География и геология/2.Наблюдение, анализ и прогнозирование метеорологических условий

магистрант Третьяк Т.А.

Новосибирский государственный технический университет, Россия

Техническое обеспечение автоматических метеостанций

Все измерения метеорологических элементов, т.е. наблюдения за физическими процессами и явлениями, происходящими в атмосфере, производятся на метеорологических станциях.

Метеорологическая станция - учреждение, которое проводит регулярные наблюдения за состоянием атмосферы. Наблюдения включают измерения значений метеорологических элементов в установленные сроки и определение основных характеристик (начало, окончание и интенсивность) атмосферных явлений.

Метеостанция состоит из двух главных элементов: уличных датчиков и сервера, на котором хранится и обрабатывается информация. К уличным датчикам относятся:

1. Барометр. С помощью этого прибора метеостанция измеряет атмосферное давление. Барометр фиксирует все данные о смене атмосферного давления, вычисляет частоту повышения и понижения атмосферного давления. Как правило, эти данные важны, так как на их основе можно получить сведения о предстоящей облачности, ясности или выпадения осадков.

2. Термометр. Измеряет температуру окружающего воздуха. Если установить метеостанцию в помещении, то термометр покажет соответствующую помещению температуру. Если у метеостанции есть отдельный датчик, то его можно установить на улице, тогда можно будет получать температурные данные воздуха вне помещения.

3. Гигрометр. Прибор, который определяет влажность воздуха.

4. Флюгер. Устанавливается на открытом поле. Прибор показывает направление ветра, а также фиксирует силу и скорость потоков ветра. Современный прибор измерения силы ветра выявляет в электронном виде. В настоящее время появляется все больше цифровых автоматических метеостанций, которые объединяют в себе все перечисленные приборы. Они представляют собой универсальное устройство для измерения ряда параметров и передачи полученных данных в базу данных для дальнейшей обработки. Автоматические метеостанции могут иметь множество различных датчиков, что позволяет использовать метеостанцию и как средство мониторинга состояния окружающей среды, радиационного фона, обнаружения очагов пожаров и многое другое. Некоторые виды датчиков изображены ниже.

Рис.1. Автоматическая метеостанция. Датчики, доступные для подключения.

Все параметры с датчиков передаются на сервер. Сервер хранит результаты измерений в базе данных, предоставляет результаты измерений в виде таблиц, графиков, в том числе усредненные данные за периоды, создает электронные отчеты за любой промежуток времени. Современные цифровые метеостанции могут на основании полученных данных составить прогноз погоды на следующие сутки: вычислить вероятную динамику развития событий и отобразить историю изменения давления в виде гистограммы, при помощи которой можно определить, насколько резко изменялось давление и понять тенденцию. Также они способны автоматически определить точку росы, скорость и направление ветра, количество выпавших осадков.

Таким образом, метеостанция измеряет следующие параметры:

1. Скорость ветра.

2. Направление ветра.

3. Атмосферное давление.

4. Температура воздуха.

5. Влажность воздуха.

Существуют различные виды метеостанций:

1. Дорожные метеорологические станции. В дорожных метеорологических станциях используют датчик температуры поверхности и датчик температуры на глубине (под покрытием), а также контроллер и GPRS модуль для передачи данных в информационные центры. Для информирования водителей о погодной обстановке используют информационные табло, с температурой поверхности и воздуха.

2. Лесные метеорологические станции. Лесные метеостанции служат для предупреждения возможности лесных пожаров. Чаще всего такие метеостанции работают от аккумуляторов. Станции собирают климатические данные, такие как влажность дерева, почвы и температура на различных уровнях высотности лесов. Данные обрабатываются и моделируется карта пожарной активности, что помогает легче справится пожарным с возможным воспламенением, либо предотвратить распространение пожара.

3. Гидрологические метеорологические станции. Гидрологические метеостанции ведут метеорологические и гидрологические наблюдения над состоянием погоды океанов, морей, рек, озёр и болот. Такие метеостанции располагаются на материках, на морских плавающих станциях, а также существуют речные, озёрные и болотные станции наблюдения.

4. Бытовые домашние метеостанции. В последние годы все больше людей обзаводятся домашними метеостанциями, и это более чем правильно, эти приборы позволяют многим обходиться без услуг синоптиков. Появились на рынке сравнительно недавно. Родоначальниками бытовых метеостанций являются обыкновенные барометры. Функциональность домашней метеостанции схожа с метеорологической станцией, только обрабатывается гораздо меньше данных, которые поступают с одного или нескольких датчиков, устанавливаемых за окном и в других помещениях. Домашние метеостанции показывают температуру в помещении, температуру вне помещения, измеряют влажность, атмосферное давление и исходя из обработки процессором полученных данных формируют прогноз погоды на сутки.

Данные наблюдений метеостанций используются для составления прогнозов погоды и предупреждений о неблагоприятных для народного хозяйства явлениях погоды, изучения климата и его изменений, а также для непосредственного обеспечения обслуживаемых организаций сведениями о погоде. Метеостанции применяются в диспетчерских аэродромных службах и других отраслях народного хозяйства.

Метеостанцию не встретишь в центре города, зачастую она расположена где-то на окраине, и потому, мы редко задумываемся даже о том, есть ли она в нашем городе, или нет. Но, тем не менее, метеостанция выполняет незаменимую роль в нашей повседневной жизни.