Hur bygger man en väderstation?

 Meteorologisk station - är ett separat utrymme i en så kallad meteorologisk trädgård som vanligtvis ligger i ett särskilt stadsområde eller i ett område som ligger utanför städerna. Meteorologiska stationer byggs i utbildningssyfte i skolor och universitetsstäder och i centrum av tätorter. Utanför fastlandet finns meteorologiska stationer även till havs och i områden med extrema och fientliga klimat. Meteorologiska stationer är utrustade med instrument för att mäta väderfenomen och för att förutsäga det kommande vädret.

Vad består väderstationen av?

Väderstationen är placerad på ett 15 x 15 meter stort gräsområde. I detta utrymme ingår de installerade meteorologiska instrumenten. Ett karakteristiskt inslag i den meteorologiska trädgården är de så kallade meteorologiska burarna som innehåller en uppsättning termometrar, en vindmätare, en regnmätare, marktetermometrar och en heliograf.

Byggande av den meteorologiska buren

En meteorologisk bur är en vit träkonstruktion som är utformad för att skydda de instrument som behövs för att utföra meteorologiska mätningar från de direkta effekterna av atmosfäriska fenomen som snö, regn och vind. Den meteorologiska buren placeras på en plan och jämn yta bort från flodbäddar och vattenförekomster (dammar och sjöar, bergsbäckar). När man planerar byggandet av en meteorologisk bur bör höga träd och kullar undvikas. 

Konstruktionen ska ha god tillgång till luft. En meteorologisk bur är vanligtvis gjord av trä och har måtten 50 cm x 50 cm x 75 cm. För att buren ska vara luftig bör botten av konstruktionen bestå av tre plankor, där den mellersta plankan sitter något högre än de andra. På så sätt säkerställs ett fritt luftflöde in i buren så att mätningarna av meteorologiska fenomen inte störs. 

Sidoväggarna i den meteorologiska buren ska ha lameller och taket ska luta mot söder. Buren ska vara öppen mot norr. Hela konstruktionen ska ha en höjd på två meter.

Vilka mätverktyg bör en meteorologisk bur vara utrustad med? 

De grundläggande verktygen i en meteorologisk bur är :

Psykrometer

Termometer

Termograf

Hygrometer

Hygrograf

Och många temperatur- och fuktgivare.

Vilka mätningar och observationer görs vid den meteorologiska stationen?

Den meteorologiska stationen mäter lufttemperaturen (på en höjd av 2 meter över marken). Lufttemperatur, luftfuktighet, lufttryck, nederbörd. Den analyserar också molnigheten på himlen, sikten och snöhöjden på vintern.

Hur gjordes temperaturmätningar förr i tiden? - Meteorologiska stationers historia.

Lufttemperaturen är orsaken till många väderfenomen. Den har också en avgörande fördel när det gäller växtlighet. Det är därför viktigt att kunna fastställa den så exakt som möjligt. En viss försiktighet är nödvändig när man bestämmer lufttemperaturen: termometerns mätvärden beror inte bara på den faktiska temperaturen i den omgivande luften, utan också på strålningen från närliggande kroppar och solens direkta strålar, om den är utsatt för dem. 

Här är resultatet av experimentet som tydligt visar på strålningens inverkan:

Relevant lufttemperatur 18.°2

Termometerns indikation i solen 3O.°O

Angivelse av samma termometer på den

byggnadens norra vägg 16.°5

En annan svårighet med temperaturmätningar är att kroppar som placeras i luften endast med en viss fördröjning antar mediets temperatur, dvs. efter en viss tid om de förändras. Orsaken till detta är luftens dåliga värmekapacitet, som är tre tusen gånger lägre än vattnets värmekapacitet vid samma volym.

För att eliminera de ovan nämnda felorsakerna använder vi två metoder: vi för in en liten termometer, som kallas "lutningstermometer" efter det sätt på vilket den används, i en snabb virvelrörelse, eller så placerar vi termometern som används för temperaturmätningar på en lämplig plats, i en bur för termometern och skyddad från skadlig påverkan. 

Slingtermometer. Detta är en vanlig kvicksilvertermometer (med en liten behållare, eftersom en större termometer kan gå av vid kraftig rörelse) på ett starkt snöre som avslutas med ett handtag för att hålla den. 

