Metode i sredstva hidrometeoroloških mjerenja, meteorološki instrumenti. Principi mrežnih meteoroloških mjerenja. Termini i definicije

RD 52.04.651-2003

DOKUMENT VODICA

METODOLOŠKA UPUTSTVA

Primarna obrada rezultata brodskih meteoroloških mjerenja,
aktinometrijske i optičke veličine

Datum uvođenja 2004-08-01*
_______________________
*Pogledajte oznaku za napomene

Predgovor

1 RAZVIJENO vladina agencija"Glavna geofizička opservatorija po imenu A.I. Voeikov" (GU GGO) Roshidrometa, Hidrometeorološki istraživački centar Ruske Federacije (Hidrometeorološki centar Rusije)

2 DEVELOPERS V.Yu Okorenkov (menadžer razvoja), R.G. Timanovskaya (odgovorni izvršilac razvoja), G.P. Reznikov, V.V. Rudometkina (GU GGO), R.S. Fakhrutdinov (Ruski hidrometeorološki centar)

3 ODOBRENO od strane rukovodioca Federalna služba Rusija o hidrometeorologiji i monitoringu okruženje(Roshidromet)

4 REGISTROVAN od strane TsKB GMP pod brojem 52.04.651-2003

5 PREDSTAVLJENO PRVI PUT

6 Dopune i moguća pojašnjenja data u njima metodološke smjernice metode obrade i proračuni su mogući samo uz dozvolu autora ovih smjernica

7 Prilikom implementacije u softver izračunatih odnosa datih u ovim smjernicama u cijelosti ili djelomično, programeri ovih smjernica moraju biti uključeni u razvoj softverskog proizvoda u fazi njegove certifikacije

Uvod

Uvod

Godine 1986. u NIS i NISP Roshidrometa implementiran je set programa razvijenih u Glavnoj državnoj geofizičkoj opservatoriji (KSMAP) za računare tipa ES i SM za obradu rezultata brodskih meteoroloških i aktinometrijskih osmatranja. Omogućio je na svim brodovima na kojima su hidrometeorološka osmatranja vršili štabni posmatrači, da se objedini i automatizuje proces primarne obrade, kontrole i arhiviranja rezultata ovih osmatranja.

Objedinjavanje primarne obrade značilo je da su svi rezultati meteoroloških i aktinometrijskih mjerenja i osmatranja na brodovima različitih odjela obrađeni jedinstvenim metodama i algoritmima. To je omogućilo dobijanje pouzdanih podataka, uporedivih u vremenu i prostoru, o stanju površinskog sloja atmosfere i optičkom stanju vertikalnog stuba atmosfere iznad površine okeana.

Poslednjih godina, flota ES i SM računara zamenjena je PC računarima. Ova okolnost je uslovila razvoj KSMAP-a u odnosu na računare. S druge strane, postalo je moguće razviti KSMAP od strane UGMS-a za računare različitih konfiguracija.

Akumulirano iskustvo u razvoju i radu KSMAP-a za EC i SM računare pokazalo je da u slučaju korišćenja PC-a softver procedure za primarnu obradu rezultata posmatranja broda i proračun niza karakteristika privodnog sloja atmosfere, koji čine jedan ili više autonomnih blokova u sistemu KSMAP, takođe treba da se zasnivaju na objedinjenim metodama i algoritmima obrade. Ovo je jedan od zahtjeva instrukcija. Osim toga, u ovim metodama termini i oznake geofizičkih veličina moraju se uskladiti sa postojećim državnim i industrijskim standardima kako bi se eliminisala neslaganja i razumjela iz različitih literarnih izvora.

Uzimajući u obzir navedeno, pojavila se potreba da se razjasne metode primarne obrade, kontrole i arhiviranja rezultata posmatranja i mjerenja broda, na osnovu kojih je razvijen KSMAP, kako bi se koristili kako u ručnoj obradi podataka tako iu u razvoju odgovarajućeg softvera za računare različitih konfiguracija.

Budući da razvoj softvera obično provode programeri, a ne hidrometeorolozi, smatralo se preporučljivim da se sumiraju sve postojeće metode primarne obrade, formalizirajući ih u obliku vodiča, što će, s jedne strane, značajno pojednostaviti rad s oni će, sa druge strane, omogućiti lokalno (u UGMS) samostalan razvoj softvera za primarnu obradu, kontrolu i arhiviranje brodskih hidrometeoroloških i aktinometrijskih informacija za PC.

Reguliranje korištenja objedinjenih metoda za primarnu obradu rezultata meteoroloških i aktinometrijskih mjerenja omogućit će brodovima iz različitih odjela da dobiju opservacijske podatke uporedive u vremenu i prostoru, uključujući i one koji se provode u okviru programa sveobuhvatnog praćenja stanja Svjetskog okeana. . Kao rezultat, osigurat će se uporedivost dobijenih podataka sa podacima opservacije broda koji su ranije arhivirani u VNIIGMI-WCD.

1 područje upotrebe

Ove smjernice utvrđuju osnovna pravila, metode i tehnike za primarnu obradu rezultata meteoroloških, aktinometrijskih i optičkih mjerenja i osmatranja na brodovima Ruske Federacije koji vrše ili planiraju prikupljanje hidrometeoroloških informacija o stanju površinskog sloja atmosfere. i površine okeana, optičko stanje vertikalnog stuba atmosfere iznad vodena površina, kao i o nizu astronomskih veličina (neophodnih za obradu rezultata aktinometrijskih mjerenja), koje omogućavaju obradu rezultata mjerenja samo iz podataka promatranja broda, bez pribjegavanja izvlačenju informacija potrebnih za proračune iz astronomskih godišnjaka.

Ovim smjernicama uređuju se postupci izračunavanja rezultata brodskih meteoroloških, aktinometrijskih i optičkih mjerenja i osmatranja u cilju dobijanja pouzdanih i uporedivih u vremenu i prostoru hidrometeoroloških, aktinometrijskih i optičkih informacija za prijenos potrošačima ili za arhivsku pohranu.

Ove smjernice su obavezne kada se obrađuju na brodovima ili u Istraživačkom institutu i UGMS Roshidrometa rezultati neautomatskih brodskih meteoroloških, aktinometrijskih, optičkih mjerenja i osmatranja.

2 Normativne reference

Ove smjernice koriste reference na sljedeće standarde:

GOST 112-78 Meteorološki stakleni termometri. Specifikacije

GOST 4401-81 Standardna atmosfera. Opcije

OST 52.04.10-83 Aktinometrija. Uslovi slovne oznake i definicije osnovnih veličina

GOST 8.524-85 Psihrometrijski stolovi. Konstrukcija, sadržaj, proračunati odnosi

GOST 8.567-99 Merenje vremena i frekvencije. Termini i definicije

3 Termini i definicije

U ovim smjernicama korišteni termini i oznake hidrometeoroloških, aktinometrijskih i optičkih veličina odgovaraju onima iz važećih RD, časopisa KGM-15 i UKGM-15A.
________________
* Vidite odeljak Bibliografija, u daljem tekstu. - Napomena proizvođača baze podataka.

4 Skraćenice

U ovim smjernicama usvojene su sljedeće skraćenice:

VNIIGMI-WCD - Sveruski istraživački institut za hidrometeorološke informacije - Svjetski centar podataka.

GU GGO - državna ustanova "Glavna geofizička opservatorija po imenu A.I. Voeikov."

KSMAP je kompleks brodskih meteoroloških i aktinometrijskih programa.

NIS je istraživački brod.

NISP - brod za istraživanje vremena.

PAP - primarni aktinometrijski pretvarač.

PIP - primarni mjerni pretvarač.

PC - personalni elektronski računar.

Roshidromet - Ruska federalna služba za hidrometeorologiju i monitoring životne sredine.

SRB - komponente radijacionog bilansa.

SGMS - brodska hidrometeorološka stanica.

UGMS je međuregionalni teritorijalni odjel za hidrometeorologiju i monitoring okoliša.

5 Opće odredbe

5.1 Metodološka i metrološka podrška funkcionisanju bilo koje mreže hidrometeorološkog osmatranja, uključujući i morske, ima za cilj osiguranje ujednačenosti mjerenja. Jedinstvo mjerenja podrazumijeva dobijanje mjernih podataka o stanju prirodne okoline sa poznatom greškom (preciznošću). Ovo posljednje određuje pouzdanost izmjerenih vrijednosti.

U odnosu na mrežu promatranja pomorskih brodova, osiguravanje prijema pouzdanih hidrometeoroloških, aktinometrijskih ili optičkih podataka sa svakog plovila ima veliki značaj za praćenje stanja Svjetskog okeana, pružanje potrošačima pouzdanih hidrometeoroloških i geofizičkih informacija o stanju površinskog sloja atmosfere, površine okeana, vertikalnog stupca atmosfere iznad okeana itd.

Navedene informacije koje prikupljaju plovila popunjavaju banku hidrometeoroloških i geofizičkih podataka koji se koriste u hidrometeorološkoj podršci pomorskih sektora privrede i drugih pomorskih djelatnosti, kao i za naučna klimatska i druga istraživanja.

Jedinstvo mjerenja je sveobuhvatno rješenje za mnoga pitanja koja se odnose na upotrebu jednoobraznih mjernih instrumenata za mjerenje određenih veličina, njihovu pravovremenu i kvalitetnu metrološku podršku, usklađenost sa metodama mjerenja i osmatranja i metodama primarne obrade i kontrole rezultata mjerenja, asimilaciju hidrometeoroloških informacija prikupljenih sa različitih posmatračkih stanica, platformi na moru, itd.

Neka od navedenih pitanja sada su riješena i implementirana u niz upravljačkih dokumenata koji regulišu funkcionisanje brodske hidrometeorološke mreže kao podsistema nacionalne posmatračke mreže Rusije.

Priručnikom se posebno uređuju zahtjevi za organizaciju i pružanje hidrometeoroloških i aktinometrijskih osmatranja na brodovima, priručnici sadrže mjerne instrumente za osnovne hidrometeorološke, aktinometrijske veličine i metode za obavljanje mjerenja pomoću ovih sredstava itd. Istovremeno, mnoga pitanja zahtijevaju potpuna ili djelomična rješenja. To se prije svega tiče pitanja objedinjavanja metoda za primarnu obradu hidrometeoroloških i aktinometrijskih mjerenja i osmatranja. Posljednjih godina brodovi se postepeno opremaju sistemima za daljinsko mjerenje. Podaci mjerenja za bilo koje veličine obično se prikazuju u jedinicama međuveličina. S tim u vezi, postoji potreba da se riješi problem pretvaranja mjernih podataka iz ovih jedinica u jedinice mjerenih fizičkih veličina.

Primarna obrada rezultata mjerenja i posmatranja uključuje pretvaranje očitanja mjernih instrumenata i vizualnih procjena u vrijednosti veličina (izmjerenih ili procijenjenih) i njihovih karakteristika u prihvaćenim mjernim jedinicama, pripremu konvertiranih mjernih podataka za prijenos operativnih poruka odgovarajućim prognostičkim centrima. i centri za prikupljanje informacija za skladištenje.

5.2 Primarna obrada rezultata brodskih hidrometeoroloških, aktinometrijskih i optičkih mjerenja i osmatranja u određenom periodu sastoji se od niza uzastopnih operacija:

- evidentiranje rezultata mjerenja i zapažanja u dnevnike (knjige) UKGM-15A, KGM-15 ili direktno u PC;

- prikaz rezultata mjerenja i posmatranja u jedinicama mjerenih, posmatranih veličina ili u odgovarajućim šiframa;

- tehnička kontrola rezultata mjerenja i posmatranja;

- kritičku kontrolu rezultata mjerenja i posmatranja;

- priprema operativnih poruka;

- generisanje izvještajne dokumentacije.

5.3 Rezultati mjerenja i posmatranja unose se u dnevnike KGM-15, UKGM-15A u skladu sa zahtjevima navedenim u ili u samim dnevnikima.

5.4 Podaci mjerenja i osmatranja se pretvaraju u jedinice mjerenih, vidljivih veličina u skladu sa odjeljcima 6-14 ovih smjernica, te u šifrirane brojeve u skladu sa.

