METEOROLÓGIAI MŰSZERTAN

Átírás

1 METEOROLÓGIAI MŰSZERTAN

2 A meteorológiai megfigyelő-állom llomások osztályoz lyozása A WMO osztályoz lyozási rendszere Szinoptikus állomások Világszerte kb. 11 ezer, nálunk n 32 db van Éghajlatkutató állomások Agrometeorológiai giai állomások (Kecskemét, Keszthely, Martonvásár,, Szarvas) Repülésmeteorol smeteorológiai állomások Különleges rendeltetésű állomások: radarmeteorológiai, ózón-,, zúzmaraz zmara-mérések, stb.; Tenkes-hegy hegy: jégeső-elhárítás s (1976)

3 Az OMSZ állomásminősítési si rendszere Meteorológiai főállomf llomások Meteorológiai állomások Obszervatórium: rium: a min műszerezettségtől l függ. f a minősítés s mérési m programtól és

4 A megfigyelések időpontjai egységes, ges, összehasonlítható idő-egys egységet get kellett választani, ez a közép-napórai nap a megfigyelési időpontok minél l jobban megközel zelítsék a valódi napot a hivatalos észlelési si időpontok: 06:45, 12:45, 18:45, 0:45 ahol napi 1 leolvasás s van: 06:45

5 A műszerek m típusait Mérőműszerek Íróműszerek Automata műszerekm

6 Az automata meteorológiai állomások elterjedésének okai: felépítése minőség, pontosság, gazdaságoss gosság nagyobb méréssm ssűrűség oszlopra szerelt érzékelőkből és s adatgyűjt jtőből állnak számítógépes kapcsolat (az állomástól l távol t is elhelyezkedhet) az egyes állomások szintén összeköttetésben állnak egymással az adatok azonnal http-szerverre is kerülhetnek

7 Az adatszolgáltat ltatás s egyéb b módjaim magaslégk gköri megfigyelések (aerol( aerológia): meteorográfok (mérőtornyok, kötött k tt léggl ggömbök, ballonszondák, repülőgép- meteorográfok fok,, rádir diószondák, met.. rakéták) k) radarmeteorológia (Doppler-,, ill. polarizáci ciós s radarok) meteorológiai műholdak m (kv( kvázipoláris, geoszinkron)

8

9

10

11 A hőmérsh rséklet mérésem A hőmérsh rséklet a levegő fizikai állapotának egyik alapvető termodinamikai jellemzője je. mérését a következk vetkező körülmények teszik lehetővé: a. a testek hőmérsh rsékletváltozásai során n fellépő fizikai jelenségek: - testek térfogatt rfogatának megváltoz ltozása, - fémek elektromos ellenáll llásának megváltoz ltozása, - a termoelektromosság g függf ggése a hőmérséklettől, b. az z egymással érintkező testek hőmérsh rsékletének kiegyenlítése se, c. olyan folyamatok létezl tezése, amelyek mindig ugyanazon a hőmérsh rsékleten mennek végbe v (pl. halmazállapot llapot-változások)

12 megfelelő mérőskála szüks kséges a ma használatos hőmérsh rsékleti skálának két k t alappontja van: az 1 bar (1 atm) ) légkl gköri nyomáson olvadó jég, a forrásban levő víz z hőmérsh rséklete A két k t alappont közötti k hőmérsh rsékletet Celsius 100, Réamur 80, Fahrenheit 180 részre r osztotta. (Az olvadó jég hőmérsékletét t az első kettő 0 -nak, Fahrenheit 32 o nak vette.)

13 I. GázhG zhőmérők alapjuk a hőtágulási törvény laboratóriumi riumi műszerekm abszolút t műszerekm II. Folyadékh khőmérők leggyakrabban használt hőmérőkh higany, illetve szerves folyadék 1. higanyhőmérők egyszerű felépítés meniszkusz higanyoszlop fölötti f rész r légritkl gritkítotttott Mérési tartomány: -39 C C

14 a, állomáshőmérő: 0,2 C-os skála, 0,1 C-os mérési m pontosság b, Fuess-rendszer rendszerű maximumhőmérő: 0,5 C-os skála; az adott időszak legmagasabb hőmérsh rsékletét t mérim c, talajhőmérők: elhelyezési mélysm lységük k alapján: - felszíni ni: 2, 5, 10 és s 20 cm; 0,2 C-os skála, - mélységi napi háromszori h leolvasás gi: 50, 100, 150 és s 200 cm; 0,2 C-os skála, napi egyszeri leolvasás

15 2. Szerves folyadékkal töltt ltött tt hőmérőkh metilalkohol, borszesz, petroléter ter a, minimumhőmérő: : 0,5 C-os skála, két k észlelés s közötti k legalacsonyabb hőmérsh rsékletet mérim b, Hill-féle le katatermométer ter: : orvosmeteorológiai műszerm

