Климатология с основами метеорологии. Метеонаблюдения и метеорологические приборы

1. Метеонаблюдения и метеорологические приборы

2. Система метеонаблюдений

Основной метод в метеорологии – наблюдения за физическими
процессами, происходящими в атмосфере и на земной поверхности,
которые регулярно проводятся на метеорологических станциях и постах, а
также с помощью метеорологических спутников, ракет, радиозондов и т.п.
В Российской Федерации метеостанции объединены в единую сеть,
подчиненную Федеральной службе по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды (Росгидромет). В свою очередь, деятельность
метеорологических служб различных государств координирует Всемирная
метеорологическая организация (ВМО).
Целью метеорологических наблюдений является получение сведений о
погоде, необходимых для нормальной деятельности отдельных организаций
и целых отраслей экономики, составления метеорологических прогнозов,
предупреждения о неблагоприятных и опасных атмосферных явлениях, а
также для накопления и обобщения данных о многолетнем режиме погоды
(т.е. о климате) отдельных территорий и Земли в целом.
Для обеспечения возможности сопоставления данных, поступающих с разных
метеостанций, повсюду применяются однотипные приборы, единые
методы и сроки наблюдений. На станциях, входящих в метеорологическую
сеть России, основные наблюдения производятся по общей программе
ежедневно в 000, 300, 600, 900, 1200, 1500, 1800 и 2100 по московскому декретному
времени.

3. Метеорологическая станция

– учреждение, которое осуществляет регулярные наблюдения за
физическим состоянием атмосферы и атмосферными процессами.
Оборудована метеорологической площадкой,
на которой установлены основные приборы,
служащие для наблюдений, или их выносные
датчики. Кроме того, метеостанция включает
здания, в которых устанавливаются приборы
измерения
атмосферного
давления
и
автоматические регистраторы показаний наружных
датчиков,
ведется
обработка
результатов
наблюдений.
Метеостанция должна располагаться на открытом и типичном для окружающей
местности участке, на удалении от крупных препятствий, резких изломов рельефа
местности и водных объектов, способных оказать влияние на показания приборов.

4. Российская спутниковая система гидрометеорологических наблюдений

Включает следующие космические аппараты:
• Метеор-М № 1, запущен 17.09.2009 г. Метеор-М №
2, запущен 08.06.2014 г. Аппараты находится на
круговой солнечно-синхронной орбите высотой 832
км, наклонение орбиты – 98,1°. Основное
назначение – получение гидрометеорологической и
гелиогеофизической информации в планетарном
масштабе. В состав бортовой аппаратуры входят:
– Спектрозональные
оптические
приборы
видимого и ИК диапазонов (КМСС, МСУ-МР), 3 и 6
спектральных каналов, полоса захвата – 1000 км,
разрешение − до 60 м;
– Радиолокационный комплекс (БРЛК), позволяющий получать изображения вне
зависимости от погодных условий, полоса съемки – не менее 450 км;
– Радиометрическая аппаратура СВЧ диапазона для температурно-влажностного
зондирования атмосферы (МТВЗА);
– Гелиогеофизический аппаратурный комплекс (ГГАК-М), объединяющий пять
приборов для изучения излучений широкого энергетического спектра.
• Электро-Л № 1, запущен 20.01.2011 г. – геостационарный
гидрометеорологический спутник для оперативного получения
изображений облачности и подстилающей поверхности Земли,
проведения гелиогеофизических измерений. Обеспечивает
многозональную съемку в видимом и ИК диапазонах
разрешением 1 км и 4 км соответственно. Аппарат находится на
геостационарной орбите высотой 36 тыс. км, точка стояния – 76°
в.д. Штатная периодичность съемки – 30 минут. В случае
наблюдения стихийных явлений периодичность съемки (по
командам с Земли) может быть доведена до 10 – 15 мин.