5.5 Tehnička i kritička kontrola rezultata meteorološka mjerenja a posmatranja se vrše u skladu sa zahtjevima.

5.6. Izrada izvještajne dokumentacije i izvještajnih obrazaca vrši se u skladu sa zahtjevima.

5.7. Formati količina koji se koriste u različitim formulama (formati vrijednosti količine) odgovaraju onima prikazanim u časopisima navedenim u pododjeljku 5.3; formati izlaznih podataka nakon izračunavanja koristeći metode razmatrane u ovim smjernicama, zaokruživanje izračunatih vrijednosti odgovara formatima predstavljenim u uputama.

5.8 Praćenje usklađenosti sa zahtjevima ovih smjernica povjereno je metodolozima-meteorolozima i brodskim inspektorima UGMS-a.

Napomena - Ako se na brodu nalazi PC, sve operacije navedene u pododjeljcima 5.3-5.6 se na njemu izvode automatski (ako je dostupan odgovarajući softver). Opća formula za pretvaranje rezultata mjerenja prikazanih u jedinicama međuveličina u jedinice mjerene veličine dat je u Dodatku A.

6 Primarna obrada rezultata mjerenja atmosferskog tlaka i baričke tendencije

6.1 Atmosferski pritisak

6.1.1 Trenutno iu bliskoj budućnosti mjerenja atmosferskog tlaka se vrše i vršit će se pomoću barometara bez žive, aneroidnih barometara direktno u prihvaćenim jedinicama mjerene vrijednosti - hektopaskalima (hPa) ili milimetrima žive (mmHg).

6.1.2 U skladu sa zahtjevima, podaci mjerenja atmosferskog tlaka (očitavanja barometra) moraju se svesti na nivo mora i temperaturu zraka 0 °C. Ako su očitanja barometra izražena u hektopaskalima, tada se ovo smanjenje provodi prema formuli

A ako su izraženi u milimetrima žive, onda prema formuli

Gdje - Atmosferski pritisak, normalizirano na nivo mora i temperaturu zraka 0 °C, hPa;

- očitavanje sa instrumenta (barometar, aneroidni barometar), hPa ili mmHg;

- korekcija skale na očitavanje na uređaju, hPa ili mmHg. Informacije o korekcijama skale (ako ih ima) date su u potvrdi o verifikaciji uređaja u obliku tabele, potrebna korekcija se izračunava interpolacijom;

- temperaturnu korekciju kako bi se atmosferski pritisak doveo na temperaturu od 0°C, koja se izračunava po formuli navedenoj u sertifikatu o kalibraciji, na osnovu temperature vazduha izmerene u blizini uređaja, hPa ili mmHg;

- korekcija za dovođenje atmosferskog pritiska na nivo mora, koja se izračunava pomoću formule

(=0,133 hPa/m ili 0,1 mm Hg/m (odgovara promjeni atmosferskog pritiska na 1 m nadmorske visine),

- visina ugradnje uređaja iznad nivoa mora za mjerenje atmosferskog tlaka (mjereno od pozicije maksimalne vodene linije), m Informacije o visini ugradnje uređaja dostupne su u časopisima UKGM-15A, KGM-15,

Razlika između nivoa "zatvorenog" mora (kao što je Kaspijsko) i Svjetskog okeana, m. Ova razlika se uzima sa znakom "plus" ako je nivo "zatvorenog" mora iznad nivoa svijeta okean, i sa znakom „minus“ ako je ovaj nivo ispod nivoa Svjetskog okeana (informacije o visini „zatvorenog“ nivoa mora dostupne su u KGM-15 časopisu ili u UGMS. Za otvoreno more i okean vode = 0);

1,3332 - numerički koeficijent za pretvaranje milimetara žive u hektopaskale: 1 mm Hg = 1,3332 hPa.

6.1.3 Prilikom izračunavanja vrijednosti pomoću formula (1) i (2), treba imati na umu da:

- sve korekcije se zaokružuju na 0,1 hPa ili 0,1 mmHg. i uzeti za naselja sa svojim znakom;

- svi pojmovi na desnoj strani moraju biti izraženi u istim mjernim jedinicama (hPa ili mmHg).

6.1.4 Navedimo primjere obrade rezultata mjerenja atmosferskog tlaka kada plovilo plovi okeanom i Kaspijskim morem.

Primjeri

1 Putovanje broda odvija se u okeanu. Atmosferski pritisak se mjeri pomoću aneroida N 392890 (izvod iz potvrde o verifikaciji prikazan je u tabeli 5 priručnika), postavljenog na visini od 10,1 m iznad maksimalne vodene linije. Očitavanje aneroida = 741,9 mm Hg, očitavanje termometra u kontrolnoj sobi = 12,4 °C; vrijednost mmHg. (=0). Iz potvrde o verifikaciji proizilazi da je = -0,6 mm Hg, i = 0,3 mm Hg.

Koristeći formulu (2), izračunajte vrijednost atmosferskog tlaka normaliziranog na temperaturu od 0 °C i razinu mora: = 990,1 hPa (zaokruživanje na desetine hektopaskala vrši se u skladu sa zahtjevima).

2 Početni podaci su isti kao u primjeru 1, ali se plovidba odvija u Kaspijskom moru, čiji je nivo početkom 1994. godine bio 26,8 m ispod nivoa Svjetskog okeana. Koristeći formulu (3) utvrđuje se da mmHg.

Ispostavilo se da je vrijednost izračunata pomoću formule (2) jednaka 986,5 hPa.

6.2 Tendencija pritiska

6.2.1 Tendencija pritiska je opisana sa dva parametra - njegovom vrednošću, koja odražava kvantitativnu promenu atmosferskog pritiska u 3 sata koja prethode periodu posmatranja, h, i karakteristikom koja opisuje kvalitativnu promenu atmosferskog pritiska tokom ova 3 sata . Prema zapažanjima s broda, tendencija pritiska se izračunava pomoću formule

Gdje je atmosferski tlak mjeren na vrijeme i reduciran formulom (1) ili (2) na nivo mora i temperaturu zraka 0 °C, hPa;

- atmosferski pritisak izmjeren na minus 3 sata () i reduciran formulom (1) ili (2) na nivo mora i temperaturu od 0 °C, hPa.

6.2.2 Karakteristika baričke tendencije nije izračunata, već je predstavljena u kodnim brojevima: kodiranje se vrši pomoću vrijednosti i vizuelne procjene prirode promjene tlaka tokom 3 sata, zabilježene na obrascu barografske karte, identifikujući to sa jednim od tipične vrste udar pritiska dat u tablica kodova.

7 Primarna obrada mjerenja brzine i smjera vjetra

7.1 Metoda za izračunavanje prave brzine i smjera vjetra iz mjerenja prividne brzine i smjera vjetra

7.1.1 U skladu sa , na brodu se ne mjere brzina i smjer pravog vjetra, već se izračunavaju iz podataka mjerenja na brodu (pomoću anemorummetara ili drugih instrumenata i metoda) brzine i smjera vjetra. prividni vjetar i podaci o brzini i smjeru kompasa broda.

7.1.2 Proračun prave brzine vjetra i njegovog smjera vrši se prema formulama

Gdje je brzina plovila, čvorovi. Za proračune se uzimaju zaokružene na 0,1 čvor;

- prividna brzina vjetra, m/s. Za proračune, zaokruženo na 0,01 m/s;

- kurs broda, cijeli stepeni;

- smjer prividnog vjetra, mjeren od brodskog kompasa u smjeru kazaljke na satu, cijeli stupnjevi;

- ugao između prividnog i pravog vjetra, mjeren u smjeru kazaljke na satu, u cijelim stepenima. Izračunato pomoću formule

________________

* Predlaže se izračunavanje vrijednosti kroz , što za određene vrijednosti nema uvijek jednoznačno rješenje (što je ilustrovano u Dodatku B), a to otežava proračune. Iz tog razloga, ove smjernice predlažu rafiniranu metodu proračuna.

Ako<180°, то значение рассчитывают по формуле (6), в которой берут со знаком "плюс"; если 180°, то значение рассчитывают по формуле (6), в которой берут со знаком "минус".

Prilikom izračunavanja brzine i smjera pravog vjetra po formulama (5) i (6) moraju se uzeti u obzir sljedeće situacije:

a) =0 ili , zatim =0;

b) =0, a , tada ;

c) =0, i , tada .

Bilješke

1 Ako je smjer prividnog vjetra određen u odnosu na geografski meridijan (na primjer, pomoću konusa vjetra ili brodskog kompasa), onda ga u formulama (5) i (6) treba izračunati iz omjera: .

2 Ako je kut<0, то для расчета по формуле (6) значение .

3 Ako je izračunati pravi smjer vjetra negativan (<0), то окончательное значение ; если >360°, tada je konačna vrijednost .

4 Ako se na brodu brzina vjetra mjeri pomoću anemometra integrirajućeg tipa*, koristeći očitanja na njegovoj skali koja se odnose na vremenski interval od uključivanja do isključivanja anemometra, izračunavanje prividne brzine vjetra za određivanje prave brzine vjetra (m/s) vrši se u skladu sa pododjeljkom 7.2.
________________
* Anemometar ovog tipa je u suštini brojač broja okretaja prijemnika vjetra za određeni vremenski interval.

5 U formulama (5)-(7) vrijednosti brzine vjetra i brzine broda su zaokružene na 0,1 m/s i 0,1 čvor, respektivno, a smjer vjetra i kurs broda - na 1°.

7.2 Metoda za izračunavanje brzine vjetra (prividne ili istinite) mjerene anemometrima opremljenim skalom

Prilikom mjerenja brzine vjetra na brodu pomoću anemometara opremljenih skalom s podjelama, ili utvrđenih promjenom očitavanja (podjela) anemometra u vremenskom intervalu (s) mjerenim štopericom, tj. po međuvrijednosti (podjela/e). Certifikat o verifikaciji anemometra sadrži tabelu konverzije u metre u sekundi (Tablica 1).


Tabela 1 - Izvod iz potvrde o verifikaciji za ručni anemometar N 424875

7.2.1 Ako se odnos između anemometra i brzine vjetra prema podacima iz potvrde o verifikaciji pokaže da je linearan, tada se brzina vjetra ili (m/s) određuje po formuli

Gdje je brzina vjetra iz kalibracijske potvrde za anemometar, koja odgovara vrijednosti div./s, m/s. Izvod iz jednog takvog dokaza dat je u tabeli 1;

- brzina vjetra iz potvrde o verifikaciji, koja odgovara vrijednosti = 10 deci/s, m/s;

- odbrojavanje na skali anemometra prije mjerenja brzine prividnog (pravog) vjetra dok se anemometar ne uključi, div.;

- računanje na skali anemometra nakon određenog vremenskog perioda (s), koji završava u trenutku kada je anemometar isključen, div;

0,1 - koeficijent uzima u obzir činjenicu da je razlika u brzinama vjetra u prvoj zagradi podijeljena sa 10, s/div.

7.2.2 Ako je odnos između anemometra i brzine vjetra nelinearan, tada se vrijednost brzine vjetra određuje interpolacijom koristeći formulu

U .

U formuli (9) korišćene jedinice veličina su iste kao u formuli (8).

8 Primarna obrada rezultata mjerenja temperature zraka i vode

8.1 Obrada rezultata mjerenja pomoću tečnih termometara za temperaturu zraka, vode i mokrog termometra

Termometri za tečnost se kalibriraju, po pravilu, u jedinicama količine koja se meri, tj. u stepenima Celzijusa (°C), stoga se obrada rezultata merenja svodi na unošenje korekcija iz kalibracionih sertifikata u očitavanja sa termometara. Kao rezultat toga, obrada se provodi prema formuli

Ili prema formuli

Gdje je temperatura zraka i vode, °C;

- temperatura vlažnog termometra, °C;

(ili ) -to očitavanje na termometru, °C.

Za proračune zaokruženo na 0,1 °C;

(ili) - amandman za th čitanje iz sertifikata o verifikaciji, °C. Za proračune se uzimaju zaokružene na 0,1 °C (sa svojim predznakom).

