazduha dok ona opada; u trenutku kad ona počne rasti, on se zaustavlja na najnižoj izmerenoj vrednosti. Na taj način on beleži


minimalnu temperaturu dostignutu tokom dana (standardno između 07h prethodnog i 07h dotičnog dana). Punjen je alkoholom, a minimalnu temperaturu beleži pomoću malog štapića kojeg alkohol vuče prema nižoj temepraturi dok ona opada; kada temperatura počne rasti, alkohol prolazi pored štapića i on ostaje na minimalno dostignutoj vrednosti.

Maksimalni termometar prati temeratutu vazduha dok ona raste; u trenutku kada ona počne opadati on ostaje na najvišoj dostignutoj vrednosti, i na taj način beleži maksimalnu dnevnu temperaturu (standardno između 21h prethodnog i 21h dotičnog dana). Punjen je živom i radi na principu pucanja niti žive na pregibu iznad spremnika, u trenutku kada ona počne opadati. Takav termometar svi imate kući za merenje telesne temperature.

Termograf konstantno meri temperaturu vazduha u vremenu, i izmerene podatke beleži na papir ili memoriju, u zavisnosti od izrade. Klasični termograf ima bubanj na kojem je namotan papir; bubanj se vrti oko svoje ose pomoću satnog mehanizma, a ručica sa perom i tintom klizi po njemu i ostavlja trag koji označava izmerenu temperaturu. Uopšteno je manje precizan od običnog termometra. Elektronski termograf beleže temperaturu u memoriji. Kao i svi drugi elektronski termometri, imaju osetni element koji može raditi na više principa (termootpornik, galvanski člana i sl.). Preciznost im je najčešće mala pa se ne koriste za ozbiljnija mjerenja.

Standardno, temperatura vazduha se meri na 2 metra visine iznad tla, na mestu koje je zaklonjeno od direktnog sunčevog ili bilo kojeg drugog toplotnog zračenja. Takođe, termometar ne sme biti izložen direktnom uticaju vetra. Najbolje mesto koje će osigurati navedene uslove je termometrijska kućica.

Minimalna temperatura vazduha, osim na 2 metra visine, meri se i na 5 centimetara iznad tla. Ona je najčešće 2-3, pa i više celzijevih stupnjeva niža nego ona na 2m, zbog jakog noćnog hlađenja tla. Ta razlika je izraženija nad kopnom nego nad morem i kotlinama. Zavisi mnogo i od vrste tla (jače nad kamenom nego nad travom i slično). Znatno zavisi i od brzine vetra, što je ona veća, razlika je manja. Temperatura na 5cm visine je bitna zbog pojave mraza.

VLAŽNOST VAZDUHA

Vlažnost vazduha se može izraziti na više načina; npr. kao relativna vlažnost (najčešće), zatim kao apsolutna vlažnost, odnos mešanja, vodene pare i još poneki. Sve se te vlažnosti mogu odrediti istim instrumentima, jedino što je postupak dobijanja jedne vrednosti iz druge, naravno drugačiji. Mi će mo se ograničiti samo na merenje relativne vlažnosti. Jedinica kojom se izražava relativna vlažnost je posto (%). Relativna vlažnost je odnos između trenutne količine vodene pare u vazduhu, i maksimalne količine koju taj isti vazduh može primiti, a da ne dođe do zasićenja.

Za određivanje temperature vazduha i vlažnosti koristi se psihrometar . On se sastoji od običnog (suvog) termometra i mokrog, u kojm se rezervoar sa živom kvasi vlažnom


krpicom. Ako vazduh nije zasićen vodenom parom, sa krpice isparava voda i pritom se troši latentna toplota; posledica toga je snižavanje temperature mokrog termometra. Što je manje vlage u vazduhu, to je i isparavanje jače, te je razlika mokrog i suvog termometra veća. Iz očitanja ova dva termometra, ulaskom u tablice, ili računanjem formulama, dobijaju se sve gore navedene vlažnosti, takođe i temperatura rose. Valja napomenuti da ukoliko je na krpici led a ne voda, da se koriste preračunate tablice ili formule.

Osim psihrometra za određivanje vlažnosti mogu se koristiti i higrometri. Oni mere relativnu vlažnost, a radi na principu upijanja vlage organskih stvari (ljudska ili konjska dlaka i slično) koje promjenom vlažnosti vazduha pomalo menjaju dužinu.Higrograf je instrument koji beleži relativnu vlažnost u vremenu i zapisuje ju na papir ili u memoriju.


ATMOSFERSKI PRITISAK

Jedinica za mjerenje pritiska je paskal, a uobičajeno je u meteorologiji koristiti 100 puta uvećanu jedinicu (hektopaskal - hPa). Hektopaskal odgovara milibaru (1hPa = 1mbar). Očitanje atmosferskog pritiska se obavezno svodi na morsku visinu (visinu od 0 metara) i temperaturu 0°C, da bi se mogle upoređivati vrednosti izmerene na različitim prostorima. To se (kao i obično) radi tablicama ili formulama.


Atmosferski pritisak se meri vertikalno postavljenim živinim barometrom . To je cev ispunjena vakuumom u kojem se živa slobodno diže, zavisno od pritiska vazduha koji pritska otvoreni kraj cijevi. Po tom instrumentu, za atmosferski pritisak, pre se često koristila jedinica milimetri žive (mmHg; 1mmHg = 1,333... hPa). Visina stuba žive određuje atmosferski pritisak. Očitanje takvog barometra je potrebno ispraviti za temperaturu žive, što se lako obavi tablicama ili formulom.