Efter att ha försäkrat sig om att termometern är helt torr (avdunstning av fukt skulle minska termometerns avläsning), håller man i handtaget och roterar instrumentet snabbt, ungefär två varv per sekund. Efter 60-80 varv (efter en halv minut) tar vi snabbt tag i termometerns överdel och läser omedelbart av de tiondelar och hela grader som anges av kvicksilverkolonnen. Genom att gå tillväga på det sätt som anges ovan upphäver vi inte alls det direkta inflytandet från solens strålning, utan ger istället den omgivande luften ett avgörande inflytande, eftersom termometern samtidigt är i direkt kontakt med en mycket större luftmassa än när den hänger orörlig.

Bur för termometrar. Eftersom vårt syfte med meteorologiska observationer vanligtvis är att få en allmän uppfattning om de meteorologiska förhållandena i ett större område runt ett visst område, måste instrumenten placeras på en så öppen plats som möjligt, så att man undviker trånga innergårdar, platser som är för skuggiga mellan husen och så vidare.

Termometrarna brukade placeras i en speciell zinkbur vid fönstret på byggnadens norra sida i ett tillräckligt öppet läge. Termometrarna i zinkburen bör placeras inte alltför högt över marken och på en plats som valts så att de är skyddade från direkt solljus. Detta villkor är inte alltid lätt att uppfylla, och termometrar i en bur som flyttas mot fönstret för observation påverkas ofta av den uppvärmda luften från lägenheten.

Därför bör en trälåda i engelsk stil användas när det är möjligt. Skyddet placeras på fyra stolpar på en större gård, i en trädgård (inte för nära träden) eller slutligen på ett fält. Den engelska kenneln ersätter Wilda- kenneln, som användes tills nyligen och där en zinkbur måste placeras inuti. I det nuvarande systemet är zinkburen inuti

Dörren är på den norra sidan och det dubbla taket ska vara något lutande mot söder.

För att uppnå denna orientering av skjulet i förhållande till omvärlden bör man se till att sidoväggarna är orienterade från norr till söder när man sätter upp stolparna (på vilka skjulet placeras).

De fyra stolparna, som inte är för tunga för termometrarna och som utgör lådans bas, bör vara 2,3 meter långa, varav den del som är nedgrävd i marken är cirka 1 meter, så att stolparnas övre ändar sticker ut 1,8 meter över markytan. Stolparna måste fästas vid varandra med hjälp av tvärbultar i botten (30 cm över marken) och i toppen (30 cm under stolparnas övre ände). Ett skjul fästs på stolparna på en sådan höjd att termometerns kulor i skjulet är upphöjda minst 2 m över markytan.

De inre måtten på själva skjulet är följande:

Bredd (södra och norra sidan). . , 46 cm

Djup (västra och östra sidan) .... 29 "

Höjd ... 59 "

För att termometrarna ska kunna läsas bekvämt på 2 meters höjd måste man ordna lämpliga och tillräckligt stora trappsteg, som ska vara fast i marken och inte vila på skjulet, för att undvika stötar vid uppstigningen. Observationer av temperaturen görs tre gånger om dagen, nämligen klockan 7 på morgonen (?J), klockan 13 på eftermiddagen (1J) och klockan 9 på kvällen (9J). Det bör noteras att detta är en lokal genomsnittstid, som i allmänhet skiljer sig från järnvägstid, som regleras av en viss huvudstation.

Termometern för att bestämma den rådande lufttemperaturen vid en viss tidpunkt (den så kallade vanliga termometern, till skillnad från maximi- eller minimitermometern) har en skala på 100 grader; varje grad på skalan är uppdelad i 5 mindre delar, motsvarande 0°,2; med ögat bedömer och registrerar man den

data upp till 0°,l. Ögat bör alltid vara i nivå med kvicksilverkolonnens observerade position när mätningar görs, för att undvika fel på grund av så kallad okulär parallax. Det är bäst att använda ett förstoringsglas för alla avläsningar.

