Geekly articles weekly

Apakah ada sesuatu yang jatuh dari langit?

Beberapa tahun yang lalu, saya sudah menulis secara singkat tentang perkembangan salah satu institut Tomsk Scientific Center ini. Tentu saja, pengembangan perangkat (terutama pemantauan lingkungan) tidak selalu memungkinkan dalam mode startup "cepat", tetapi ada sejumlah penjelasan untuk ini, yang seringkali tidak bergantung pada pengembang. Saya mengusulkan untuk menganalisis situasi dan berkenalan dengan pengembangan instrumen menarik untuk bidang konservatif seperti meteorologi. Artikel ini akan membahas meteran curah hujan optik, yang, pada akhirnya, seharusnya sudah entah bagaimana mengganti perangkat meteorologi yang digunakan untuk tujuan ini - sebuah ember. Ya, ya, teman, ini ember. Ember Tretyakov adalah pengukur curah hujan biasa yang telah digunakan oleh Roshydromet selama beberapa dekade. Di sisi lain, apa yang bisa lebih dapat diandalkan daripada ember? Mungkin, hanya cekungan ... Ini adalah konservatisme yang luar biasa dari bidang meteorologi. Instrumen pengukuran baru tidak boleh melanggar seri pengamatan meteorologi jangka panjang, dan untuk mengganti ember Tretyakov dengan instrumen baru untuk mendaftarkan curah hujan, diperlukan pengukuran komparatif jangka panjang. Apakah kuartal pertama abad ke-21 sudah cukup untuk ini? Saya mengusulkan untuk membahas ini di bawah potongan!

Lebih banyak tentang ember Tretyakov


Jangan berpikir bahwa sarkasme saya di awal artikel ini entah bagaimana ditujukan untuk merendahkan metode dan instrumen yang ada yang digunakan untuk pengukuran meteorologi. Tidak. Pada suatu waktu, perangkat dan teknik seperti itu sangat maju. Intinya adalah bahwa situasinya berubah, banyak teknologi menarik memungkinkan untuk memecahkan masalah meteorologi pada tingkat yang baru secara fundamental dan, yang paling penting, mengurangi faktor manusia. Setelah semua, ahli meteorologi melakukan pekerjaan pada penghapusan data meteorologi di pos-pos kunci pengamatan meteorologi. Orang-orang ini sangat bertanggung jawab, tetapi ini adalah orang-orang. Tentu saja, ada stasiun pengamatan cuaca otomatis, tetapi menurut aturan, mereka dilayani oleh orang-orang dengan frekuensi tertentu.


Kembali ke ember Tretyakov. Ini adalah tangki logam dengan peredam angin, kelopak seperti itu yang meredam efek angin saat hujan. Beginilah tampilan perangkat lengkap.


Ember Tretyakov diatur ke ketinggian tertentu dan, sayangnya, pemeliharaannya tidak dilakukan tanpa ahli meteorologi. Spesialis mengukur jumlah curah hujan secara manual menggunakan skala atau penggaris. Setelah pengukuran, perlu untuk mengalirkan air dari ember. Tentu saja, instrumen ini tidak terlalu cocok untuk menentukan curah hujan padat.


Ngomong-ngomong, cedera paling umum di stasiun cuaca adalah jatuhnya orang dari tangga, karena banyak perangkat dipasang pada ketinggian 2 meter. Bayangkan melompat setiap tiga jam di tangga logam basah atau dingin? Kaki, jaga tangan!

Pengukur curah hujan optik


Tentu saja, di sebagian besar negara, metode abad pertengahan dalam mendaftarkan curah hujan seperti menggunakan ember belum lama digunakan. Sebagian besar pengukur curah hujan optik digunakan. Di sini, misalnya, perangkat semacam ini digunakan di Jerman dan Amerika Serikat. Seperti yang biasa dikatakan, "di antara mitra kami".


Memang, untuk tugas seperti itu, penggunaan rekaman sinyal optik paling masuk akal. Akurasi tinggi, tidak diperlukan perawatan khusus, perangkat terlindung dari pembekuan, tidak ada faktor manusia. Pengembang instrumen optik Rusia untuk mendeteksi curah hujan, meteran presipitasi OPTIOS (Instrumen Pengukuran Osmodik OPTIC), juga mengambil jalur yang sama.



Bagaimana cara kerja perangkat semacam itu? Dasar dari pengukuran ini adalah analisis kontinu gambar bayangan tetesan pada penerima optik saat tetesan hujan melewati lokasi pengukuran.


