Основы метеорологии

Размещено на http://allbest.ru

1. Измерение атмосферного давления

давление атмосферный ветер измерение

Атмосфера, окружающая земной шар, оказывает давление на поверхность Земли и на все предметы, находящиеся над землей. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха, простирающегося до внешней периферии атмосферы.

1Атмосферное давление измеряется высотой ртутного столба в барометре, уравновешивающего это давление.

На МС при наблюдениях определяют следующие характеристики давления: -давление на уровне станции;

- давление, приведенное к уровню моря для станций, расположенных на высоте до 1000 м над уровнем моря;

- высоты изобарической поверхности, ближайший к уровню станции при высоте самой станции более 1000 м над уровнем моря;

- значения барометрической тенденции;

- характеристика барометрической тенденции.

Основной единицей измерения в системе СИ является гектопаскаль (гПа), но можно при необходимости применять миллибар (Мб) и миллиметр ртутного столба.

Высота изобарической поверхности определяется в геопотенциальных метрах.

2.Приборы для измерения атмосферного давления

На МС для измерения давления применяются следующие приборы:

- барометр станционный чашечный ртутный;

- безртутный барометр БРС-1;

- барограф метеорологический М-22АН.

Для специальных целей, а также для измерений в экспедиционных и полевых условий применяются барометры инспекторские и барометры-анероиды.

Инспекторский барометр служит для измерения величины давления в пределах от 570 до 1070 гПа. Он значительно прочнее станционных чашечных ртутных барометров и более удобен для траспортировки. Поэтому он применяется в качестве контрольного при инспекции на МС, для постоянных измерений на высокогорных станциях, в экспедиционных и других условиях.

3.Барометр, барограф. Устройство, установка, принцип действия

Барометр состоит из следующих основных частей:

- барометрической стеклянной трубки, запаянной с верхнего конца и заполенной под вакуумом очищенной ртутью;

- чашки, состоящей их трех свинчивающихся частей, средняя часть которой имеет диафрагму с отверстиями, предохраняющих трубку от попадания в нее воздуха; для сообщения барометра с наружным воздухом в крышке чашки имеется отверстие, закрываемое винтом;

- металлической оправы, на которой нанесена шкала.

В прорези оправы имеется подвижной индекс с нониусом, который перемещается с помощью кремальеры, на оправе укреплен термометр для определения температуры барометра, а сверху на нее навинчивается колпачок с кольцом для подвешивания его.

Барограф состоит из:

- блока мембранных анероидных коробок;

- передаточного механизма, состоящего из системы дуговых лекал с осями;

- регистрирующей части - стрелки с пером и барабана с часовым механизмом;

- корпуса, состоящего из основания и откидной крышки.

При увеличении атмосферного давления гофрированные коробки сжимаются, столбик коробок укорачивается, перемещается верхний

свободный конец столбика и вместе с ним стрелка с пером вверх. При уменьшении давления происходит обратная картина. По записи на диаграммном бланке определяется характеристика и величина барометрической тенденции.

При производстве наблюдений должны соблюдаться следующие условия:

- барометр должен быть повешен вертикально в служебном помещении станции в барометрическом шкафчике, укрепленном на капитальной стене, а барограф - горизонтально на специальной полке;

- барометр должен висеть свободно, не касаясь чашкой стенок шкафчика;

- температура воздуха в помещении станции должно поддерживаться близкой к нормальной;

- винт для сообщения чашки барометра с атмосферой должен быть отвинчен на один - два оборота;

- под чашкой барометра следует установить керамический или стеклянный сосуд для сбора ртути;

- часовой механизм барографа заводится регулярно один раз в неделю и также меняется диаграммный бланк.

Для вычисления атмосферного давлении на уровне моря к атмосферному давлению на уровне станции прибавляется поправка, которая находится по таблицам, рассчитанным для каждой станции.

Высота изобарической поверхности над уровнем станции в

геопотенциальных метрах определяется по таблицам, атмосферно

давлению и виртуальной температуре на уровне станции. К полученному значению прибавляется высота станции над уровнем моря и результат переводится в геопотенциальные метры по таблице.

4.Поправки к показаниям барометра, их физическая сущность

Нормальным атмосферным давлением называется давление, равное весу столба ртути высотой 760 мм при температуре 0⁰ С на уровне моря и широте 45⁰ . Поэтому в отсчет по барометру вводится постоянная поправка и поправка на приведение показаний барометра к температуре 0⁰ С; в отсчет по термометру вводится сертификационная поправка.

Постоянная поправка представляет собой сумму инструментальной поправки и поправки на приведение показаний барометра к нормальной силе тяжести, зависящей от географической широты и высоты станции над уровнем моря. Поправка на приведение показаний барометра к температуре 0⁰С определяется по таблице.

5.Какие приборы используются для измерения давления

Ответ: На МС для измерения давления применяются следующие приборы:

- барометр станционный чашечный ртутный;

- безртутный барометр БРС-1;

- барограф метеорологический М-22АН.

Для специальных целей, а также для измерений в экспедиционных и полевых условий применяются барометры инспекторские и барометры-анероиды.