8.2 Obrada rezultata mjerenja temperature zraka i vode pomoću električnih termometara

U pravilu, ako se za mjerenja koriste neautomatski mjerni sistemi, temperatura pomoću električnih termometara mjeri se u jedinicama srednjih vrijednosti prema očitanjima električnih mjernih instrumenata. U tim slučajevima se obrada rezultata mjerenja temperature vrši prema formuli A.1 (Dodatak A) zaokruženoj na 0,1 °C.

9 Metode za izračunavanje vrijednosti koje karakteriziraju vlažnost zraka

9.1 Spisak veličina koje karakterišu vlažnost vazduha

U tabeli 2 prikazane su vrijednosti koje karakteriziraju vlažnost zraka. One se mjere direktno ili izračunavaju iz mjerenja temperature zraka i temperature vlažnog termometra, ili iz mjerenja temperature zraka i jedne od ovih veličina.


Tabela 2 - Spisak izmjerenih ili izračunatih veličina koje karakteriziraju vlažnost zraka

9.2 Metode za izračunavanje parcijalnog pritiska vodene pare

9.2.1 Parcijalni pritisak vodene pare izračunava se iz temperature vazduha, temperature mokrog termometra i atmosferskog pritiska, koristeći osnovnu psihrometrijsku formulu predstavljenu u GOST 8.524.

9.2.1.1 Ako u rezervoaru sa mokrim termometrom ima vode* (u pravilu, na temperaturi vlažnog termometra >0 °C), tada se proračun vrši prema formuli

_________________
* Informacije o agregatnom stanju vode na rezervoaru termometra sa mokrim termometrom (voda ili led) treba da se nalaze u dnevniku UKGM-15A u koloni „Indeks vlažnog termometra“.

gdje je parcijalni pritisak vodene pare, hPa. Izračunato zaokruženo na 0,01 hPa;

- pritisak zasićene vodene pare sadržane u vazduhu, hPa. Izračunato koristeći formulu (14) zaokruženu na 0,01 hPa;

- temperatura mokrog termometra kada se na rezervoaru termometra nalazi voda, °C. Prilikom izračunavanja, zaokružite na 0,1 °C;

- koeficijent koji uzima u obzir stanje agregacije kondenzovane faze vode na rezervoaru mokrog termometra: ako je voda u tečnom stanju, tada je =1;

- psihrometrijski koeficijent za atmosferski vazduh standardnog sastava, (°C) (prema GOST 4401). Vrijednost koeficijenta za konkretan primjerak aspiracionog psihrometra je navedena u njegovom pasošu; u nedostatku takvih informacija u pasošu, uzimaju se proračuni (°C) za psihrometre tipa M-36 i MV-4 sa nominalnom vrijednošću brzine ventilacije od 2 m/s (prema GOST 8.524) i sa termometrima od tip TM-6 (prema GOST 112);

- atmosferski pritisak, određen iz relacije: , gdje - pritisak mjeren na nivou ugradnje uređaja (barometar), uzimajući u obzir korekciju skale, hPa. Prilikom izračunavanja, zaokružite na 0,1 hPa;

- temperatura zraka (suhi termometar), °C. Prilikom izračunavanja, zaokružite na 0,1 °C;

- koeficijent koji uzima u obzir temperaturnu zavisnost specifične toplote faznog prelaza kondenzovane faze vode u paru i druge veličine uključene u izraz za psihrometrijski koeficijent, (°C). Prilikom izračunavanja uzmite =0,00115 (°C) (prema

Vidljivost je, uz visinu oblaka, najvažniji element kojim se uspostavljaju minimalni vremenski uslovi koji omogućavaju polijetanje i slijetanje, orijentaciju posade u letu i obavljanje poslova specijalnog zrakoplovstva. Ako je vidljivost tokom leta dobra, pilot može lako da se kreće u vazduhu, vidi sve prepreke, tako da nema opasnosti od sudara sa njima. Let u uslovima loše vidljivosti postaje mnogo teži, jer je pilot primoran da upravlja avionom samo pomoću instrumenata.

Vidljivost u atmosferi je složen psihofizički fenomen, uzrokovan uglavnom slabljenjem svjetlosnog toka česticama zraka, kao i tekućim i čvrstim česticama suspendiranim u atmosferi.

Slabljenje svjetlosnog toka u atmosferi karakterizira koeficijent slabljenja.

Vidljivost u atmosferi nije određena samo koeficijentom ekstinkcije, već i individualnom sposobnošću percepcije i interpretacije, te karakteristikama izvora svjetlosti.

Međunarodna komisija za rasvjetu (CIE) i Međunarodna elektrotehnička komisija (IEC) uspostavile su i preporučile sljedeća četiri fotometrijska parametra:

• a) svjetlosni tok (p) - vrijednost dobijena iz fluksa zračenja procjenom ovog zračenja u skladu sa njegovim efektom na standardni fotometrijski posmatrač, kako je definirala Međunarodna komisija za iluminaciju (CICI);
• b) intenzitet svjetlosti (intenzitet svjetlosti) (i) - svjetlosni tok po jedinici čvrstog ugla;
• c) svjetlina (fotometrijska svjetlina) (x) - intenzitet svjetlosti po jedinici površine osvijetljene površine u datom smjeru
• d) osvjetljenje (E) - svjetlosni tok po jedinici površine;

Koncept "vidljivosti" se široko koristi u meteorologiji u dva vrlo specifična značenja. Prvo, to je jedna od meteoroloških veličina koja karakterizira zračne mase (arktičke, polarne, tropske) i koristi se u sinoptičkoj meteorologiji i klimatologiji. U ovom slučaju vidljivost je pokazatelj optičkog stanja atmosfere. Drugo, to je radni parametar koji odgovara određenim kriterijima ili posebnim aplikacijama. U ovom slučaju, vidljivost se izražava kao udaljenost na kojoj su vidljivi određeni markeri ili svjetla.

Mjera vidljivosti koja se koristi u meteorologiji, uključujući meteorološku podršku za avijaciju, mora biti oslobođena uticaja nemeteoroloških uslova i povezana sa subjektivnim idejama o vidljivosti i udaljenosti na kojoj se obični objekti mogu posmatrati i prepoznati.

Postoje sljedeće karakteristike koje određuju raspon vidljivosti:

meteorološki vizuelni domet (MVR), meteorološki optički domet (MOR), domet vida na pisti.

Termin „vizuelni domet piste” je definisan na isti način u svim dokumentima: „vizualni domet piste”. Udaljenost unutar koje pilot zrakoplova koji se nalazi na središnjoj liniji piste može vidjeti oznake na površini piste ili svjetla koja ocrtavaju pistu ili ukazuju na njenu središnju liniju.”

Opseg vidljivosti objekata može varirati: od nekoliko metara u jakoj magli ili snježnoj oluji do nekoliko desetina kilometara u čistom zraku koji dolazi sa Arktika.

Meteorološki raspon vidljivosti (MVR) je najveća udaljenost sa koje se crni objekt veći od 15 lučnih minuta može detektovati tokom dana na nebu ili izmaglici; noću je moguće identificirati svjetlosne orijentire; MLV se mjeri u m i km .

Vidljivost različitih objekata zavisi od niza faktora, od kojih su glavni:

• - veličinu, oblik i boju posmatranog predmeta;
• - boju i svjetlinu pozadine na kojoj se projektira objekt. Ako su boja i svjetlina pozadine i objekta isti, objekt neće biti vidljiv. Što su njihove boje kontrastnije, to je objekt bolje vidljiv;
• - osvetljenje objekta i pozadine. Pri dobrom osvjetljenju, objekt će biti vidljiv bolje nego pri slabom;
• - konveksnost Zemljine površine i prisustvo prirodnih i veštačkih prepreka ograničavaju vidljivost objekata, njihov uticaj značajno zavisi od visine objekta i leta iznad površine Zemlje;
• - svojstva očiju posmatrača, njihova osjetljivost na percepciju kontrasta boja, oštrina vida itd.;
• - prozirnost atmosfere - stepen njene zamućenosti, prisustvo prašine, dima i sitnih suspendovanih kapljica vode (padavina) u njoj.

Vidljivost se određuje i na zemlji i iz aviona.

Osiguravanje letova moderne brze avijacije, posebno na malim visinama i pri spuštanju radi slijetanja, zahtijeva određivanje horizontalnog, kosog i vertikalnog raspona vidljivosti.

Horizontalni vizualni raspon (HVR) je vidljivost u horizontalnom smjeru. Može se odrediti i na površini zemlje i na visini leta.

Kosi opseg vidljivosti je vidljivost zemaljskih objekata sa visine leta u nagnutoj ravni pod određenim uglom prema horizontu.

Opseg vertikalne vidljivosti je vidljivost u vertikalnom smjeru. Zavisi uglavnom od istih faktora kao i GDV, ali, osim toga, od prisustva oblaka i slojeva sa slabom vidljivošću pod inverzijama.

Različite vremenske pojave (magla, padavine, peščane oluje, mećave, itd.) u različitom stepenu degradiraju horizontalnu, kosu i vertikalnu vidljivost. Tako se kroz tanke oblake i tanke slojeve magle odozgo (u vertikalnom smjeru) mogu jasno vidjeti zemaljski orijentiri. U isto vrijeme, kosi, a još više horizontalni raspon vidljivosti u ovom slučaju bit će mali. Na čistom zraku, GDV će biti manje nagnut, jer je na potonji manje pogođena konveksnost zemljine površine i visina umjetnih i prirodnih prepreka.

Prilikom posmatranja malih objekata sa male visine leta, vertikalna vidljivost će biti više nagnuta zbog malih ugaonih dimenzija objekata. Dakle, na visini leta od 8 - 10 km, ugaone dimenzije objekata kao što su željeznice i autoputevi, zgrade, mostovi, rijeke i mala naselja su toliko male da se po vedrom vremenu mogu razlikovati samo preletom iznad njih. Ako se ovi objekti nalaze dalje od putanje leta, onda nisu vidljivi. Ovako ograničena vidljivost objekata (orijentira) otežava orijentaciju pri letenju na maloj visini, čak i po vedrom vremenu.

Za rješavanje niza praktičnih problema u meteorološkoj podršci letova, GDV na aerodromu se određuje instrumentalno ili vizualno odabranim orijentirima (svjetlima).

Poznato je da rezultati vizuelnih metoda za određivanje MDV zavise od subjektivnih podataka svakog posmatrača i stoga su netačni, posebno noću, kada nema dovoljno orijentira.

Tačnija i nezavisna od subjektivnih podataka posmatrača su instrumentalna mjerenja vidljivosti.

Jedinstvo meteoroloških posmatranja

Na mreži meteoroloških stanica vrše se sistematska mjerenja osnovnih veličina i kvalitetna osmatranja meteoroloških pojava, predstavlja različite fizičke procese u atmosferi. Ove vrste rada na stanici su kombinovane u koncept meteorološka posmatranja .

Da bi rezultati zapažanja bili međusobno uporedivi i da bi se u praksi mogli koristiti kao objektivni, moraju imati jedinstvo kvaliteta.

Postiže se ujednačen kvalitet meteoroloških osmatranja jedinstvo sredstava i metoda za posmatranje.

Jedinstvo sredstava meteorološkog osmatranja postiže se činjenicom da oprema koja se koristi mora ispunjavati zahtjeve GOST-a i tehničke specifikacije za njihovu proizvodnju i rad. Svi uređaji se periodično provjeravaju u verifikacionom birou (ili na stanicama), tj. upoređuju se sa referentnim (modelnim) instrumentima, čija se očitavanja prihvataju kao istinita. Rezultati takvog poređenja su formalizovani u obliku kalibracionih sertifikata - sertifikata koji utvrđuju podobnost uređaja za rad i sadrže vrednost korekcija koje se moraju uneti u očitavanja instrumenta (očitavanja).

Ujednačenost metoda mjerenja osigurava se njihovim sprovođenjem prema jedinstvenoj metodologiji utvrđenoj u „Priručniku“, čije su odredbe obavezne za sva zapažanja.

Trenutno se na stanicama uključenim u međunarodnu mrežu meteorološka osmatranja vrše u fizički uniformnim trenucima u 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 i 21 sat po Griniču. Ovi trenuci u vremenu se nazivaju vrijeme meteoroloških osmatranja. Tačnije, pod rokovima se podrazumijeva vremenski interval od 10 minuta koji završava u hitnom satu.