16 III. Fémhőmérők működésük a fémek f különbk nböző mértékű hőtágulásán alapszik, egy nagy és s egy kis hőtágulású fémszalagot összehegesztve kapjuk, az ún. bimetal all l szalagot,, ez a hőmérsh rséklet változásakor meggörb rbül, görbület iránya és s mértm rtéke a hőmérsh rséklet-változástól l függ, f így alkalmas annak mérésérem re termográfok IV. Elektromos hőmérőkh Háromféle működési m elv: termoelektromos jelenség termoelem-hőmérők a fémek f hőokozta ellenáll llás-változása ellenáll llás-hőmérők a félvezetf lvezetők hőokozta ellenáll llás-változása termisztorok V. Lézeres L hőmérőkh Lézersugarak nyalábokra bontása, egyesítésinterferencia sinterferencia-kép

17 A hőmérsh rsékletmérés s automatizálása: Elektromos hőmérők h k (pl. platina ellenáll llás-hőmérő)

18 A napsugárz rzás s mérésem A teljes sugárz rzási egyenleg és s komponenseinek meghatároz rozása, időbeli beli-területi alakulásának vizsgálata. Jelentősége: - Alapvető fontosságú a a földi f élet számára ra, - Az adott hely klímájában objektív v adottság, - A globg lobálislis klímav maváltozást előrejelz rejelző modellek bemenő paraméterei - Alternatív v energiaforrás, - Műholdas mérések m felszíni verifikálásához (ellenőrz rzéséhez) elengedhetetlenek, - A spektrális intenzitás s mérések m informáci ciót t adhatnak különböző hullámhossztartom mhossztartományban elnyelő légköri anyagok koncentráci ciójáról, pl.: légkl gköri összózon, SO 2, aeroszol optikai mélysm lység.

19 I. Intenzitás s mérésem Direkt sugárz rzás Pirheliométer - direkt (Abbot-féle,Angström-féle) Aktinométer ter relatív (Michelson-Martin, Linke- Feussner) Rövidhullámú sugárz rzás Piranométer (Kipp&Zonen, Moll-Gorczynski Gorczynski) Hosszúhull hullámú sugárz rzás Pirgeométer Teljes sugárz rzás Pirradiométer Speciális mérések m (O 3, UV-B, SO 2 )

20 II. Napfénytartam mérésem Campbell-Stokes Stokes-féle napfénytartam nytartam-mérő Automata intenzitásm smérők és elhelyezésük

21 A légnyoml gnyomás s mérésem fogalma: A légnyoml gnyomáson a talajfelszín n vagy a légkl gkör r adott magasságában, a vonatkoztatás s helyétől l a légkl gkör r felső határáig terjedő függőleges légoszlop l felületegys letegységre gre ható súlyát értjük. A légnyoml gnyomás értéke időben és s térben t változik. p=h ς g mérése: barométerekkel törtt rténik mértékegysége: pascal A normál l légnyoml gnyomás s (1 atm) ) 10 5 pascallal egyenlő,, a nyomást bar -banban is kifejezhetjük (1bar = 10 5 Pa 1 atm.). A barométer tereketeket millibar (mb( mb) beosztású skálával kell ellátni.

22 A barométerek osztályoz lyozása és s típusaikt A légnyoml gnyomásmérő műszereket három h csoportba soroljuk: I. Folyadékbarométerek*: az általuk fölemeltf folyadék k magasságával, vagy a folyadékoszlop súlys lyával jelzik a légnyoml gnyomást korrekciókra kra van szüks kség g (hőmérs rsékleti, nehézs zségi, gőznyomg znyomás, kapilláris) Fortin-féle le, Fuess-féle (állomásbarométer), Gay- Lussac-féle le,, körtk rtés)

23 II. Folyadéknélküli li (aneroid) barométerek terek: Fő alkotórésze a Vidi-féle doboz: rugalmas vékonyfalv konyfalú, fémszelence. A doboz légritkl gritkított, tott, a teteje rugóval van kitámaszt masztva, a légnyomás változásával a rugó mozgásokat végez. Ezeket fölnagyítják, és átteszik egy mutatóra ra, amely mm skála előtt mozog. III. A forráspont spont-hőmérők k (hipszom( hipszométerek) forrás s kezdete: gőznyomás = külső légnyomás A forráspont légnyol gnyomásából határozzuk meg a légnyomást, abból l a tengerszint feletti magasságot. got.