6.Чем отличается инспекторский барометр от станционного

Ответ: Инспекторский барометр служит для измерения величины давления в пределах от 570 до 1070 гПа. Он значительно прочнее станционных чашечных ртутных барометров и более удобен для траспортировки. Поэтому он применяется в качестве контрольного при инспекции на МС, для постоянных измерений на высокогорных станциях, в экспедиционных и других условиях.

7.Для чего нужен на МС барограф

Ответ №3 Барограф на МС нужен для измерения атмосферного давления

8.Правила установки барометра и барографа на МС

При производстве наблюдений должны соблюдаться следующие условия:

- барометр должен быть повешен вертикально в служебном помещении станции в барометрическом шкафчике, укрепленном на капитальной стене, а барограф - горизонтально на специальной полке;

- барометр должен висеть свободно, не касаясь чашкой стенок шкафчика;

- температура воздуха в помещении станции должно поддерживаться близкой к нормальной;

- винт для сообщения чашки барометра с атмосферой должен быть отвинчен на один - два оборота;

- под чашкой барометра следует установить керамический или стеклянный сосуд для сбора ртути;

- часовой механизм барографа заводится регулярно один раз в неделю и также меняется диаграммный бланк.

Для вычисления атмосферного давлении на уровне моря к атмосферному давлению на уровне станции прибавляется поправка, которая находится по таблицам, рассчитанным для каждой станции.

Высота изобарической поверхности над уровнем станции в

геопотенциальных метрах определяется по таблицам, атмосферно

давлению и виртуальной температуре на уровне станции. К полученному значению прибавляется высота станции над уровнем моря и результат переводится в геопотенциальные метры по таблице.

9.Какие поправки вводятся в показания барометра

Ответ №5 Нормальным атмосферным давлением называется давление, равное весу столба ртути высотой 760 мм при температуре 0⁰ С на уровне моря и широте 45⁰ . Поэтому в отсчет по барометру вводится постоянная поправка и поправка на приведение показаний барометра к температуре 0⁰ С; в отсчет по термометру вводится сертификационная поправка.

Постоянная поправка представляет собой сумму инструментальной поправки и поправки на приведение показаний барометра к нормальной силе тяжести, зависящей от географической широты и высоты станции над уровнем моря. Поправка на приведение показаний барометра к температуре 0⁰С определяется по таблице.

10. Измерение характеристик ветра

Ветер представляет собой горизонтальное перемещение воздушных масс относительно земной поверхности, характеризуемое в основном двумя величинами:

направлением (той точкой горизонта, откуда дует ветер) и скоростью. Ветер возникает вследствие неодинаковости атмосферного давления в разных точках атмосферы.

При наблюдениях на МС определяют следующие характеристики ветра:

- среднюю скорость ветра в м/с;

- среднее направление ветра, т.е угловой градус или румб;

- максимальную скорость ветра в срок, скорость ветра при порывах, м/с;

- максимальную скорость ветра между сроками наблюдений, максимальный порыв за 3 часа, м/с.

Измерение скорости ветра основано на применении вращающегося анемометра с автоматическим определением средней и максимальной скорости ветра; измерениенаправления ветра определяется по положению флюгарки, устанавливающейся в потоке под действием самого потока воздуха. Допускается применять для измерения скорости ветра флюгер с плоской доской, отклоняющейся под влиянием потока на угол,пропорциональный скорости потока.

11. Анеморумбометр сетевой

При производстве наблюдений за ветром используется анеморумбометр сетевой, который обеспечивает автоматическое измерение средней скорости ветра за 10 минут с заблаговременностью включения не менее 10 минут до начала измерений.

Анеморумбометр состоит из блока датчиков скорости и направления ветра, измерительного пульта и блока питания.

Измерительные преобразователи скорости и направления ветра сконструированы в виде одного блока датчиков, состоящего из горизонтального обтекаемого корпуса, задняя часть которого кончается хвостовым оперением - флюгаркой. Корпус преобразователя вместе с наружной трубой свободно вращается вокруг вертикальной стойки.

В передней части горизонтального корпуса находится воздушный винт, который устанавливается по направлению воздушного потока при помощи флюгарки так, чтобы плоскость вращения винта была всегда перпендикулярна направлению потока.

Измерительный пульт представляет собой настольный прибор, на лицевой панели которого размещены: световое табло, на котором высвечивается значение измеряемой скорости ветра; клавиши «Vмакс», «Vсредн» и «Vмгм» для включения измерения скоростей ветра; клавиша «Vмакс.сброс» для сброса зафиксированного значения максимальной скорости ветра; клавиши 2, 10 и «Vсредн.вкл» для включения осреднения

рости ветра за интервал времени, установленный клавишами 2 или 10 минут; лампочка «Измерение»; ручка «Упреждение» для установки промежутка времени, через который начнется измерение средней скорости ветра; тумблер «Питание» для включения прибора; два индикатора; клавиша «Измер.направления» для регистрации направления ветра.