Mjerenje temperature zraka i tla

Temperatura zraka se mjeri na visini od 2 metra u sličnim meteorološkim kabinama.

Mjerenja temperature tla obuhvataju mjerenja na goloj površini tla (snijeg), kao i na dubinama od 5, 10, 15 i 20 cm (topla polovina godine) i 20, 40, 80, 160, 240 i 320 cm (sve tijekom cijele godine). Program ovih osmatranja utvrđuje se za svaku stanicu posebno.

Za mjerenje temperature zraka i tla uglavnom se koriste stakleno-tečni (živa, alkohol) termometri.

Za mjerenje temperatura iznad -35 0 C koriste se živini termometri (tačka ledišta žive je 38,9 0 C), a ispod -35 0 C koriste se alkoholni termometri.

Glavni termometar za mjerenje temperature zraka je živin psihrometrijski sa temperaturnim skalama -35 +40 0 C ili +35 -: -55 0 C, sa vrijednošću podjele 0,2 0 C.

Kao dodatni termometar živinom psihrometrijskom, koristite niskostepeni alkoholni termometar sa vrijednošću podjele od 0,2 0 C i skalom od -71 do +21 0 C ili od -81 do +11 0 C. Nemojte koristiti alkohol preporučuju se termometri na temperaturama iznad +25 0 C, jer alkohol djelimično prelazi u stanje pare (tačka ključanja +78,5 0 C).

Za mjerenje maksimalnih i minimalnih temperatura koriste se živini maksimalni termometri poseban dizajn (sa skalama od -35 do +50 0 C ili od -20 do +70 0 C i vrijednošću podjele - 0,5 0 S) i alkoholni minimum termometri (sa skalama od -41 do +21 0 C ili od -75 do +30 0 C i vrijednošću podjele 0,5 0 C). Registrovanje maksimalnih i minimalnih temperatura za vremenski period između posmatranja osigurano je zahvaljujući posebnom dizajnu odgovarajućih termometara.

U maksimalnom termometru, na samom početku kapilarne cijevi, u blizini rezervoara, napravljeno je suženje. To se postiže umetanjem kraja staklene igle zalemljene na unutrašnji zid rezervoara u kapilaru; u ovom slučaju, prolaz od rezervoara do kapilare se sužava. Kako temperatura raste, višak žive iz rezervoara se potiskuje u kapilaru kroz usku prstenastu rupu između igle i zidova kapilare i ostaje tamo kada se temperatura snizi (pošto postoji vakuum u kapilari) (Sl. . 1).

Dakle, položaj kraja živinog stupca u odnosu na skalu odgovara maksimalnoj vrijednosti temperature. Kako biste pripremili termometar za naredna mjerenja, protresite ga nekoliko puta. Maksimalni termometar se postavlja sa rezervoarom blago nagnutim prema dole.

Rice. 1. Uređaj maksimalnog termometra.

1- rezervoar za skladištenje, 2- pin; 3- vakuum u kapilari iznad žive.

Minimalni termometar- alkohol. Unutar kapilare nalazi se mala igla od tamnog stakla sa malim zadebljanjima na krajevima. Radni položaj termometra je horizontalan. Održavanje minimalnih vrijednosti osigurano je indikatorskom iglom koja se nalazi u kapilari (slika 2) unutar alkohola .

Rice. 2. Uređaj minimalnog termometra.

1 - kapilarni; 2 - pokazivač pin .

Zadebljanja igle su manja od unutrašnjeg prečnika kapilare; stoga, kako temperatura raste, alkohol koji teče iz rezervoara u kapilaru teče oko igle bez da je istiskuje. Kada se temperatura smanji, igla, nakon kontakta sa meniskusom stupca alkohola, kreće se s njim u rezervoar (pošto su sile površinskog napona alkoholnog filma veće od sila trenja) i ostaje u položaju najbližem rezervoaru. Položaj kraja igle najbliže alkoholnom meniskusu označava minimalnu temperaturu, a meniskus trenutnu temperaturu. Prije ugradnje u radni položaj, minimalni termometar se podiže sa rezervoarom prema gore i drži sve dok igla ne padne na alkoholni meniskus.

Za mjerenje temperature tla na dubinama od 5, 10, 15, 20 cm koriste se živini termometri (Savinov) sa skalom od -10 0 C do +50 0 C. Radi lakše ugradnje, savijeni su pod uglom od 135 0 i imaju različite dužine od 290 do 500 mm.

Pri mjerenju temperature tla na dubinama od 20 cm do 3,2 m koriste se živini termometri za dubinu tla (ograničenja skale od +31- +41 0 C do -10 - -20 0 C, vrijednost podjela 0,2 0 C).

Osim tečnih termometara, u meteorologiji se koriste i otporni termometri, termoelektrični, tranzistorski, bimetalni, radijacijski itd.:

· otporni termometri se široko koriste u daljinskim i automatskim meteorološkim stanicama (metalni otpornici - bakar ili platina) i u radiosondama (poluprovodnički otpornici);

· termoelektrični termometri se koriste za mjerenje temperaturnih gradijenata;

· tranzistorski termometri (termotranzistori) - u agrometeorologiji, za mjerenje temperature obradivog sloja zemljišta;

· bimetalni termometri (termalni pretvarači) se koriste u termografima za snimanje temperature;

· radijacijski termometri - u zemaljskim, avionskim i satelitskim instalacijama za mjerenje temperature različitih dijelova Zemljine površine i oblačnih formacija.

Za kontinuirano snimanje temperature koriste se termografi čiji su senzori bimetalne ploče. Temperatura se kontinuirano snima na traci (slika 3). Savijanje ploče pod uticajem temperature prenosi se na olovku pomoću sistema poluga. Otklon olovke je proporcionalan promjeni temperature. Snimak se vrši posebnim mastilom na traci postavljenoj na bubanj, koji se okreće satnim mehanizmom sa dnevnom ili sedmičnom rotacijom. Uređaj je instaliran u posebnoj kabini za snimače.

Obrada termografskog zapisa nužno zahtijeva paralelno mjerenje temperaturnih vrijednosti na nekoliko tačaka zapisa pomoću živinog (alkoholnog) termometra, jer takav zapis predstavlja samo relativnu promjenu temperature tokom vremena.

Slika 3. Termograf

1 - bimetalna ploča; 2 - poluge prijenosa; 3 - strelica; 4 - bubanj

Svi meteorološki termometri imaju kalibracione sertifikate, koji ukazuju na vrednosti njihovih instrumentalnih korekcija.

Očitavanja termometra se uvijek uzimaju s tačnošću od 0,1 0 C, bez obzira na podelu skale (0,2 ili 0,5 0 C). Nišane linije moraju biti okomite na skalu u referentnoj tački. To se postiže pozicioniranjem oka na takav način da su potezi ljestvice ravni.

Brojanje se obavlja brzo. Pre svega se broje desetine stepena, a zatim cele. Time se nastoji eliminirati ili smanjiti toplinski “utjecaj posmatrača” na očitavanja termometra.

Merenje vlažnosti vazduha

Stanice koriste dvije metode za mjerenje vlažnosti zraka:

· psihrometrijska metoda tokom tople sezone i

· higrometrijski- na hladnom.

Psihrometrijska metoda temelji se na ovisnosti intenziteta isparavanja s površine vode o nedostatku zasićenosti vodenom parom zraka u dodiru s njom.

Toplina faznog prijelaza se troši na isparavanje vode. Uzima se iz mase koja isparava, tj. kambrika termometra. Zbog toga se temperatura termometra smanjuje.

Psihrometar je par termometara, od kojih je rezervoar jednog umotan u kambrik i navlažen ( mokri termometar) - površina isparavanja; a drugi je običan, odnosno suv. Kambrik navlaženog termometra isparava i zbog toga se temperatura termometra smanjuje. Što je veći deficit zasićenja parom, pod svim ostalim jednakim uslovima, to je veće isparavanje i smanjenje temperature. Pomoću psihrometrijskih tablica određuje se tlak pare e, a zatim pomoću formula određujemo ostale karakteristike vlažnosti zraka.

Na meteorološkim stanicama koriste se dvije vrste psihrometara: stacionarni psihrometar bez prisilnog strujanja zraka i aspiracijski psihrometar, koji koristi protok zraka u rezervoar sa mokrim termometrom pri konstantnoj brzini.

Psihrometar stanice je par živinih psihrometrijskih termometara, rezervoar desnog termometra je vezan kambrikom, čiji je kraj uronjen u čašu destilovane vode (mokri termometar). Lijevi termometar je suv (slika 4).

Aspiracioni psihrometar dizajniran na način da omogućava mjerenja u raznim vremenskim uvjetima bez ikakve dodatne zaštite od sunca i vjetra, tj. može se koristiti u uslovima planinarenja (slika 5).

Zajednički nedostatak svih psihrometara je njihova ograničena upotreba na temperaturama ispod -5+ -10 0 C. Na nižim temperaturama, zasićenost zraka vlagom postaje vrlo niska, zbog čega čak i manje netočnosti u očitavanju termometara dovode do značajnih greške u izračunavanju samih vrijednosti vlažnosti.

Fig.4. Psihrometar aspiracije: 1 - termometri; 2 - aspirator; 3 - cijevi koje štite rezervoare termometara.

Rice. 5 Uređaj stacionarnog psihrometra

Higrometrijska metoda (higromokra) zasniva se na svojstvu nekih tijela da mijenjaju svoje linearne dimenzije (deformiraju) kada se promijeni sadržaj vodene pare u zraku. Na primjer, odmašćena ljudska kosa i razni organski filmovi imaju takva svojstva.

Rice. 6. Higrometar za kosu: 1 - kosa; 2 - okvir; 3 - strelica; 4 - skala.

Dakle, kada se vlažnost promeni od 0 do 100%, dužina kose iznosi oko 2,5% njene dužine. Ovo je osnova za rad higrometara i higrografa. U higrometrima, deformacija dlake ili filma prenosi se pomoću sistema poluga na pokazivač, a u higrografima - na olovku, koja se koristi za snimanje na vrpci na rotirajućem bubnju. Svi uređaji ovog tipa su relativni. Iako su njihove skale kalibrirane u vrijednostima relativne vlažnosti, moraju se uvesti posebne korekcije u očitavanja s instrumenata, dobijena iz rezultata paralelnih osmatranja pomoću staničnog psihrometra.

Higrometar za kosu zimi na temperaturama od -10 0 C i niže je glavni uređaj, jer Inače tačniji psihrometar ne može raditi na niskim temperaturama. Tabela konverzije higrometra je unapred konstruisana paralelnim posmatranjima tokom 1 - 1,5 meseci pomoću psihrometra i higrometra pre početka stabilnih mrazeva. Očitavanja relativne vlažnosti uzeta sa higrometra se pretvaraju u ispravljene vrijednosti prema tablici konverzije.

Promet bubnja za higrograf je isti kao i kod termografa, dnevni i sedmični.

Merenje atmosferskog pritiska

Atmosferski tlak se određuje pomoću dvije vrste instrumenata: živinih barometara i aneroidnih barometara.

Najprecizniji standardni instrumenti su živini barometri: zbog svoje velike gustine, živa omogućava da se dobije relativno mali stupac tečnosti, pogodan za merenje. Živi barometri su dvije međusobno povezane posude napunjene živom; jedan od njih je staklena cijev dužine oko 90 cm zatvorena na vrhu, bez zraka.

Za određivanje atmosferskog pritiska u očitavanja živinog barometra se unose korekcije: 1) instrumentalne, isključujući greške u proizvodnji; 2) izmjena da se očitavanje barometra dovede na 0°C, jer očitavanja uređaja ovise o temperaturi (s promjenama temperature mijenjaju se gustoća žive i linearne dimenzije dijelova barometra); 3) korekcija za dovođenje očitavanja barometra na normalno ubrzanje gravitacije (g n = 9,80665 m/sec 2), to je zbog činjenice da očitanja živinih barometara zavise od geografske širine i nadmorske visine mjesta promatranja.