Aneroidni barometar je drugi instrument za merenje atmosferskog pritiska, i radi na principu deformacije elastičnih metalnih kutija zbog promene okolnog pritiska. Pritisak prikazuje kazaljkom. Ovi bearometri su temperaturno kompenzovani, pa se izmerena vrednost ne svodi na 0°C. Valja napomenuti da su manje precizni od živinih barometara.

Barograf meri i beleži vrednost atmosferskog pritiska kroz vreme. Crta izmerene vrednosti na papir, ili pamti u memoriju.

VETAR

Vetar je vektorska veličina, koja je potpuno određena tek kada poznajemo obe njegove


komponente - smer i brzinu. Smer vetra je strana horizonta odakle vetar duva, a brzina je put čestica vazduha prevaljen u jedinici vremena [ili kako bi rekli fizičari, prva derivacija puta u vremenu ]. Smer se označava stranama sveta ili po azimutu (u stepenima 0 do 360), dok se brzina meri u metrima u sekundi (m/s), kilometrima na sat (km/h), čvorovima (kn) ili nekom drugom dopuštenom jedinicom za brzinu. U nedostatku uređaja za merenje brzine, ona se procenjuje Beaufortovom skalom (tačnije, procjenjuje se jačina vetra).

Smer vetra se određuje vetruljom . To je lagani pokazatelj u obliku strelice, montiran na vertikalnoj osovini koja se slobodno zakreće oko svoje ose. Za usmeravanje strelice prema vetru, ona na zadnjoj strani ima vertikalnu ploču, koja služi kao "kormilo". Brzina vetra se meri anemometrom (vetromerom). Postoji više izrada, a mi ćemo opisati najčešće korišćenu. To je vertikalna osovina sa 3 ili 4 šuplje polukugle (Robinsonov krst) koje se vrte pod uticajem vetra. Što je vetar jači, one se brže vrte i okretanje se lako pretvara u mehanički ili električni ekvivalent, baždaren u jedinicama brzine vetra. Umesto polukugli, ponekad se koristi mali propeler.

Meriti se može srednja brzina vetra u nekom razdoblju (obično 2 ili 10 minuta), ili pak trenutna. Merenje se standardno vrši na visini 10 metara nad tlom.

Anemograf meri brzinu vetra u vremenu i zapisuje izmjerene podatke na papir ili ih čuva u elektronskom obliku.


PADAVINA

Padavina se meri visinom ili količinom vodenog taloga koji padne na Zemljinu površinu u određenom vremenskom razdoblju. Ta padavina može biti u tekućem ili čvrstom stanju; ako se meri visinom onda se obično izražava u milimetrima (kiša), odnosno centimetrima (sneg). Ako se meri u količini, onda se izražava u litrama po kvadratnom metru površine, jedinici koja je ekvivalentna milimetrima visine taloga. To znači, na primjer, 10 mm = 10 l/m². Količina napadalog snega se meri samo visinom. Napadala kiša se meri kišomerom. To je obično valjkasta posuda, postavljena uspravno, s otvorom na vrhu, površine 200 cm². Kroz taj otvor ulazi kiša, koja se sliva u kanticu na dnu. Oko kantice se nalazi zatvoreni prostor radi toplotne izolacije, da bi se sprečilo isparavanje nakupljene kiše. Kod očitavanja, iz kantice se voda ispušta u menuzuru sa skalom u milimetrima i očitava njena količina. Kišomer se obično postavlja na stub, na visinu od 1 metar iznad tla.

Osim napadale količine kiše, može se meriti i njen intenzitet. Intenzitet kiše se izražava u milimetrima u minuti (mm/min). Meri se instrumentom koji se naziva ombrograf .

Visina snega se meri štapom baždarenim u centimetrima. Postavlja se na ravnom mestu, koje nije u privetrini ni zavetrini, niti je zaklonjeno nekim okolnim objektom (stablo, građevina,...). Meri se ukupna visina snežnog pokrivača, ali i novi sneg, napadao u posljednja 24 sata.

SUNČEVO ZRAČENJE

Sunce, kao i svako drugo telo, emituje određen spektar elektromagnetnog zračenja, koji zavisi od njegove temperature. Što je ona veća to je spektar jače pomaknut prema višim frekvencijama. Međutim, za potrebe meteorologije, od Sunčevog zračenja, mere se dve veličine: trajanje osunčavanja neke tačke na Zemljinoj površini u određenom vremenskom razdoblju (dan, mjesec, godina), kao i energija koja stigne sa Sunca na određenu površinu u nekom vremenskom razdoblju.

Trajanje osunčavanja se izražava u satima (h), a meri instrumentom koji se naziva heliograf . To je instrument koji ima kuglasto sočivo; ona pali papirnatu traku, te se na taj način, po izgorenim delovima trake, očitava vreme osunčavanja heliografa.

Energija koju prima određena površina od Sunca meri se obično piranografom ili piradiografom, a izražava npr. u džulima po metru kvadratnom u jednom satu (J/m²/h), ili nekoj drugoj odnosnoj jedinici. Ne treba isticati da svi ovi instrumenti moraju biti na otvorenom mestu, koje nije zaklonjeno nekim okolnim objektom poput stabala, zgrade i slično. Pod te objekte se naravno ne ubrajaju planinske prepreke i brda.


ISPARAVANJE

Isparavanje se meri sa slobodne površine vode iz sniženja njene visine. Meri se instrumentom koji se naziva evaporimetar .

Tekst preuzet sa sajta: http://www.crometeo.net/site/

Link ka tekstu:

http://www.crometeo.net/site/index.php?module=pagemaster&PAGE_user_op=view_page&PAGE_id=10&MMN_position=10:10


meteoroloŠki instrumenti

Documents