5. Программа наблюдений на метеостанциях основного типа

Продолжительность солнечного сияния;
Температура на поверхности почвы и ее изменение с глубиной;
Температура воздуха;
Влажность воздуха;
Атмосферное давление;
Скорость и направление ветра;
Облачность и типы облаков, высота нижней границы облаков,
скорость и направление их движения;
Количество осадков, выпавших из облаков, их типы (дождь,
морось, снег и пр.);
Высота и плотность снежного покрова
Наличие и интенсивность осадков, образующихся на земной
поверхности и на предметах (роса, иней, гололед и др.);
Горизонтальная видимость;
Различные метеоявления (туман, смог, метель, шквал, смерч,
мгла, пыльная буря, гроза и др.).

6. Актинометр

• Название прибора: Актинометр
термоэлектрический СавиноваЯнишевского
• Назначение: Измерение интенсивности
прямой солнечной радиации
• Принимающее устройство:
Зачерненный диск из серебряной
фольги с прикрепленными к нему
спаями звездообразной термобатареи
(1)
• Принцип действия: В месте спая двух
различных проводников термобатареи,
имеющих разную температуру,
возникает электрический ток, который
измеряют с помощью гальванометра.

7. Пиранометр

• Название прибора: Пиранометр
Янишевского
• Назначение: Измерение интенсивности
суммарной и рассеянной солнечной
радиации
• Принимающее устройство: Квадратная
термобатарея (1), спаи которой с
поверхности покрыты черной и белой
краской (сажей и магнезией) в
шахматном порядке
• Принцип действия: В месте спая двух
различных проводников термобатареи,
имеющих разную температуру,
возникает электрический ток, который
измеряют с помощью гальванометра.

8. Альбедометр

• Название прибора: Походный
альбедометр
• Назначение: Измерение
интенсивности отраженной
солнечной радиации
• Принимающее устройство:
Квадратная термобатарея (1), спаи
которой с поверхности покрыты
черной и белой краской (сажей и
магнезией) в шахматном порядке
• Принцип действия: В месте спая двух
различных проводников
термобатареи, имеющих разную
температуру, возникает
электрический ток, который измеряют
с помощью гальванометра.

9. Термоэлектрический балансомер

• Название прибора:
Термоэлектрический балансомер
Янишевского
• Назначение: Измерение
интенсивности радиационного
баланса деятельной поверхности
• Принимающее устройство: Две
одинаковые зачерненные пластинки
из медной фольги (1, 2) с
прикрепленными к их внутренним
сторонам термобатареями (3)
• Принцип действия: В месте спая двух
различных проводников
термобатареи, имеющих разную
температуру, возникает
электрический ток, который измеряют
с помощью гальванометра.

10. Гелиограф

• Название прибора: Гелиограф
Кемпбелла-Стокса
• Назначение: Определение
продолжительности солнечного
сияния
• Принимающее устройство:
стеклянный шар (1) и бумажная
лента (2)
• Принцип действия: Солнечные
лучи, проходя через стеклянный
шар (1), фокусируются на
расположенной за ним бумажной
ленте (2) и оставляют на ней
прожог.

11. Психрометр

Название
психрометр
Назначение: Определение температуры и
влажности воздуха на метеостанции
Принимающее
устройство:
Два
одинаковых термометра, один из которых
«сухой» (1), а резервуар другого,
«смоченного» (2), обернут батистом ,
конец которого опущен в стаканчик с
дистиллированной водой; термометры
устанавливаются в психрометрической
будке (3).
Принцип
действия:
Испарение
с
поверхности смоченного термометра
сопровождается поглощением энергии, а
поэтому его показания ниже, чем
показания сухого термометра. Чем
меньше водяного пара в воздухе, тем
интенсивнее происходит испарение с
поверхности смоченного термометра, и
тем больше разница в показаниях между
ним и сухим термометром.
прибора:
Станционный
3

12. Психрометр

• Название прибора: Аспирационный
психрометр Ассмана
• Назначение: Определение температуры и
влажности воздуха в походных условиях
• Принимающее устройство: Два одинаковых
термометра, один из которых «сухой» (1), а
резервуар другого, «смоченного» (2), обернут
батистом и во время наблюдений
смачивается
• Принцип действия: Испарение с поверхности
смоченного термометра сопровождается
поглощением энергии, а поэтому его
показания ниже, чем показания сухого
термометра. Чем меньше водяного пара в
воздухе, тем интенсивнее происходит
испарение с поверхности смоченного
термометра, и тем больше разница в
показаниях между ним и сухим термометром.