U zavisnosti od oblika komunikacionih sudova, živini barometri se dele na 3 glavna tipa: čaša, sifon i sifon-čaša (slika 7). Na meteorološkim stanicama koriste stacionarni šal barometar. Barometar je postavljen strogo okomito u poseban ormarić sa osvijetljenom skalom.

Visina stuba žive meri se položajem žive u staklenoj cevi, a promena položaja nivoa žive u šoljici se uzima u obzir korišćenjem kompenzovane skale tako da se očitavanje na skali dobija direktno u milibarima. Svaki barometar ima mali živin termometar za unos korekcije temperature. tačnost očitavanja 0,1 mbar .

Svi živini barometri su apsolutni instrumenti, jer Prema njihovim očitanjima, direktno se mjeri atmosferski pritisak.

Fig.7. Vrste živinih barometara: a - šolja; b - sifon; c - sifon-čaša

Aneroidni barometar (slika 8) se ne koristi na meteorološkim stanicama za mjerenje tlaka, ali se koriste na ekspedicijama.

Princip rada aneroidnog barometra zasniva se na deformaciji metalnih aneroidnih kutija (unutar kojih se ispušta vazduh) pod pritiskom.

Linearne promjene debljine kutija pretvaraju se mehanizmom poluge prijenosa u kutne pomake igle aneroidnog barometra u odnosu na skalu. Skala je gradirana u paskalima. Cijena jedne podjele je 100 Pa ili 1 hPa.

Fig.8. Unutrašnja struktura aneroidnog barometra

Dnevni (rjeđe sedmični) barograf se koristi za kontinuirano snimanje atmosferskog tlaka. Osjetljivi element u njemu je blok membranskih kutija za pritisak, čiji se pomak ose, zbog fluktuacija tlaka, prenosi sistemom poluga na olovku. Uređaj je relativan, dakle, za obradu barograma, poput termografa i higrografa, potrebno je paralelno mjerenje tlaka barometrom. U osnovi, na stanicama su karakteristike barometarskog trenda, odnosno povećanja ili smanjenja tlaka, određene vrstom barografskog zapisa.

Aneroidni barometar se nalazi horizontalno. Kućište u kojem se nalazi aneroid štiti ga od naglih temperaturnih fluktuacija i otvara se samo za vrijeme mjerenja.

Mjerenje vjetra

Vjetar karakteriziraju dva parametra – brzina i smjer. Ove parametre mjere dva različita senzora, koji su obično dizajnirani u jedan uređaj za mjerenje vjetra - anemorummeter.

Mjere se prosječna brzina vjetra u trajanju od 2 ili 10 minuta (u zavisnosti od tipa uređaja) i trenutna brzina sa prosjekom od 2-5 s. Smjer vjetra je također prosječan u intervalu od oko 2 minute. Prosječenje trenutne brzine u intervalu od 2-5 s postiže se automatskim senzorom vjetromjernih instrumenata čiji se koeficijent inercije nalazi u ovim granicama. Maksimalna vrijednost trenutne brzine u bilo kojem vremenskom periodu naziva se udar.

Rad većine instrumenata koji mjere brzinu i smjer vjetra zasniva se na dejstvu dinamičkog pritiska strujanja zraka na čvrstu površinu pokretnog prijemnog dijela instrumenta koji se nalazi u njoj.

Prijemnici brzine vjetra ili primarni pretvarači su gramofoni ili propeleri sa lopaticama u obliku čaše.

Za mjerenje smjera vjetra koriste se vjetrovke, koje su asimetričan (u odnosu na vertikalnu os) sistem ploča i protivtega, koji se slobodno rotiraju oko vertikalne ose. Pod uticajem vetra, vetrokaz se postavlja u ravni vetra sa protivtegom prema njoj. Oblici lopatice su raznoliki, ali većina ima dvije lopatice (ploče) pod uglom jedna prema drugoj, što stvara stabilnost protoka zraka i povećava osjetljivost.

Merač vetra se koristi za merenje prosečne brzine vetra tokom 10 minuta, trenutnih vrednosti brzine i smera, kao i maksimalne brzine za bilo koji period. Uređaj je daljinski elektromehanički uređaj prilično složenog dizajna. Senzor, postavljen na jarbol visine 10 m, sadrži osjetljive elemente i primarne pretvarače brzine i smjera vjetra.

Rice. 9 Anemorumbometar

Mjerenje padavina.

Atmosferske padavine, u zavisnosti od faznog stanja, dele se u sledeće grupe:

1) tečnost - kiša i rosa;

2) tvrdi - snijeg, grad, graupel, mraz i led;

3) mješoviti - istovremeno iz prve i druge grupe.

Količina padavina se mjeri sa tačnošću od 0,1 mm visine sloja vode (ako su padavine čvrste, otopiće se u toploj prostoriji). Vrsta padavina se određuje vizuelno.

Tretjakovski mjerač padavina koristi se za mjerenje tečnih i čvrstih padavina. Sastoji se od dvije specijalne zamjenjive kante, sa kalibriranim otvorom od 200 cm 2, visinom od 40 cm i zaštitnom trakom od vjetra. Kišomjer se postavlja na stub tako da se gornji rub kante nalazi na visini od 2 m.

Mjerenja padavina se vrše dva puta dnevno, bez obzira da li je padavina bilo ili ne. Zatim se izračunava ukupna količina padavina po danu. Mjerenje se sastoji od toga da posmatrač uzme drugu praznu kantu na stanici i zamijeni je onom koja stoji na instalaciji. Nakon što ga zatvori poklopcem, on unosi kantu kišomjera u zatvoreni prostor i mjeri količinu padavina pomoću mjerne čaše. Podjela mjerne čaše je 2 cm.

Dakle, jedna podjela stakla odgovara 0,1 mm padavina (2 cm / 200 cm = 0,01 cm) (Sl. 10).

Staklo ima stotinu podjela.

Male korekcije se uvode u rezultate merenja za vlaženje kante i delimično isparavanje padavina:

Tečne padavine do 0,5 podjela - korekcija + 0,1 mm;

Tečne padavine 0,5 podjela ili više - korekcija + 0,2 mm;

Čvrste padavine do 0,5 podjela - korekcija 0,0 mm;

Čvrste padavine 0,5 podjela ili više - korekcija + 0,1 mm.

Na određenom broju stanica pluviografom se snima količina i količina padavina (intenzitet) tečnih padavina.

Slika 10. Tretjakovski mjerač padavina . 1 lijevak, 2 dijafragme, 3 kante, 4 poklopca, 5 izljeva, zaštita od 6 šipki, 7 postolja, 8 ljestava, 9 mjernih čaša

Kratka istorija razvoja meteorologije

Kao i druge nauke, tokom dugog perioda ranog razvoja, to je bila samo deskriptivna nauka. Postoje zapisi o vremenskim posmatranjima koja su vršena u drevnim civilizacijama kao što su Kina, Egipat i Mesopotamija.

Već u davna vremena ovisnost farmera i mornara o vremenu prisiljavala ih je da stalno prate njegove promjene, da traže određenu vezu između vremena i raznih zemaljskih i nebeskih pojava. Ali to su bila samo raštrkana zapažanja. U staroj Grčkoj, Herodot i Aristotel su prvi pokušali da objasne i sistematizuju nagomilana zapažanja atmosferskih pojava.U četvrtom veku nove ere Aristotel je u knjizi pod nazivom Meteorologija prikupio podatke o mnogim pojavama u atmosferi i pokušao da ih objasni. Prvi instrumenti za mjerenje padavina - kišomjeri - izumljeni su u Kini i Koreji već četiri stoljeća prije nove ere. U isto vrijeme počela su prva, iako raštrkana, instrumentalna promatranja vremena.

U Drevnoj Rusiji nalazimo zapise o izuzetnim prirodnim fenomenima - jakim sušama, gradom, visokim i niskim stajaćim vodama u drevnim ruskim hronikama i zapisima ruskih „istraživača“. Kronike su ponekad davale opći opis vremena za cijelu sezonu, na primjer: "U ljeto 6901. (prema našoj hronologiji 1393 godine), tada je zima bila hladna, kao što su ljudi i životinje umirali, kišilo je mnogo" ( Sofijska hronika).

Karakteristike pojedinih pojava nalaze se i u hronikama, na primjer: „U ljeto 6809. (prema našoj hronologiji 1301.) oluja je bila jaka u Rostovu, crkve 4 su podignute iz temelja, a vrhovi drugih su pokidani. isključeno 6. jula.”

Od doba velikih geografskih otkrića (XV-XVI vek) javljaju se klimatski opisi otkrivenih zemalja. Vršena su vremenska osmatranja, ali bez preciznih mjerenja meteoroloških elemenata; nisu mogli pružiti materijal za naučne generalizacije.

Odlučujući podsticaj za prevazilaženje čisto deskriptivne prirode posmatranja vremena došao je Galilejevim izumom termometra (1597. godine). Godine 1643. Toricelli je izumio barometar.

Kasnije su se pojavili i drugi instrumenti za mjerenje karakteristika vjetra, vlažnosti itd. To je otvorilo mogućnost za kvantitativni opis atmosferskih pojava. Prvi zapisi o mjerenju meteoroloških podataka kao što su temperatura zraka, atmosferski pritisak i padavine datiraju iz 1653. godine. Ferdinand II u Toskani je organizovao prvu mrežu meteoroloških usluga od 11 stanica za praćenje lociranih u nekoliko evropskih zemalja (Firentinska „Akademija iskustva“ u Italiji).

Trenutak kada su počela potpuno monotona i uporediva promatranja bilo je osnivanje 1780. godine Meteorološkog društva u Manhajmu (Societas Meteorologica Palatina), koje je objedinjavalo 40 meteoroloških stanica. Ovo društvo je za svoj zadatak postavilo organizaciju ispravnih meteoroloških osmatranja; u tu svrhu je privlačio zaposlene, slao provjerene instrumente, obavezao svoje dopisnike da očitaju tri puta dnevno u isto vrijeme: 8 ujutro, 14 sati, 21 sat (manhajmski sat), organizirao posmatranja čak i u udaljenim zemljama, npr. Labrador, Sibir, Indija. Radovi ovog društva, poznatog kao Manhajmska ili Palatinatska efemerida, uprkos kratkom postojanju (1780-92), činili su osnovu prvih velikih radova iz oblasti meteorologije.

Nacionalne mreže meteoroloških stanica počele su se pojavljivati ​​u raznim zemljama početkom 19. stoljeća i postale su široko rasprostranjene sredinom stoljeća. Organizacija simultanih osmatranja u nekoliko susjednih zemalja omogućila je sastavljanje sinoptičkih karata neophodnih za vremensku prognozu. Prve takve Brandeis karte stvorene su 1820. godine u Njemačkoj.

U Rusiji su od 17. veka, na moskovskom kraljevskom dvoru, uočene prirodne pojave redovno beležile „otpusne knjige“. Ovo je bio početak posmatranja vremena u Moskvi. Naučno organizovana meteorološka posmatranja u Rusiji počela su u prvoj polovini 18. veka. Uveo ih je Petar I 28. marta 1722. godine, koji je naredio „da se ima pravičan izveštaj o dnevniku, vremenu i vetrovima“. Organizacija osmatranja po širem programu datira iz 1725. godine - datuma osnivanja Akademije nauka, kojoj je Petar I predložio „da se meteorološka osmatranja vrše svuda, a na najvažnijim mjestima da se njihov nastavak povjeri pouzdanim osobama .” Naučnici Akademije nauka vršili su redovna posmatranja temperature vazduha od 1726. (izgubljena do 1743.), padavina od 1741. Meteorološka posmatranja otvaranja i smrzavanja Neve počela su po nalogu Petra Velikog 1706. godine i nastavljena su neprekidno 190. godine. godine; ovo je najduža serija zapažanja koja postoji bilo gdje.

Velika sjeverna ekspedicija (1733) stvorila je niz meteoroloških stanica na Uralu i Sibiru. Bila je to prva svjetska meteorološka mreža koja je vršila osmatranja prema jednom programu. Ruska mreža je takođe bila deo Palatinskog meteorološkog udruženja, koje je organizovano u Manhajmu 1781. godine i imalo je široku mrežu meteoroloških stanica. Na teritoriji Rusije, stanice ovog udruženja nalazile su se u Sankt Peterburgu, Moskvi i na Uralu - tvornica Pishmensky. Godine 1799. ovo društvo je propalo.