24 Az automata légnyoml gnyomásmérés s eszközei: zei: aneroidok

25 A szél l mérésem Fogalma: A A levegő földfelszínnel párhuzamos p mozgása. Légnyomáskülönbség g hozza létre. l A súrls rlódási rétegben r a magasabb nyomású helyről l az alacsonyabb felé tart. iránya és s sebessége van vektormennyiség paraméterei terei: Szélir lirány (szélk lkódok, szögért rtékek) Szélsebess lsebesség g (m/s) Lökésesség g (m/s) Szélnyom lnyomás s (N/m 2 )

26 Mérése: Műszer nélkn lkül: szélirányt becsléssel ssel (füst, szappanbuborék) szélsebesség g esetén n tapasztalati skála a Beaufort-féle eredetileg 12 fokozatú,, majd 17 fokozatra bővített b skála Műszerrel Szélir lirány, szélnyom lnyomás: Wild-féle le nyomólapos szélz lzászló, Szélsebess lsebesség

27 Szélsebess lsebesség-mérés módszere: egységnyi gnyi felületre letre ható szélnyom lnyomás, egységnyi gnyi idő alatt megtett út t mérésem műszerei: Forgókerekes: Fordulatszámot mér. m Forgókanalas szélsebess lsebességmérő - Kézi kanalas,, lapl apátkerekes Aerodinamikus: Nyomásm smérésre sre vezeti vissza a szélsebess lsebességmérést. - Fuess-féle univerzális szélíró Elektomos: : A szél l hűtőh hatását t használja ki - Albrecht-féle le hődrótos anemométer Szónikus nikus: : Hangimpulzusok alapján.

28 Kézi kanalas szélsebess lsebességmérő érzékelője: 3 domború félgömb a körülfordulk lfordulások időegys egységre gre vonatkoztatott számából megadható a szélsebess lsebesség írókészülékhez kapcsolható Automatizálásuk: az anemométer házában infravörös opto-szaggat szaggató (chopper)) a szélsebess lsebességgel arányos frekvenciájú jelet ad le, a szélz lzászló házában elhelyezett infravörös s optikai érzékelő Graykódolású tárcsával határozza meg az aktuális irányt

29 A higrométerek típusai: A légnedvessl gnedvesség g mérésem I. Abszorciós légnedvesség-mérők működési elvük k valamely vízfelvevv zfelvevő anyag súlyvs lyváltoztatása II. Hajszálas légnedvesség-mérők zsírtalan rtalanított tott hajszál l hosszváltoz ltozása a relatív nedvesség g változv ltozásával (Fuess( Fuess-féle, poliméter ter) higrográfok mérőtestei III. Kondenzáci ciós légnedvesség-mérők a mérés s alapja a levegő hőmérséklete alá lehűlő testeken a harmatpont elérésekor bekövetkez vetkező kicsapódás. pl.: Lambrecht-féle harmattükör

30 IV. Pszichrométerek Két t azonos kivitelű és s egyező járású hőmérőből állnak, az egyik a levegő hőmérsékletét t mutatja, a másik m gömbje g nedves szívó-harisny harisnyával van körülvk lvéve. ve. Ha a levegő nem telített, tett, akkor a nedves hőmérő a párolgp rolgás s miatt hőt h t veszít, így alacsonyabb hőfokot h mutat mint a száraz hőmérő. h A kettő közötti különbsk nbség az ún. pszichrométer teres különbség annál nagyobb minél l szárazabb a levegő. A pszichrométeres különbségből l ki lehet számítani a levegő nedvességét pszichrométer ter-táblázatokból kiolvasható. August-féle le, Assmann-féle

31 Automatizálásuk: Abszorpciós s légnedvessl gnedvesség-mérők kapacitív légnedvesség-mérők dielektromos polimer filmréteg elnyeli a vízmolekulákat, kat, ennek hatására változik v a mérőtest kapacitása, a változv ltozása relatív nedvességgel arányos. Harmatpont-higrom higrométerek

32 A felhőzet megfigyelése A levegőben lévől vízgőz z kondenzálódásakor felhőzet (a földfelszínen köd) k keletkezik. A felhőzet megfigyelésénél l tekintettel kell lenni azok 1. magasságára (felhőalap meghatároz rozása) sa), 2. fajtájára, 3. mennyiségére (borultság okta) és 4. vonulására (felhőgereblye) gereblye).