En kvicksilvertermometer anger den högsta temperaturen mellan observationerna. Vi avläser den högsta temperaturen genom att notera var på skalan den övre delen av den fristående kvicksilverstaven befinner sig. En delning av skalan motsvarar 0,5 grader, men med viss skicklighet är det lätt att bedöma tiondelar av en grad. Efter att ha gjort observationen släpps kvicksilverkolonnen ut i behållaren med ett par lätta stötar, och efter att ha skakat termometern bör den visa den temperatur som är lämplig för tiden (dvs. nästan samma som en normal termometer). På vintern bör denna operation göras mycket försiktigt, genom att ta termometern med handen vid hållarens överdel för att inte värma upp instrumentet. Den enda skillnaden mellan en maximal termometer och en standardtermometer är att kvicksilverkolonnen är bruten i botten, så att den horisontella änden av kolonnen förblir på plats när temperaturen sjunker.

Minimaltermometern (toluoltermometern), som samtidigt med den föregående termometern visar den lägsta lufttemperaturen, eftersom staven i röret rör sig med vätskan mot behållaren när temperaturen sjunker, men när temperaturen stiger förblir staven på plats. Därför ger den övre änden av staven, som är längst bort från tanken, den önskade temperaturen. Efter observationen lutas termometern uppåt med tanken så att staven kommer i kontakt med vätskan. Termometern placeras sedan horisontellt på det lämpliga stativet med stor försiktighet, eftersom staven lätt kan flyttas genom skakning. När man läser termometerns läge (genom ett förstoringsglas) noterar man först tiondelar och sedan hela grader. Temperaturer under noll är markerade med ett - (mindre) tecken, och tiondels grader läses i motsatt riktning jämfört med grader för temperaturer över noll. I figuren nedan visas exempel på avläsning av termometrar. Minimitermometern visar två värden; den övre delen av staven anger - 20°.4 som den lägsta temperaturen för dagen, medan toluolstången anger - 13°.3 som lufttemperaturen vid observationstillfället.

Max- och mintermometrarna är mycket mindre hållbara än vanliga termometrar; mycket ofta, särskilt i minimitermometern, går staven (toluol) sönder under transporten eller på grund av stötar, men detta kan lätt repareras. Maximal- och minimaltermometrarna bör också avläsas tre gånger under de vanliga observationsperioderna. Klockan 9 på kvällen är det dock obligatoriskt att justera dessa instrument: skaka maximaltermometern (så att den återgår till normal temperatur) och luta minimitermometern uppåt (utan att skaka) så att staven kommer i kontakt med vätskan (toluol). Denna justering kan också göras tre gånger om dagen, efter varje observation. I detta fall ska den högsta dygnstemperaturen betraktas som den högsta och den lägsta som det lägsta värdet av de tre dygnsvärden som registrerats av maximi- eller minimitermometern.

Det är av yttersta vikt att termometrarna är noggrant konstruerade och kontrolleras, dvs. att uppgifterna måste beaktas. I den här termografin är den del som registrerar temperaturen en cylinder med en mätare. Termometern, vars mätvärden skrivs på papper som omger cylindern, kan klassificeras som en metalltermometer. Det består av ett mässingsrör som är böjt och kraftigt tillplattat, så att det vid skärning ger en mycket långsträckt ellips. Detta rör, som är 18 mm brett och 10 cm långt, är fyllt med alkohol, en vätska som stelnar endast vid extremt låg temperatur, och dess inre volym är ungefär 2 kubikcentimeter. 

På samma sätt som i de kända metalltermometrarna förändrar de två metallstängernas olika expansion, alkoholens expansion rörets krökning; eftersom rörets ena ände är fäst på den bas på vilken hela instrumentet är placerat, ger rörelserna i rörets andra ände en exakt bild av de temperaturförändringar som äger rum. Den fria änden är ansluten till en penna som trycker lätt på pappersytan på trumman. Termometerns gradering fastställs genom jämförelse med en normal termometer och ligger mellan 35° och 40°C. Staven har sådana dimensioner att en temperaturförändring på 1 °C orsakar en

Pennan har en förskjutning på 1 mm; därför är avståndet mellan de horisontella papperslinjerna också 1 mm.

Under sådana förhållanden är det ganska lätt att markera en femtedel av en grad. Rörets stora yta, på vilken luftens temperatur verkar direkt, med en liten mängd vätska, som anger en temperaturförändring genom en volymförändring, ger termometern en mycket stor känslighet och känslighet, eftersom temperaturen i den omgivande luften uppmäts mycket tidigare än med en vanlig kvicksilvertermometer. 

Liksom för alla andra termometrar kan denna metalltermometers nollpunkt förskjutas av förändringar i rörets molekylära struktur nyckel.

