Измерение метеопараметров – одна из важнейших прикладных научных задач.
На нашем сайте Вы можете найти профессиональное метеорологическое оборудование как для общих мониторинговых задач, так и для измерения узкоспециализированных параметров среды.
В данной публикации мы хотим поговорить об основных метеопараметрах и наблюдении за ними.
Если же Вам необходимо запросить коммерческое предложение – просто отправьте запрос нам на почту.
Измерение метеопараметров — что определяет погоду?
Как основное определение, погода – это состояние атмосферы, точнее, ее самого нижнего слоя, тропосферы. Но является ли погода просто уровнем осадков или температурой воздуха?
На самом деле погода состоит из множества параметров, включая температуру воздуха, атмосферное (барометрическое) давление, влажность, уровень осадков, солнечную радиацию и параметры ветра. Каждый из этих факторов можно измерить с помощью специализированного оборудования и использовать эти данные для различных целей. Однако воздействие отдельных погодных факторов не остается исключительно в атмосфере. Погодные элементы образуют цепную реакцию, приводящую к значительным изменениям практически во всех областях жизни.
Например, температура, давление и влажность могут взаимодействовать между собой, образуя облачный покров. Эти облака, в свою очередь, могут уменьшить доступное для растений солнечное излучение; или они могут увеличить количество осадков, которые могут стекать в водоемы и, в случае интенсивных/экстремальных событий, возможно, приводить к наводнению. Аналогичным образом, отсутствие осадков влияет на погодные условия, но оно также влияет на влажность почвы и уровень воды и может привести к появлению засухи.
Высокие температуры, помимо нагрева воздуха, могут также увеличить теплопередачу в местные водоемы и увеличить испарение, повлиять на жизнь гидробионтов и загрязнение воды. Высокие температуры также могут повлиять на энергетический баланс среды или на тепловой комфорт в городах. В конечном счете, это может оказывать значительное влияние на жизнь людей в городской среде.
Скорость и направление ветра могут указывать на приближение фронта к данному региону или могут создавать волны и способствовать перемешиванию стратифицированной толщи воды в водоемах.
Таким образом, в целом условия окружающей среды, создаваемые различными погодными параметрами, оказывают влияние на всю окружающую экосистему.
Измерение метеопараметров позволяет получить исходные данные об окружающей среде, а также может предоставить ценную информацию, которую можно использовать, например, для объяснения или прогнозирования погодных явлений, а также для отслеживания наиболее благоприятных периодов для различных видов человеческой деятельности или безопасности отдыха.
Атмосферные условия и основные метеорологические параметры
Что касается масштаба атмосферы Земли, атмосферных процессов и условий, наше восприятие естественным образом предвзято из-за относительно небольшого масштаба человеческой жизни и обычно поверхностной точки зрения. На самом деле в атмосфере есть два совершенно разных масштаба: горизонтальный и вертикальный. По горизонтали атмосфера намного больше, чем мы можем воспринимать из точки на поверхности Земли, порядка десятков тысяч километров. По вертикали, напротив, масштаб атмосферы намного меньше, но он очень сильно влияет на условия, в которых мы живем. Поскольку большая часть материи атмосферы сжата в тонкий слой, покрывающий поверхность Земли, распределение, например, температуры, влажности и других свойств сильно анизотропно, в том смысле, что их общие вертикальные и горизонтальные градиенты сильно различаются; например, вертикальные градиенты всегда будут больше.
Стандартные измеряемые погодные параметры включают в себя:
- Температура воздуха;
- Влажность (интервальные значения относительной влажности, абсолютная влажность);
- Точка росы;
- Атмосферное давление и плотность воздуха;
- Параметры скорости и направления ветра;
- Количественные показатели облачного покрова, высота и нижняя граница облаков;
- Интенсивность, тип и количество осадков;
- Испарение;
- Снег и мороз: глубина промерзания, количество талого снега, количество свежего снега, глубина снега, водный эквивалент снега, плотность снега;
- Солнечная радиация (рассеянная, прямая, общая);
- Различные дополнительные метеорологические параметры – геопотенциальная высота, коэффициент смешивания водяного пара и пр.
Солнечное излучение
Солнечная радиация — это лучистая (электромагнитная) энергия солнца. Она обеспечивает свет и тепло для Земли и энергию для фотосинтеза растений. Три основных диапазона спектра солнечного излучения — это ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный. Из света, который достигает поверхности Земли, инфракрасное излучение составляет около 50%, в то время как видимый свет занимает примерно 42% от всего излучения. Ультрафиолетовое излучение составляет чуть более 8% от общей солнечной радиации. Каждый из этих диапазонов оказывает различное воздействие на окружающую среду.