Tapi tetesnya tidak tunggal? Ya, ada banyak tetes, tetapi untuk ini, algoritma untuk streaming pengolahan gambar digunakan, dan matriks kecepatan tambahan khusus digunakan sebagai detektor radiasi optik. Ini memungkinkan tidak hanya untuk menentukan jumlah integral (total) curah hujan, tetapi juga untuk menentukan jenis curah hujan (hujan, salju, hujan es), laju jatuhnya tetesan dan struktur curah hujan. Ini memberikan data menarik tambahan, yang, khususnya, dapat digunakan untuk penelitian ilmiah. Jadi, misalnya, distribusi tetesan hujan berdasarkan ukuran dan, apa yang paling luar biasa, adalah mungkin untuk merekam salju turun, yang sudah sulit dalam kasus ember Tretyakov.


Omong-omong, tetesannya tidak bulat sama sekali. Mereka agak memanjang dan hampir semua yang ada di permukaan bumi dibagi menjadi yang lebih kecil, meskipun pada ketinggian, tentu saja, tetesannya lebih besar. Perluasan tetesan disebabkan oleh fakta bahwa ketika terbang ke permukaan bumi mereka mendapatkan kecepatan yang layak dan bahkan penurunan terbesar pada kecepatan tertentu tak terelakkan mencerai-beraikan menjadi yang kecil. Drop rate juga bisa diperkirakan.


Sebagian besar tetes berani pada kecepatan tidak lebih dari 9 m / s, dan kepingan salju terbang dengan kecepatan maksimum tidak lebih dari 1-2 m / s. Hal lain adalah hujan es. Ini adalah tugas yang lebih serius, dimana pengukur curah hujan optikal juga dapat digunakan dengan baik. Tentu saja, kita berbicara tentang hujan es intensitas rendah. Misalnya, hujan es semacam itu tidak layak diukur. Lebih baik simpan saja!


Tapi ini jarang terjadi. Sebagian besar, hujan es jauh lebih kecil. Dalam 95 persen kasus, gradien tidak lebih dari 5 mm, tetapi kecepatannya lebih tinggi dan dapat mencapai hingga 50 m / s. Ini adalah bagaimana gambar bayangan hujan es dari penerima gambar optik dari meteran curah hujan terlihat seperti.


Secara umum, analisis gambar bayangan sangat menarik. Memang, bentuk dan jenis salju mengejutkan.


Semua ini hanyalah peluang tambahan yang disediakan oleh para peneliti. Meter curah hujan optik andal memecahkan masalah utama. Secara otomatis mengukur jumlah, jenis dan struktur curah hujan, mengirimkan data untuk dianalisis dan dapat bekerja bahkan dalam kondisi yang paling parah. Orang hanya bisa berharap bahwa mereka akan datang untuk mengganti perangkat yang lama, tetapi sejauh ini hanya proses tes komparatif yang sedang berlangsung, yang dapat memakan waktu sangat lama. Begini caranya.


Instrumen harus berdiri di dekatnya selama berbulan-bulan dan hanya eksperimen komparatif yang dapat memberi peluang pada perangkat baru untuk muncul di gudang ahli meteorologi. Secara umum, pada kenyataannya, ini adalah situasi yang tidak masuk akal. Pengukuran optik lebih akurat, meteran curah hujan meter baru bekerja lebih baik dengan salju dan juga menentukan struktur curah hujan. Tentu saja, dalam hujan, konvergensi hasil mungkin dapat dicapai, tetapi bagaimana dengan kesalahan pengukuran? Pengaruh manusia? Penguapan air? Pertanyaan-pertanyaan ini dan lainnya tetap terbuka ...

Secara umum, pendaftaran curah hujan adalah salah satu tugas paling penting dari meteorologi, karena cuaca ditentukan, khususnya, oleh apa yang disebut wadah air dunia. Atau sederhananya - siklus air di alam. Oleh karena itu, pengembangan instrumen untuk merekam curah hujan adalah tugas teknis yang penting.

Secara umum, meteorologi adalah bidang yang sangat konservatif. Mungkin, ia memiliki penjelasan sendiri, tetapi di sisi lain, sulit untuk menjelaskan tradisi. Sampai sekarang, perlu untuk mengukur suhu di stasiun cuaca dengan termometer menurut GOST 1968 (GOST 13646-68). Saya ingin tahu apa kebutuhan seperti itu? Termometer merkuri juga digunakan untuk mengukur suhu tanah dan air dalam badan air sesuai dengan persyaratan GOST 112-78 tahun 1978. Berapa banyak termometer air raksa yang rusak di tanah atau tenggelam di sungai dan danau? Mungkin ini adalah esensi yang mendasarinya, tetapi saya tidak memahaminya. Jika seseorang dapat menjelaskan, silakan tinggalkan komentar. Dan, tentu saja, semua cuaca cerah dan semoga harimu menyenangkan!

Source: https://habr.com/ru/post/id398823/

More articles:


All Articles