Lufttemperaturens dygnsperiod.

Under dygnsperioden är lufttemperaturen föremål för två typer av förändringar: stabila förändringar och slumpmässiga förändringar. Oavsiktliga variationer. Dessa är uteslutande beroende av övergående, kortvariga orsaker, t.ex. att moln passerar framför solskivan och orsakar vindbyar.  Sådana förändringar har liten inverkan på fenomenets faktiska förlopp; de växlar vanligtvis åt det ena eller andra hållet och kompenserar delvis varandra.

Statiska förändringar. Dessa förändringar ger den så kallade dygnsperioden för temperaturen under dagen, för under dagen är temperaturen högre, medan den sjunker under natten. 

För att studera denna typ av kurs måste vi införa begreppet normal temperatur. Vi kallar detta för det genomsnittliga tal som erhålls från de temperaturer som registrerats vid en viss tidpunkt.

temperaturer för en viss timme och en viss dag under en eventuellt lång rad år. Förändringar av slumpmässig karaktär i detta långtidsgenomsnitt tar ut varandra, eftersom de antingen visar sig i en eller flera av dei den andra riktningen. 

Den normala temperaturen från olika timmar under en viss dag kallas således den temperatur som observerats under den dagen efter att oregelbundenheter av slumpmässig karaktär har eliminerats. En sådan kurva kan åskådliggöras på så sätt att man på ordinataxeln skär av de längder som är proportionella mot timmarna och på abscissaxeln de längder som är proportionella mot de normala temperaturerna . De resulterande kurvorna är mycket jämnare än de som erhålls direkt från barografen. I dygnsperioden skiljer vi mellan fyra allmänna faktorer, nämligen: epok för högsta temperatur, epok för lägsta temperatur, amplitud och medeltemperatur. Minsta temperatur. 

Den lägsta temperaturen uppträder vid soluppgången. 

Detta är lätt att förstå: under natten fortsätter jorden att utstråla värme till det interplanetära rummet utan någon kompensation, så temperaturen fortsätter att sjunka tills solen stiger över horisonten och börjar sända ut sina strålar. Högsta temperatur. Termometern når sitt högsta tillstånd lite senare efter det egentliga astronomiska maximum, efter middagstid. Orsakerna till denna försening har förklarats tidigare. Denna fördröjning finns alltid och universellt, men det gör den inte.

Amplitud (förändringens storlek). 

Skillnaden mellan den lägsta normala temperaturen och den högsta temperaturen under dagen.

kallas den periodiska dagliga amplituden. Om vi tar skillnaden mellan genomsnittet av de högsta dygnstemperaturerna under en viss månad och genomsnittet av de lägsta dygnstemperaturerna får vi den icke-periodiska dagliga temperaturamplituden. Den icke-periodiska amplituden är större än den periodiska amplituden; temperaturmaxima och -minima manifesterar sig inte under dagen vid samma tidpunkt, så vid beräkningen av medelvärdena kompenserar de delvis varandra, medan med tanke på metoden för att få fram icke-periodiska amplitudförändringar

de behåller sin totala effekt. 

I praktiken är det lättare att beräkna den icke-periodiska amplituden än den periodiska amplituden. I allmänhet är den ena och den andra banan lika långa, eftersom de löper parallellt och därför kan de användas lika mycket. Ur klimatologisk synvinkel är temperaturamplituden av största betydelse, och därför måste man i detalj undersöka de omständigheter som bestämmer den. 

De viktigaste är följande:

1. latitud. 

I allmänhet ökar amplituden i riktning från polerna mot ekvatorn. I polarområdena stiger solen inte mycket över horisonten och den mängd värme som den sänder ut vid olika tider på dygnet är liten. Vid ekvatorn är det tvärtom: solen närmar sig zenit vid middagstid, dagen varar bara 12 timmar och värmemängden varierar kraftigt och snabbt under dagen. Detta påverkar luftens temperatur och den kan sjunka extremt lågt under natten. I Bengalen kan man alltså, trots att dagstemperaturen rör sig 25°, fen isduk på natten genom att utsätta det vatten som spillts på brickan för nattlig strålning.

2 säsonger. 