Aktivnosti M.V. Lomonosova odigrale su veliku ulogu u razvoju meteorologije. Lomonosov je u svojim izvještajima Akademiji nauka zagovarao potrebu da se organizuje mreža meteoroloških stanica ujedinjenih zajedničkim rukovodstvom. Takođe je formulisao osnovne principe neophodne za ispravno predviđanje vremena. Lomonosov je smatrao da tačne vremenske prognoze "treba očekivati ​​od istinite teorije o kretanju tečnih tijela po zemlji, odnosno vode i zraka". Time je kao da je naznačio put razvoja dinamičke meteorologije, na koji su prognozeri sada krenuli. Lomonosov je dao i dijagram nastanka grmljavina i objasnio njihovu pojavu razvojem vertikalnih strujanja u atmosferi. M.V. Lomonosov je takođe dao veliki doprinos instrumentalnoj meteorologiji. Izumio je i izgradio niz meteoroloških instrumenata originalnog dizajna: anemometar, morski zračni barometar (neosjetljiv na kretanje mora), "aerodromsku" mašinu - helikopter - za proučavanje gornjih slojeva atmosfere podizanjem meteoroloških instrumenata ( prvi svjetski prethodnik meteorografa i helikoptera).

Lomonosovljev sljedbenik u promicanju i organizovanju mreže stanica i Centralne opservatorije bio je V. N. Karazin (1810), osnivač Harkovskog univerziteta. Godine 1810. V.N. Karazin je caru Aleksandru I predstavio projekat kompletne organizacije mreže meteoroloških osmatranja, ukazujući na njihovu korist za nauku i praktični život. Bilo je još nekoliko tačaka na kojima su posmatranja obavljena na zadovoljavajući način: Abo, Astrahan, Varšava, Moskva, Pišminsk, Riga, Solikamsk, Ohotsk.

Ministarstvo narodnog obrazovanja je 1920-ih izdalo naredbu da se meteorološka osmatranja vrše na svim obrazovnim ustanovama u Rusiji, po uzoru na Univerzitet u Vilni, gdje su slična osmatranja organizirana ranije. Međutim, naredba ministarstva ostala je bez učinka, a tek 1832. godine, nakon njenog ponavljanja, počela je izgradnja stanica i izrada osmatranja.

Tridesetih godina, na inicijativu akademika Kupfera, uz finansijsku pomoć Rudarskog odeljenja, osnovane su magnetne meteorološke opservatorije u Sankt Peterburgu, Jekaterinburgu, Barnaulu, Nerčinsku, Bogoslovsku, Zlatoustu, Luganu; Istovremeno su izgrađene slične opservatorije u Moskvi, Kazanju, Tiflisu, Pekingu i na ostrvu Sitkha.

Godine 1849. u Sankt Peterburgu je organizovana Glavna fizička (danas Geofizička opservatorija A.I. Voeikova). Glavna fizička opservatorija je organizovala posmatranja na mreži stanica koristeći jedinstvenu metodologiju. Ova zapažanja su pažljivo provjerena, obrađena i objavljena. Hronike Glavne fizičke opservatorije stekle su svjetsku slavu i druge zemlje su ih prihvatile kao uzor.

Ubrzo nakon svog osnivanja, Glavna fizička opservatorija je zapravo koncentrisala u svoje ruke upravljanje svim osmatranjima i obradom materijala koji su stanice dostavljale; ali sa ograničenim brojem osoblja i za to izdvojenim sredstvima nije mogla značajnije proširiti broj stanica u prvom periodu svog postojanja. Godine 1856. uvedena je inovacija koja je značajno utjecala na točnost i brzinu predviđanja vremena - vremenski podaci s meteoroloških stanica počeli su se slati telegrafom u jedan centar.

13. januara (1. januara po starom stilu) 1872. počelo je redovno objavljivanje dnevnih vremenskih biltena u Glavnoj geofizičkoj opservatoriji u Sankt Peterburgu. Ovaj dan je sada prihvaćen kao zvanični datum za početak meteorološke službe u Rusiji. Za prvi vremenski izvještaj, nazvan „Dnevni meteorološki bilten“, korišteni su vremenski podaci primljeni telegrafom ne samo iz ruskih regija, već i od dvije strane meteorološke stanice. Broj meteoroloških stanica u Rusiji bio je: 1820-1835. broj stanica je bio oko 30; 1870. godine - 47; Godine 1880 - 114; 1890. godine - 4 21; godine 1894 - 624.

Većina stanica ruske meteorološke mreže uređena je i održavana o trošku pojedinih državnih ili privatnih institucija, kao što su: obrazovne ustanove, zemstva, železničke i fabričke uprave itd.; samo je relativno mali broj stanica opremljen instrumentima koje dobija besplatno od Glavne fizičke opservatorije. Kontingent posmatrača čine nastavnici obrazovnih ustanova, sveštenstvo, maloljetni zaposleni u ustanovama i sl., koji svoje vrijeme posvećuju besplatnom posmatranju.

Do početka 20. veka Rusija je bila na prvom mestu u svetu po tačnosti vremenske prognoze, imajući najširu mrežu meteoroloških stanica.

Na osnovu velikog broja zapažanja dobijenih iz mreže meteoroloških stanica, napisani su klasični radovi: K. S. Veselovsky „O klimi Rusije“ (1857), G. I. Wild „Temperatura vazduha u Ruskom carstvu“ (1881 -1882 gg.) , itd. Sredinom 19. veka objavljeno je delo M. F. Spaskog „O klimi Moskve“ (1847), koje objašnjava klimatske karakteristike kao rezultat borbe različitih vazdušnih masa i daleko je ispred meteorološke nauke u inostranstvu u termini metoda učenja. Krajem 19. i početkom 20. vijeka odvijale su se aktivnosti osnivača ruske klimatologije, najvećeg meteorologa A. I. Voeikova (1842-1916). Klasični rad A. I. Voeikova „Klima zemaljske kugle, posebno Rusije“ (1884) bio je prvi koji je pružio fizičko objašnjenje klime zemaljske kugle. Ovo djelo ni sada nije izgubilo na značaju. A. I. Voeikov je posvetio niz studija poljoprivrednoj meteorologiji, čiji je osnivač bio zajedno sa P. I. Brounovim (L852-1927), kao i mikroklimatologiji, klimatologiji letovališta itd. P. I. Brounov je bio organizator posebne mreže poljoprivrednih meteoroloških stanica.

Mreža domaćih meteoroloških stanica kontinuirano raste i razvija se. Lokalne mreže su dobile posebno veliki razvoj: Novorosijsk (organizator A.V. Klossovsky), Kijev-Pridneprovskaya (organizator P.I. Brounov), Harkovskaya (organizator N.D. Pilchikov) itd. Određene grane meteorologije postigle su ozbiljne uspjehe. U oblasti aerologije, potrebno je napomenuti prvi naučni let na balonu Ya. D. Zakharova (1804), masivne studije atmosfere pomoću balona koje su izvršili M. A. Rykachev i M. M. Pomortsev uz učešće D. I. Mendeljejeva.

U drugoj polovini 19. veka, D. I. Mendeljejev je mnogo radio na polju meteorologije. Posebno su ga zanimali visoki slojevi atmosfere. Smatrao je da je za ispravno predviđanje vremena apsolutno neophodno proučiti visoke slojeve atmosfere, gdje se, po njegovom mišljenju, “kreira vrijeme”. Mendeljejev je prvi ukazao na mogućnost proučavanja gornjih slojeva atmosfere podizanjem instrumenata na balone punjene vodonikom. Takođe je došao na ideju da napravi stratosferski balon sa hermetičkom gondolom. Osim toga, Mendeljejev je radio na pitanjima prijenosa vodene pare, na proučavanju odnosa između volumena plina i tlaka i temperature, i izumio je visokoprecizni diferencijalni plinski barometar, na ideji Sjevernog morskog puta. U blizini Sankt Peterburga, V. V. Kuznjecov i S. I. Savinov organizovali su porast meteorografa na zmajevima na samom kraju 19. veka. Mnogo je posla urađeno na polju aktinometrije. Nove aktinometrijske instrumente stvorili su O. D. Khvolson (1889) i V. A. Mikhelson (1905). S. I. Savinov i N. N. Kalitin uspješno su radili na polju teorijske i praktične aktinometrije. Važne teorijske radove u oblasti vremenske prognoze na prijelazu iz 20. stoljeća izveli su M. A. Rykachev, B. I. Sreznjevsky i P. I. Brounov, na primjer, o vezi između polja pritiska i brzine vjetra i o tipovima putanja ciklona. , na fizičkim osnovama razvoj i kretanje ciklona, ​​izalobarična metoda prognoze vremena itd. Početkom 20. vijeka radovi B.P. Multanovskog postavili su temelj za aktivan razvoj pitanja dugoročne prognoze vremena. V. N. Obolensky je postigao značajan uspjeh na polju proučavanja atmosferskog elektriciteta. Radovi A. I. Voeikova, G. N. Vysotsky, A. P. Tolsky doprinijeli su razvoju šumske meteorologije. Godine 1929. osnovan je Hidrometeorološki komitet pri Vijeću narodnih komesara SSSR-a, koji je objedinio proučavanje atmosfere i voda cijele teritorije SSSR-a, a kasnije je pretvoren u Glavnu direkciju hidrometeorološke službe pri Savjetu. ministara SSSR-a. U Lenjingradu, u Glavnoj geofizičkoj opservatoriji (GGO), formiran je centar za domaću klimatologiju, slijedeći tradiciju A. I. Voeikova. Glavna geofizička opservatorija davala je nacionalnoj privredi homogene podatke u dužem vremenskom periodu o pojedinim meteorološkim elementima, klimatski atlas i referentne knjige; Napredna škola za proučavanje:

dinamička meteorologija.

teorije ciklogeneze,

predračunavanje polja vazdušnog pritiska i temperature.

proučavanje mikroklime zaštićenih pojaseva, navodnjavanih zemljišta, proučavanje mrazeva itd.

Puštanje prve radiosonde 30. januara 1930. godine bila je prava revolucija u aerologiji. Ova istraživanja se nastavljaju u naše vrijeme u Centralnoj aerološkoj opservatoriji u Dolgoprudnom, blizu Moskve. Ovdje je stvoren niz novih instrumenata (radiosonda A-22), nova metodologija za proučavanje atmosfere, proučavanje turbulencije, itd. Odavde su obavljeni rekordni letovi sovjetskih balona, ​​proučavajući distribuciju meteoroloških elemenata u visokim slojevima. atmosfere, transformacije vazdušnih masa itd.

U sovjetsko vrijeme stvorena je doktrina o vazdušnim masama i frontovima, stvorena je metodologija vremenske prognoze i riješeni su drugi problemi sa sinoptičkom meteorologijom.

Aktivnosti Centralnog instituta za prognozu (CIP) posvećene su daljem poboljšanju vremenskih prognoza (kratkoročnih i dugoročnih). Pejzažna klasifikacija klime koju je stvorio L. S. Berg, dinamička klimatologija B. P. Alisova i složena metoda karakterizacije klime prema E. E. Fedorovu od globalnog su značaja.

Godine 1930. stvorena je mreža aeroloških stanica i počelo je sastavljanje prvih visinskih karata. Od 1960. vremenske prognoze počele su koristiti informacije primljene sa satelita. Ubrzo su prognostičari počeli da koriste vremenske lokatore i obrađuju podatke pomoću računara, što je značajno smanjilo vreme i poboljšalo verovatnoću vremenske prognoze.

U savremenom svijetu postoji globalni sistem praćenja kojim upravlja Svjetska meteorološka organizacija (WMO), koja je međuvladina organizacija Ujedinjenih naroda. Ovaj sistem obuhvata oko 10.000 zemaljskih stanica, 1.000 vazdušnih mernih stanica na kopnu i na brodovima, 100 lebdećih stanica i 600 plutača, 10 meteoroloških satelita koji se nalaze u polarnim i geostacionarnim orbitama. Globalni sistem prikuplja podatke na dobrovoljnoj osnovi sa više od 7.300 brodova, kao i oko 3.000 komercijalnih aviona, vršeći više od 70.000 dnevnih posmatranja. Koriste se podaci dobiveni od stotina meteoroloških radara nacionalnih meteoroloških službi, ujedinjenih regionalnom radarskom mrežom (na primjer, u zapadnoevropskim zemljama).