12.Флюгер станционный

При отсутствии на станции сетевого питания измерение скорости и направления ветра производится по комплекту флюгеров: флюгер с легкой доской для измерения скорости ветра от 0 до 10 м/с и флюгер с тяжелой доской от 10 до 40 м/с.

Флюгер состоит из подвижного вертикального стержня с укрепленными на нем штифтами-указателями направления ветра и надетой на него подвижной части в виде трубки, на которой смонтированы флюгарка и указатель скорости.

Флюгарка состоит из двух лопастей, расположенных под углом друг к другу, из противовеса-указателя, укрепленных на трубке. На нижнюю утолщенную часть неподвижного стержня флюгера надета втулка с восемью ввинченными в нее металлическими штифтами, предназначенными для определения положения противовеса флюгарки относительно горизонт. К штифту, обращенному на север, прикреплена металлическая буква С или N.

Указатель скорости ветра укреплен на верхней части трубки и состоит из металлической пластины-доски и рамки с сектором, на котором находятся восемь штифтов для определения скорости ветра. Доска может свободно колебаться около горизонтальной оси рамки.

Доска флюгера имеет длину 300 мм, ширину 150 мм. По массе различают легкую (200 г) и тяжелую (800 г)доски.

13.Другие приборы для определения характеристик ветра

Анемометр АРИ-49

Анемометр ручной индукционный предназначен для определения скорости в полевых условиях в пределах от 2 до 30 м/с на уровне установки

прибора. Прибор сохраняет работоспособность в диапазоне температур от -40 до +45гр.

Действие индукционного анемометра основано на принципе измерения угловой скорости вращения трехчашечной метеорологической вертушки методом электрического индукционного тахометра.

Анемометр ручной состоит из: чувствительного элемента, воспринимающего скорость ветра, индукционного тахометра и корпуса прибора.

Чувствительным элементом служит вертушка, состоящая из трех чашек, закрепленных при помощи стрежней на втулке, насаженной на ось, которая вращается на шарикоподшипниках.

Под воздействием ветра вертушка вместе с осью вращается. Укрепленная на оси магнитная система создает при этом вращающееся магнитное поле, вызывающее в металлическом колпачке вихревые токи, вызывающие отклонение стрелки анемометра.

Перед снятием отсчета по прибору необходимо сделать выдержку в течение 10-15 сек., чтобы вертушка приняла скорость вращения, соответствующую скорости ветра.

Анемометр МС-13

Анемометр ручной служит для определения средней скорости ветра за некоторый промежуток времени, в пределах от 1 до 20 м/с.

Чувствительным элементом прибора является крестовина с 4-мя чашками, укрепленная на оси, которая вместе с крестовиной легко вращается в подшипниках. Крестовина защищена рамкой от механических повреждений.

Анемометр имеет счетный механизм, показывающий число оборотов крестовины, для счета оборотов которой имеется три циферблата со стрелками: большая стрелка указывает единицы и десятки оборотов, маленькие - сотни и тысячи. В нижней части прибора находится рычажок-арретир для включения и выключения счетчика анемометра.

Для определения скорости ветра за определенный промежуток времени необходимо: перед включением прибора снять отсчет с циферблата, включить прибор на нужный момент времени, после прохождения которого выключить прибор и отсчитать количество оборотов по циферблату. Разницу оборотов необходимо разделить на время и по специальной таблице определить скорость ветра.

1. Что такое ветер?

2. Какие характеристики ветра определяются на МС?

3. При каких условиях необходимо использовать флюгер?

4. Для чего используются анемометры АРИ-49 и МС-13?

Ответ №1 Ветер - это движение воздуха относительно земной поверхности. Причина возникновения ветра - неравномерное распределение атмосферного давления. Характеристики ветра: скорость, направление. Все это мы ежедневно слышим в прогнозах погоды. От силы ветра зависит его воздействие на нас и наше существование. Ветер силой выше 20 метров в секунду называется ураганным и способен причинить разрушения.

Ответ №2 При наблюдениях на МС определяют следующие характеристики ветра:

- среднюю скорость ветра в м/с;

- среднее направление ветра, т.е угловой градус или румб;

- максимальную скорость ветра в срок, скорость ветра при порывах, м/с;

- максимальную скорость ветра между сроками наблюдений, максимальный порыв за 3 часа, м/с.

Измерение скорости ветра основано на применении вращающегося анемометра с автоматическим определением средней и максимальной скорости ветра; измерениенаправления ветра определяется по положению флюгарки, устанавливающейся в потоке под действием самого потока воздуха. Допускается применять для измерения скорости ветра флюгер с плоской доской, отклоняющейся под влиянием потока на угол,пропорциональный скорости потока.

Ответ №3

При отсутствии на станции сетевого питания измерение скорости и направления ветра производится по комплекту флюгеров: флюгер с легкой доской для измерения скорости ветра от 0 до 10 м/с и флюгер с тяжелой доской от 10 до 40 м/с.

Ответ №4

Анемометр ручной служит для определения средней скорости ветра за некоторый промежуток времени, в пределах от 1 до 20 м/с.

Размещено на Allbest.ru