I allmänhet är årstidernas inflytande försumbart, både under ekvatorn, där årstiderna inte är särskilt starka, och under polerna, där amplituden i allmänhet är liten. På de mellanliggande latituderna är dock årstidernas inflytande avgörande, medan amplituden i regel är större på sommaren än på vintern. I Paris i juli är den periodiska amplituden 9°.3 och den icke-periodiska 11,9, medan den periodiska amplituden i januari är 3°.6 och den icke-periodiska 5°.4.

3. grumlighet. 

(Förhållandet mellan den yta av himlen som täcks av moln och den totala ytan av himlen). Ju molnigare himlen är, desto mindre blir temperaturamplituden och vice versa. Närvaron av moln försvagar effekten av solens strålning under dagen, vilket sänker den dagliga maximitemperaturen, och på natten minskar den intensiteten av värmestrålningen, vilket höjer minimitemperaturen. I allmänhet är effekten av molntäckningen mycket uttalad; med en helt täckt himmel är amplituden bara hälften eller en tredjedel av amplituden med en klar himmel.

Markens egenskaper. 

Markytan har en mycket stark inverkan på lufttemperaturen. Därav följer att lufttemperaturens dygnsamplitud är större ju snabbare markytan kan ändra sin temperatur under inverkan av solljuset och under nattlig strålning. Ju snabbare markytan värms upp och kyls ner, desto större är dess förmåga att sända ut och absorbera värme, desto mindre är dess värmekapacitet. Sand har följande egenskaper

i högsta grad, vatten däremot i lägsta grad. Temperaturens amplitud är därför störst över sandjord och minst över havsytan. Till och med närheten till havet minskar amplituden; i allmänhet kan man till och med säga att amplituden ökar med avståndet från havet; ovanför havsytan överstiger den inte 1 eller 2 grader, medan den inom land når en mycket stor amplitud. I Tibet är det till exempel 25°. 

5. bildandet av markytan. 

I djupa klyftor samlas den luft som kylts i sluttningarna eftersom den strömmar nedåt eftersom den är tyngre, vilket kan leda till en mycket kraftig temperaturnedgång på natten, och dygnsamplituden ökar. Därför fryser växterna oftare i klyftorna än på kullarna.

6 Genomsnittlig dagstemperatur.

Medelvärdet av de registrerade timtemperaturerna från midnatt till midnatt kallas dygnsmedeltemperaturen för en viss dag. Den resulterande temperaturen kan sedan jämföras med temperaturen under andra dagar och på andra platser, vilket vi inte kan göra utan att ha en uppfattning om den dagliga medeltemperaturen. En liknande härledning av dygnsmedeltemperaturen är dock alltför omständlig; den kan förenklas avsevärt genom att dygnets timmar kan väljas på ett sådant sätt att genomsnittet av flera observationer skiljer sig lite från den relevanta dygnsmedeltemperaturen.

från den relevanta dagliga medeltemperaturen. För Paris är dessa timmar: 6 på morgonen, 1 på eftermiddagen och 9 på kvällen. Man kan också konstatera att medelvärdet av de högsta och lägsta temperaturerna ger en medeltemperatur som ligger mycket nära den aktuella temperaturen.

7 Årlig temperaturperiod.

För att studera temperaturutvecklingen under en årsperiod måste man samla in dygnsmedeltemperaturerna för alla årets dagar och rita upp motsvarande kurva. Denna typ av temperaturvariation under en årsperiod visas i fig. 24. Vi har på den skisserade temperaturkursen från Paris, Wien och Wrocław.

Temperaturen förändras med höjden över horisonten.

Utflykter i bergen och observationer under ballonguppstigningar har övertygat oss om att lufttemperaturen sjunker när vi stiger över horisonten.

De viktigaste orsakerna till temperatursänkningen är följande:

- Hur luften värms upp när den utsätts för solljus. Luften för solens strålar är mycket genomskinlig; en stråle kan värma upp kroppen som

En solstråle kan värma upp en kropp som absorberar den: luft som påverkas av solstrålning värms alltså bara lite upp.

- Markytan beter sig helt annorlunda: eftersom den är ogenomskinlig absorberar den solens strålar nästan helt och reflekterar bara en liten del av dem. Det är därför marken värms upp kraftigt under solens inverkan. Luften nära jordytan värms upp genom att den kommer i kontakt med den eller genom att den blandas med andra gaser som värms upp av jordytan. Det är uppenbart att det blir allt svårare att värma upp högre och högre luftlager med denna process.