Солнечный свет нагревает Землю, океаны и атмосферу в основном посредством инфракрасного излучения. И вода, и земля отражают часть этого излучения, нагревая атмосферу или другие объекты, контактирующие с поверхностью. Чем темнее объект или поверхность, тем быстрее они поглощают свет и тепло.
Скорость и направление ветра
Ветер – очень изменчивая переменная как по направлению, так и по времени, что связано с атмосферной турбулентностью. Измерение метеопараметров ветра осуществляется с помощью специальных приборов – анемометров, оптимизированных для регистрации быстро меняющихся параметров.
Обычно специалистами оценивается только горизонтальная составляющая ветра, поскольку сплющенная форма атмосферы гарантирует, что горизонтальные скорости ветра обычно намного больше, чем вертикальные и являются превалирующим фактором.
В рутинных наблюдениях десятиминутные средние значения вместе с максимальными скоростями порывов используются для определения скорости ветра у поверхности земли. Сила ветра у поверхности и его влияние на сушу можно классифицировать по шкале Бофорта.
Температура воздуха
Температура воздуха косвенно зависит от солнечной радиации. Хотя сам воздух не поглощает инфракрасное излучение, он получает тепло от нагретой поверхности Земли. Этот эффект происходит посредством теплопроводности и конвекции.
Сам воздух является плохим проводником тепла, поэтому конвекция, т.е. подъем и падение соответственно теплых и холодных слоев воздуха, нагревает остальную часть атмосферы, которая не находится в контакте с поверхностью. По мере того, как более теплый воздух поднимается, более холодный воздух опускается к поверхности, где он продолжает процесс конвекции.
Поверхность Земли также отражает часть инфракрасного излучения обратно в атмосферу. Это отраженное излучение может быть захвачено и поглощено газами в атмосфере или повторно излучено обратно на Землю. Этот процесс называется парниковым эффектом. Без парникового эффекта средняя температура поверхности Земли составляла бы около -18°C вместо нынешних +18°C.
Сегодня актуальной повесткой является мониторинг глобального потепления, непосредственно связанного с парниковым эффектом.
Температура воды
Инфракрасный свет от Солнца поглощается водоемами и преобразуется в тепловую энергию. Это низкоэнергетическое излучение возбуждает электроны и нагревает верхний слой воды. Почти все инфракрасное излучение (около 90%) поглощается в пределах первого метра водной толщи, вблизи поверхности. Затем это тепло переносится на большие глубины посредством движения ветра и конвекции уже водных слоев. Хотя тепло медленно переносится по всей водной толще, оно часто не достигает дна. Это происходит из-за стратификации водной толщи.
В океане и даже многих озерах вода может стратифицироваться или образовывать отдельные слои воды. Эти слои отличаются своей температурой, плотностью и часто разной концентрацией растворенных веществ (таких как минералы или кислород). Различные слои воды разделены значительными температурными градиентами, известными как термоклины. Даже при наличии конвекции и ветра большей части солнечного тепла трудно преодолеть эти барьеры. Вместо этого самые нижние слои воды будут оставаться при низких температурах, в то время как температура поверхностной воды будет колебаться как в течение суток (ежедневно), так и в зависимости от сезона.
Как осуществляется измерение метеопараметров?
Наиболее распространенные систематические измерения атмосферных переменных включают температуру, влажность, ветер, давление и осадки. Из многих других типов наблюдений, которые можно было бы упомянуть, наиболее значимыми являются измерения солнечной и земной радиации.
vСегодня достижения науки и техники позволяют собирать подробные данные с использованием множества современных измерительных приборов, предоставляя целый ряд инновационных приборов и датчиков, которые меняют традиционные подходы к измерениям на основе инструментов.
Различные сети наблюдения в настоящее время обеспечивают массивы данных разного характера. Они включают в себя наземные, аэрологические и спутниковые сети.
Наземная сеть – это обычная сеть мониторинга, состоящая из наземных станций, которые обеспечивают измерение стандартных параметров погоды.
Аэрогеологическая сеть предусматривает наблюдения за ветром, температурой, относительной влажностью и давлением воздуха с помощью радиозондов (свободно летающими шарами, выпускаемыми с аэрологических станций). Во время полета данные отправляются по радио на наземную станцию, а положение зонда отслеживается автоматическим радаром.
Метеорологические спутники являются решением для электромагнитного сканирования атмосферы, пассивного или активного.
Заказать оборудование для мониторинга метеопараметров от компании Lufft
Вы можете заказать любое необходимо метеооборудование, представленное на нашем сайте, позвонив на по телефону +7 (931) 003-5903 или написав на корпоративную почту vopros@lufft.com.ru. Не важно, какой именно тип связи Вы выберите, наши сотрудники дадут обратную связь в самые сжатые сроки. Время работы офиса — с 9.00 до 18.00 в будние дни.
Мы поставляем оборудование во все регионы Российской Федерации.