Do kraja dvadesetog veka, svetska meteorološka zajednica je postigla izuzetan uspeh. Takvi uspjesi uključuju:

· naučna dostignuća u razumevanju globalnih atmosferskih procesa i atmosferske dinamike, u matematičkom opisu zračenja koje dolazi sa Sunca, prenosa, refleksije, apsorpcije kratkotalasnog i dugotalasnog zračenja, procesa kondenzacije i isparavanja, topljenja/zamrzavanja padavina, mehanizmi miješanja vazdušnih masa, uključujući konvekciju i turbulenciju, procese interakcije sa kopnom i okeanom;

· razvoj u nizu zemalja globalnih, regionalnih i mezorazmjernih hidrodinamičkih numeričkih modela opšte atmosferske cirkulacije, koji omogućavaju predviđanje polja meteoroloških elemenata za 5-7 dana sa tačnošću prihvatljivom za mnoge potrošače;

· stvaranje u velikim meteorološkim centrima opremljenim moćnim računarima jedinstvenih tehnologija koje omogućavaju uvođenje ovih modela u operativnu praksu;

· stvaranje i organizacija kontinuiranog rada globalnih međunarodnih sistema osmatranja, telekomunikacija i obrade podataka, omogućavajući posmatranje vremena, prenos podataka osmatranja do meteoroloških centara i distribuciju proizvoda u prognostičke centre nacionalnih meteoroloških službi.

Atmosferski procesi nemaju nacionalne granice, pa je za njihovo proučavanje potrebna bliska saradnja naučnika iz svih zemalja. Međunarodna saradnja u oblasti meteorologije započela je u drugoj polovini 19. veka. Godine 1873. u Beču je održan Prvi međunarodni meteorološki kongres na kojem je odlučeno o objedinjavanju meteoroloških instrumenata i osmatranja i razmjeni informacija. Ovaj kongres je postavio temelje buduće Svjetske meteorološke organizacije (WMO). Drugi međunarodni meteorološki kongres odobrio je odluku o održavanju Međunarodne polarne godine (1882-1883), prve sveobuhvatne studije polarnih teritorija. U 1932-33, ovi radovi su nastavljeni (Druga međunarodna polarna godina). Ove godine posebna pažnja posvećena je proučavanju Arktika, koji se u to vrijeme smatrao „vremenskom kuhinjom“. Po prvi put, izum P.A.-a je korišten za proučavanje gornjih slojeva atmosfere. Molchanov radiosonde.

Potreba za standardizacijom osmatranja, razmjenom meteoroloških informacija, objedinjavanjem oblika operativnih službi sa meteorološkim informacijama i prognozama dovela je nakon Drugog svjetskog rata do zvaničnog stvaranja Svjetske meteorološke organizacije (WMO) – specijalizirane međuvladine agencije Ujedinjenih naroda. Najviše tijelo ove organizacije je Kongres, koji se sastaje svake četiri godine, i Izvršno vijeće koje čini 26 direktora nacionalnih meteoroloških ili hidrometeoroloških službi. SMO je integrisani sistem koji se sastoji od nacionalnih objekata i usluga koje su u vlasništvu pojedinih zemalja koje su članice SMO. Članice WMO-a će se, u skladu sa svojim mogućnostima, obavezati na dogovoreni okvir kako bi sve zemlje mogle imati koristi od zajedničkih napora. U okviru WMO-a stvorena je međunarodna prognostička industrija koju čine svjetski (WMC) i regionalni (RMC) meteorološki centri opremljeni savremenim sredstvima i tehnologijama o trošku zemalja koje su se dobrovoljno obavezale da upravljaju takvim centrima. Proizvodi svjetskih i regionalnih meteoroloških centara u obliku numeričkih analiza i prognoza meteoroloških polja dostupni su svim članicama SMO-a preko njihovih nacionalnih meteoroloških centara (NMC).

Najvažniji zadaci SMO su održavanje odgovarajućeg nivoa funkcionisanja Svjetske vremenske straže (WWW), koju su osnovala dva poznata meteorologa - V.A. Bugajev (SSSR) i G. Wexler (SAD), kao i Svjetske klime Program koji proučava promjene klime pod uticajem prirodnih i antropogenih faktora i moguće posljedice ovih promjena na život na Zemlji. Pod pokroviteljstvom SMO i na osnovu međunarodne saradnje, realizuju se veliki međunarodni programi koji imaju za cilj proučavanje posebnosti formiranja vremena u različitim regionima sveta. Tako je 1957-58. implementiran program Međunarodne geofizičke godine. Tokom ovog perioda, kompleksna istraživanja su obuhvatila čitavu planetu, a mnoga istraživanja koja su tada započela nastavljena su u narednim decenijama. Realizacija ovog programa postavila je niz problema koji su sintetizovani u najvećem međunarodnom projektu – Programu istraživanja globalnih atmosferskih procesa (PIGAP, 1978-1979). Ovaj program je uključivao najveće podprograme - Tropski, Polarni, Integrisana energija, Monsunski eksperimenti. Realizacija ovog programa podrazumijevala je korištenje najnovijih sistema za prikupljanje i obradu informacija, polarnih orbitalnih i geostacionarnih satelita, laboratorijskih aviona, balona, ​​plutajućih i stacionarnih plutača, te više od 30 istraživačkih plovila.

U drugoj polovini 20. stoljeća problemi zagađenja zraka i širenja nečistoća prirodnog i antropogenog porijekla dobijaju veliki značaj. U mnogim zemljama stvorene su posebne službe za praćenje stanja atmosferskog zraka, au Rusiji je ova služba stvorena pod vodstvom E.K. Fedorova i Yu.A. Izraela (Roshidromet).

Cjelokupni skup aktivnosti meteoroloških službi zemalja svijeta, koji trenutno uključuje i značajne količine informacija koje dolaze iz svemira i sa specijalizovanih satelita, može se smatrati globalnim praćenjem vremena i opšteg stanja atmosfere. Podaci ovog monitoringa su neprocjenjive informacije za ekologiju, a sam sistem monitoringa je prototip globalnih sistema monitoringa stanja pojedinih sfera Zemlje - hidrosfere, biosfere itd.

Temperatura, relativna vlažnost i brzina vazduha mjere se na visini od jednog metra od poda ili radne platforme za rad koji se obavlja sjedeći, a na visini od 1,5 metara za rad koji se obavlja stojeći.

Mjerenja se provode i na stalnim i na nestalnim radnim mjestima na njihovoj minimalnoj i maksimalnoj udaljenosti od izvora lokalne proizvodnje topline, hlađenja ili oslobađanja vlage.

Mjerenja mikroklime treba vršiti na početku, sredinom i krajem hladnog i toplog perioda godine najmanje 3 puta po smjeni (na početku, sredini i kraju).

U prostorijama s velikom gustinom radnih mjesta, u nedostatku izvora lokalne proizvodnje topline, hlađenja ili oslobađanja vlage, prostori za mjerenje temperature, relativne vlažnosti i brzine zraka ravnomjerno su raspoređeni po prostoriji.

3.1. Merenje temperature vazduha

Za mjerenje temperature zraka mogu se koristiti živini i alkoholni termometri. Međutim, ako postoji toplotno zračenje u proizvodnom području, očitanja konvencionalnih termometara ne odražavaju pravu temperaturu zraka. Uzimajući u obzir ovu okolnost, GOST 12.1.005-88 preporučuje upotrebu aspiracionih psihrometara za mjerenje temperature, posebno zato što proučavanje vremenskih uvjeta uključuje istovremeno određivanje vlažnosti zraka. Prilikom određivanja temperature zraka pomoću psihrometra, očitavanje se vrši pomoću termometra sa suhom žaruljom.

Ako u mjernim prostorima nema izvora zračeće topline, temperatura zraka se može mjeriti psihrometrom tipa PBU-1 (bez ventilatora), dnevnim i sedmičnim termografima i električnim termometrima.

Električni termometar ETP-M (slika 1) omogućava mjerenje temperature zraka u rasponu od -30°C do +120°C, pri čemu je granica mjerenja podijeljena u tri podopsega: I podopseg -30 – +20°C, II podopseg +20 – +70 °C, III podopseg +70 – +120°C.

Uređaj je mjerna jedinica i na nju je povezan senzor. Kao senzor se koristi poluvodički termistor.

Princip rada električnog termometra temelji se na promjeni električnog otpora termistorskog senzora kada se njegova temperatura promijeni.

U električnom kolu uređaja senzor-termistor je spojen na jedan od krakova balansiranog električnog mosta.” Kada se otpor termistora promijeni, zbog promjene njegove temperature, ravnoteža mosta se poremeti i kroz njegovu dijagonalu teče struja, zabilježena mikroampermetrom.

Vrijednost temperature se određuje korištenjem ovisnosti o kalibraciji.

Slika 1 – Prednja ploča električnog termometra ETP-M

Procedura za rad sa ETP-M uređajem je sljedeća:

a) senzor je povezan sa uređajem, koji mora biti u horizontalnom položaju tokom procesa merenja;

b) prekidač P2 postaviti traženi podopseg izmjerene temperature;

c) uključiti napon prekidača P3;

d) prekidač P1 postaviti na “Control” poziciju;

e) koristite dugme za “podešavanje napona” da poravnate iglu miliampermetra sa maksimumom skale (izbalansirajte električni most);

f) prekidač vrste rada – P1 postavljeno na poziciju "mjerenja";

g) očitati prema strelici na miliampermetarskoj skali;

h) odrediti temperaturu vazduha pomoću kalibracionog grafikona (slika 2).

Slika 2 - Grafikon za određivanje temperature

3.2. Određivanje vlažnosti vazduha

Za određivanje vlažnosti zraka koriste se različite vrste higrometara i psihrometara.

Higrometri– kosa i film, zasnovan na sposobnosti vlasi ili biološkog filma, zbog svoje higroskopnosti, da povećavaju veličinu u vlažnoj sredini i smanjuju u suvom okruženju. Povećanje ili smanjenje veličine dlake ili filma prenosi se kroz sistem poluga na strelicu koja se kreće duž skale. Nedostatak higrometara je što se osjetljivost dlake i filma vremenom smanjuje, pa se očitanja ovih uređaja moraju provjeriti pomoću aspiracionog psihrometra.

Merenje vlažnosti vazduha psihrometrima se zasniva na principu psihrometrije.

Princip psihrometrije je određivanje očitanja dva susjedna termometra, od kojih je rezervoar jednog prekriven navlaženom krpom. Vlaga koja impregnira tkaninu, isparavajući različitom brzinom u zavisnosti od vlažnosti i brzine vazduha, oduzima toplotu termometru, tako da su očitavanja mokrog termometra niža od onih na suvom. Na osnovu očitavanja suhih i mokrih termometara izračunava se relativna vlažnost zraka.

Assmannov aspiracijski psihrometar se sastoji od dva živina termometra sa skalom od 50°C. Rezervoar jednog od termometara je umotan u tanku tkaninu. Oba termometra su zatvorena u metalni okvir, a rezervoari termometara smešteni su u duple metalne navlake, što eliminiše uticaj toplotnog zračenja na očitavanja termometra. U glavu uređaja je postavljen ventilator sa satnim mehanizmom ili električnim pogonom koji konstantnom brzinom (oko 4 m/s) usisava vazduh pored rezervoara termometra.

Prisilna aspiracija vazduha tokom procesa merenja eliminiše uticaj pokretljivosti vazduha u proizvodnoj prostoriji i time povećava tačnost merenja.

Uređaj se koristi na sljedeći način: pomoću pipete navlažite omotač vlažnog termometra, držeći psihrometar okomito sa glavom prema gore kako bi se spriječilo izlivanje vode u rukave i glavu uređaja; okrenite mehanizam uređaja ključem dok se ne zaustavi ili uključite električni pogon na mrežu i postavite uređaj na točku koja se proučava. Nakon 3-5 minuta dok ventilator radi, vrši se odbrojavanje. Zabilježite očitanja suhog i mokrog termometra, a zatim prema posebnoj tablici 2 odrediti relativnu vlažnost.