33 A csapadék k mérésem Csapadékon a légkl gkörből l a talajra lehulló,, ill. a talajfelszíni tárgyakon t kicsapódó vízmennyiséget értjük. A csapadékm kmérés s során n azt határozzuk meg, hogy milyen magasan borítan taná a vízszintes v talajt a lehulló esővíz (felolvadt hólé), h ha az teljes egész szében a felszínen maradna. Osztályoz lyozás: keletkezésük helye szerint (hulló és mikrocsapadékok kok, harmat, dér, d zúzmara) z zmara) halmazállapotuk llapotuk alapján: -Cseppfolyós: esőszit szitálás, s, ködszitk dszitálás, s, eső,, záporesz poreső, ónoseső - Szilárd halmazállapot llapotú csapadékok kok: jégtűk, hó, h záporszerű hóesés, s, havaseső,, záporszerz porszerű havaseső szemcsés s hó, h jégszem-csék,, hódara, h jégdara, j jégesj geső

34 A A műszerek m felf elállításánál ügyelni kell, hogy a műszer felső,, esztergályozott alumínium nium- gyűrűjének élét t a talajtól l számított 1 m magasságban, gban, vízszintesen, szabad helyen, árnyékhatástól l mentesen helyezzük k el. Naponta egyszer, 6: kor olvassuk le; ; a mért m csapadék k az előző napra vonatkozik.

35 Hellmann-rendszer rendszerű csapadékm kmérő Két t főf részből áll: Alumíniumból l készk szült felfogó be- rendezés: : kettk ettősfalú,, kör k r alakú fel- színnel bírób felfogó edény, melynek alsó részén n tölcst lcsér r találhat lható,, ami egy gyűjt jtőpalack nyílásába illeszkedik. üveg mérőhenger, amely 10 mm-ig mér. Ha a csapadék k ennél l több, t többszt bbször mérünk, az eredményt összegezzük. Szilárd csapadékokat előbb meg kell olvasztani / a műszer m fűtőszf szállal van felszerelve. A rendszeres mérésekre m alkalmatlan területeken csapadékgy kgyűjtők (totalizatőrök) nagy befogadóképess pességű edények, melyek tartalmát t elegendő nagy időközökben kben megmérni

36 A A csapadék k folyamatos mérésérem re, regisztrálására, ra, intenzitásának nak mérésérere szolgálnak. lnak. Hellmann-rendszer rendszerű csap.-író A felfogófel felületenleten bekerült csapadékv kvíz z csövön n keresztül l egy henger alakú edénybe jut. Itt egy vékony rézlemezbr zlemezből l készk szült úszótest van, ami mindig a befolyt víz v z felszínén úszik. Az úszótestből l egy fémrf mrúd d nyúlik fölfelé,, amihez írókar van erősítve, és s az ennek végén v n lévől írótoll óraműtől l hajtott forgódobozhoz ér.

37 Anderkó-Bogd Bogdánffy-féle mérleges csapadékíró Szilárd és s cseppfolyós s halmazállapot llapotú csapadék mérésére re egyaránt alkalmas A műszerben a felfogó nyíláson át t egy mérlegtm rlegtányérra hull a csapadék, és s mozgásba hozza a mérleg m másik m karját, amely mint írókar szerepel, és s forgódobbal van érintkezésben.

38 Hóvastagság: a hóvastagság mérése cm-s s beosztású mérőléccel sík, s egyenletes talajon a régi és s a frissen esett hóréteg h együttes magasságát mérjük, legalább mérést m kell végezniv gezni, a hómagasságotgot minden reggel 6: kor kell észlelni, amíg g a hóh teljesen el nem tűnikt Mikrocsapadék: Hiltner-féle le harmatmérleg rleg Zúzmara

39 Csapadékm kmérés s automatizálása: Regisztráló automaták: folyamatos regisztrálás valamilyen adatrögz gzítőre, amit cserélgetni kell Jelentő automaták: a mérési m eredményeket rádir dión tovább bbítják. Ez törtt rténhet óra által szabályozott szabályos időközönk nként, nt, illetve hívójel h alapján lekérésre. Típusok: Billenőcs csészés csapadékm kmérő Csapadék-indik indikátor Csapadékintenzit kintenzitás-mérő (kerozin)

40 A párolgp rolgás s mérésem Párolgásnak nevezzük k a cseppfolyós s vagy szilárd halmazállapot llapotú víz z légneml gneművé válását. A párolgp rolgás s mértm rtéke az a párolgp rolgás útján n eltávozott vízmennyiség, amely időegys egység g alatt egységnyi gnyi területr letről l elpárolog rolog.

41 Műszerei Wild-féle le párolgásmérő Érzékeny egyszerű levélm lmérleg, Párolgásmérő kádak Szabadban elhelyezett nagy felület letű párolgásmérő kádak (aut: kapacitív szondával

42 Evapotranszspirométer ter (liziméter) A növényzettel n nyzettel borított és s a csupasz talaj párolgp rolgás s révén r történő vízveszteségét t mérikm rik. Általában fémbf mből l készk szült edény, amelyben a természetes rétegződésnek megfelelő talajszelvényt helyeznek el. Ezt állandóan mérik m és s megállap llapítják k a párolgp rolgás s okozta súlycsökkenést.