13. Гигрограф

• Название прибора: Гигрограф
• Назначение: Непрерывная
запись хода влажности воздуха
• Принимающее устройство:
Пучок обезжиренных волос (1)
• Принцип действия: При
увеличении влажности воздуха
пучок волос (1) удлиняется, а
при уменьшении влажности
укорачивается, приводя в
движение соединенную с ним
стрелку (2), которая чертит
линию на вращающемся
барабане (3).

14. Термограф

• Название прибора: Термограф
• Назначение: Непрерывная запись
хода температуры воздуха
• Принимающее устройство: Изогнутая
биметаллическая пластина (1)
• Принцип действия: При изменении
температуры воздуха верхняя и
нижняя части биметаллической
пластины (1) нагреваются или
охлаждаются, а следовательно,
расширяются или сужаются
неодинаково. В результате изменяется
изгиб пластины, приводя в движение
соединенную с ней стрелку (2),
которая чертит линию на
вращающемся барабане (3).

15. Барометр

• Название прибора: Барометр ртутный
чашечный
• Назначение: Измерение атмосферного
давления
• Принимающее устройство: Чашка с
ртутью (1), сообщающаяся с запаянной
с одной стороны стеклянной трубкой
(2), из которой выкачан воздух
• Принцип действия: Под действием
давления, которое оказывает воздух
через отверстие в чашке (1) на
свободную поверхность ртути, в трубке
(2) удерживается столб ртути, вес
которого уравновешивает атмосферное
давление.

16. Барометр

• Название прибора: Барометр
анероид
• Назначение: Измерение
атмосферного давления
• Принимающее устройство:
Металлическая коробка с
гофрированными поверхностями
(1), из которой выкачан воздух
• Принцип действия: При
увеличении атмосферного
давления коробка (1) сжимается, а
при уменьшении расширяется,
приводя в движение связанную с
ней при помощи пружины или
другого передаточного устройства
стрелку (2).

17. Барограф

• Название прибора: Барограф
• Назначение: Непрерывная запись
хода атмосферного давления
• Принимающее устройство:
Комплект гофрированных
металлических коробок, из которых
выкачан воздух (1)
• Принцип действия: При увеличении
атмосферного давления
гофрированные коробки
сжимаются, а при уменьшении
расширяются, приводя в движение
связанную с ними стрелку (2),
которая чертит линию на
вращающемся барабане (3).

18. Анемометр

• Название прибора:
Анемометр чашечный
• Назначение: Определение
скорости ветра
• Принимающее устройство:
Вертушка, состоящая из
нескольких чашек (1)
• Принцип действия: Скорость
ветра определяется на основе
измерения угловой скорости
вращения вертушки (1),
приводимой в движение
ветром.

19. Флюгер

• Название прибора: Флюгер Вильда, анеморумбометр
• Назначение: Определение направления и скорости
ветра
• Принимающее устройство: Флюгарка (две лопасти с
противовесом-указателем) (1) и указатель скорости
(рамка с градуированным сектором (2) и
металлической пластиной – доской (3))
• Принцип действия: Ветер
ориентирует противовесуказатель флюгарки (1) в
соответствии со своим
направлением и отклоняет
металлическую доску (3) от
вертикального положения
на количество делений,
соответствующее его
скорости.

20. Осадкомер

• Название прибора: Осадкомер
Третьякова
• Назначение: Определение суммы
атмосферных осадков
• Принимающее устройство:
Цилиндрический сосуд для сбора
осадков (1) с впаянной внутри
диафрагмой (2) в виде усеченного
конуса с отверстием для стока
• Принцип действия: Сбор
выпадающих атмосферных осадков в
сосуд (1), защищенный планками от
ветра (3), и измерение толщины их
слоя в сосуде при помощи
измерительного стакана (4).

21. Автоматические метеокомплексы

1 – датчик
направления
ветра
2 – датчик
скорости ветра
3 – датчик
температуры и
влажности
воздуха с
радиационной
защитой
4 – датчик атмосферных осадков
5 – коллектор датчиков