Vrijednost apsolutne i relativne vlažnosti zraka može se odrediti proračunom pomoću formula 1 i 2.

Apsolutna vlažnost vazduha pri upotrebi aspiracionog psihrometra izračunava se pomoću formule:

(1)

A– apsolutna vlažnost, g/m 3

F 1 – najveća moguća masa vodene pare u gramima u vazduhu na temperaturi vlažnog termometra, g/m3;

0,5 – konstantni psihrometrijski koeficijent;

t WITH– očitavanje suhog termometra, °C;

t IN – očitavanje mokrog termometra, °C;

IN– barometarski pritisak, mm. rt. Art.;

755 – prosječni barometarski pritisak, mm. rt. Art.

Relativna vlažnost vazduha određena je formulom:

(2)

F 2 – najveća moguća masa vodene pare na temperaturi suhog termometra, g/m3.

Vrijednosti korištene u formulama 1 i 2 F 1 i F 2 se određuju iz tabele 1 .

Slika 3 Assmannov aspiracijski psihrometar

3.3. Merenje brzine vazduha

Za mjerenje brzine zraka koriste se anemometri različitih dizajna. Izbor tipa anemometra određuje se u zavisnosti od svrhe istraživanja i veličine izmjerene brzine zraka.

Vane anemometer ASO-3 (slika 4) omogućava mjerenje brzine zraka u rasponu od 1 do 10 m/s. Krilni anemometar ima veliku inerciju i počinje raditi kada se zrak kreće brzinom od oko 0,5 m/s. Pritisak koji stvaraju vazdušne struje manje brzine nije u stanju da savlada otpor trenja u osi radnog kola. Kada se radno kolo počne kretati na početku mjerenja, uređaj vam omogućava mjerenje brzina od 0,2 m/s.

Anemometar s lopaticama bilježi kretanje zraka kroz točak sa pločama (krilima). Od točka koji se okreće pod pritiskom vazduha, kretanje se prenosi sistemom zupčanika na ruke koje se kreću duž stepenastih točkića.

Uređaj ima tri točkića. Centralna velika kazaljka pokazuje jedinice i desetice, kazaljke na dva mala brojčanika pokazuju stotine i hiljade podjela. Na malim brojčanicima uzimaju se u obzir samo cijele podjele.

Brzina zraka se mjeri na sljedeći način: nakon snimanja početnog položaja kazaljki na brojčanicima - hiljade, stotine, jedinice, brojač se odvaja od radnog kola pomoću brave - poluge koja se nalazi sa strane uređaja. Zatim postavite uređaj u struju zraka tako da os rotacije radnog kola bude paralelna sa smjerom strujanja zraka. Nakon što propeler dostigne maksimalnu brzinu okretanjem brave unatrag, uključite strelice i u ovom trenutku označite vrijeme. Nakon 50-100 s. zaustavi brojač i štopericu, zabilježi novi položaj kazaljki. Podijelite razliku između konačnih očitavanja sa vremenom mjerenja. Zatim, koristeći kalibracioni grafikon (slika 1), odredite željenu brzinu vazduha. Da biste to učinili, nacrtajte broj jedinica skale u sekundi mjerenja na okomitoj osi i dobijte vrijednost brzine u m/s na horizontalnoj osi.

Mjerenje čašastim anemometrom MS-13

Čašasti anemometar je dizajniran za mjerenje prosječne brzine protoka zraka od I do 20 m/s.

Prijemnik vjetra anemometra je okretni kotač sa četiri čaše (slika 6). Inače, uređaj i princip rada su slični razmatranom anemometru s lopaticama. Anemometar se izlaže strujanju zraka jednu ili dvije minute. Brzina vjetra se određuje iz kalibracijskog grafikona priloženog na anemometar (slika 7).

Tabela 1 - Određivanje maksimalne vlažnosti u zavisnosti od temperature vazduha

Tabela 2 - Određivanje relativne vlažnosti

Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije

"Ruski državni hidrometeorološki univerzitet"

Tuapse

NASTAVNI PROGRAM RADA

disciplina "Metode i sredstva hidrometeoroloških mjerenja"

na smjeru (specijalitet) 020602 “Meteorologija”

Oblik studija redovni Blok disciplina OPDF

Tuapse

Program rada sastavljen je na osnovu Državnog obrazovnog standarda visokog stručnog obrazovanja i nastavnog plana i programa Filijale Ruskog državnog humanitarnog medicinskog univerziteta u Tuapseu, specijalnost (smjer) 020602 „Meteorologija“ na odsjeku za „Meteorologiju i upravljanje životnom sredinom“. ”.

Sastavljači programa rada

vanredni profesor, dr. __________________

(pozicija, akademsko zvanje, stepen) (potpis) ()

Program rada je odobren na sjednici Odjeljenja za meteorologiju i upravljanje životnom sredinom

Zapisnik sa sjednice broj ___ od “__”___ 20__ godine

Šef odjela

(potpis) ()

Dogovoreno sa naučno-metodološkom komisijom

Predsjednik naučno-metodološke komisije

"___"________20__ __________________

(potpis) ()

Izvod iz Državnog obrazovnog standarda visokog stručnog obrazovanja na smjeru obuke ovlaštenog specijaliste 020602 “Meteorologija”:

2. Uslovi za nivo savladanosti discipline

Kao rezultat izučavanja discipline, student mora

znati:

Teorija meteoroloških mjerenja i klasifikacija meteoroloških mjernih instrumenata;

Metode i sredstva za mjerenje meteoroloških parametara i atmosferskih parametara;

Oprema i metode za mjerenje parametara atmosferskih procesa;

Instrumenti i metode mjerenja;

Daljinski meteorološki instrumenti;

Osnovni principi projektovanja digitalnih mjernih instrumenata;

Informaciono-mjerni meteorološki sustavi i automatske meteorološke stanice;

Metode za prijenos meteoroloških informacija putem komunikacijskih kanala;

Alati i metode koje se koriste sa MSZ za meteorološka mjerenja.

biti u stanju:

Analizirati rad senzora i osjetljivih elemenata instrumenata i uređaja;

Razmotrite redosled kojim signal (meteoinformacija) prolazi od senzora do potrošača;

Procijeniti trendove u razvoju vremenskih instrumenata;

Provesti uporednu analizu senzora, instrumenata i uređaja;

Analizirati prednosti i nedostatke mjernih metoda i mjernih instrumenata.

imati vještine:

Pripremiti hidrometeorološke instrumente za mjerenja;

Vršiti (obavljati) mjerenja meteoroloških elemenata i parametara;

obraditi i dokumentovati rezultate mjerenja na utvrđeni način;

Pripremiti računovodstvenu i izvještajnu dokumentaciju za relevantne hidrometeorološke instrumente i opremu.

3. Raspored nastave po semestrima i tematskom planu discipline

Tabela 1

Raspodjela vrsta i sati nastave po semestrima

tabela 2

Tematski plan izučavanja discipline

4.1. Teorijski kurs

Tabela 3

Teorijski kurs

4.4. Kurs projekat (rad)

28. Analiza mogućnosti i karakteristika primjene mjerenja donje granice oblaka optičkim svjetlosnim lokatorima.

29. Analiza mogućnosti i karakteristika upotrebe mjerenja donje granice oblaka laserskim instrumentima.

30. Analiza mogućnosti i karakteristika upotrebe meteorološkog vizuelnog dometa (MVD) polarizujućim optičkim uređajima.

31. Analiza mogućnosti i karakteristika upotrebe meteorološkog optičkog dometa (MOD) transmizometrima RDV-3 i FI-1.

32. Analiza mogućnosti i karakteristika upotrebe MOD transmizometara FI-2, “Peleng-SF”.

33. Analiza mogućnosti i osobina korištenja meteorološkog opsega vidljivosti laserskim uređajima za raspršivanje naprijed i nazad.

34. Analiza mogućnosti i karakteristika upotrebe vizuelnog dometa leta.

35. Analiza mogućnosti i karakteristika upotrebe integrisanih radio-tehničkih aerodromskih meteoroloških stanica (KRAMS)

4.5. Samostalni rad studenata

Tabela 6

Program samostalnog rada studenata

5. Obrazovno-metodička podrška disciplini

Glavna literatura:

1. , Romanov i instalacije za meteorološka mjerenja na aerodromima. L.: Gidrometeoizdat, 1981. 295 pp.

2. , Oprema aerodroma Brylev i njen rad. Sankt Peterburg: Gidrometeoizdat, 2003. 592s.

3. , Larin, metode i tehnička sredstva posmatranja. L.: Gidrometeoizdat, 1984. 327 str.

4. , Storozhuk sredstvo hidrometeorološke službe. Sankt Peterburg-2005 283s.

5. Kachurin meteorološka mjerenja. L.: Gidrometeoizdat, 1985. 456 pp.

6. Sternzat instrumenti i mjerenja. L.: Gidrometeoizdat, 1978. 490s.

Dodatna literatura:

1. Kačurinova mjerenja aerofizičkih veličina. M.: Viša škola, 1967. 490 pp.

2. Internet resursi.

3. Priručnik o hidrometeorološkim instrumentima i instalacijama. L.: Gidrometeoizdat, 1971.

4. Fateev meteorološki instrumenti. L.: Gidrometeoizdat, 1975.

5. Zapažanja Janiszewskog. L.: Gidrometizdat, 1957.

U disciplini „Metode i sredstva hidrometeoroloških mjerenja“ nastavnim planom i programom su predviđene sljedeće vrste nastave: predavanja, vježbe (seminari), laboratorijske vježbe.

Predavanja su jedna od glavnih nastavnih metoda i moraju rješavati sljedeće zadatke:

· prezentacija najvažnijeg materijala programa kursa, koji pokriva glavne tačke;

· razvijanje potrebe učenika za samostalnim radom na nastavnoj i naučnoj literaturi.

Metodologija izvođenja predavanja zavisi od stepena izučavanja predmeta i nivoa opšte osposobljenosti studenata, oblik izvođenja zavisi od prirode teme i sadržaja gradiva.

Glavni zadatak svakog predavanja je da otkrije suštinu teme i analizira njene glavne odredbe. Preporučuje se da se na prvom predavanju studentima skrene pažnja na strukturu predmeta i njegovih dijelova, a zatim naznači početak svakog dijela, suštinu i njegove ciljeve, a nakon završetka prezentacije sumira ovaj dio po redu. da ga povežete sa sledećim.

Praktična lekcija- oblik organizovanja obrazovnog procesa koji ima za cilj učvršćivanje teorijskih znanja kroz diskusiju o primarnim izvorima i rešavanje konkretnih problema.

Ciljevi laboratorijske radionice najbolje se ostvaruju ako eksperimentu prethodi određeni pripremni vannastavni rad. Stoga nastavnik treba da podstiče ciljanu pripremu kod kuće.

Prije početka sljedećeg časa, nastavnik se mora uvjeriti da su učenici spremni za izvođenje laboratorijskih radova kroz kratak intervju i provjeriti da li učenici imaju pripremljene protokole rada.

Osim toga, na Internetu možete pronaći relevantne informacije o mnogim temama kursa. Plagijat je neprihvatljiv. Student mora prikupiti teorijske i činjenične podatke i primijeniti ih u rješavanju određenog problema.

Osnovni cilj seminara je razmatranje najsloženijih teorijskih pitanja predmeta, njihova metodološka i metodološka razrada. S tim u vezi, student mora biti pripremljen za kolektivnu raspravu o teorijskim i metodološkim pitanjima predmeta, što se postiže samostalnim proučavanjem obrađenog gradiva.

Osnovni cilj laboratorijskog rada je uspostavljanje bliskih veza između teorijskog predmeta i prakse. U pripremi za laboratorijski rad student mora proučiti teorijski materijal na temu laboratorijskog rada i pripremiti izvještaj o laboratorijskom radu.

6. Oblici i metode tekuće, srednje i završne kontrole

U skladu sa pravilnikom ogranka RGGMU u Tuapseu „O modularnom sistemu obuke“, koji je odobrio akademski savet ogranka 3. jula 2007. godine, protokol br. 15.