7.7. Egy tipikus automata meteorológiai állomás mérési programja

A 7.6. ábra egy tipikus automata meteorológiai állomás felépítését mutatja. A mérőállomáson a légköri állapotjelzők mérése automata, elektromos érzékelőkkel történik.

Egy tipikus automata meteorológiai állomás felépítése

7.6. ábra: Egy tipikus automata meteorológiai állomás felépítése. (Vaisala MILOS500 automata).

7.7.1. Légnyomás mérése

A légnyomás mérésére széles közben állnak rendelkezésre automatizálható műszerek, melye a légnyomásváltozást valamilyen elektromos jellé konvertálják, ilyenek például: aneroid kapszula, szilikon szenzor, kvarc kristály szenzor stb. (a különböző digitális barométerek részletes összehasonlító elemzését lásd: WMO, 1992).

A légnyomásmérés során fellépő problémák a hőmérsékletváltozás nyomásmérést módosító hatása, a nyomásmérő elállítódása, rázkódás és kitettség.

A hőmérséklet változása és a kitettség erősen befolyásolja a nyomásmérést. A barométert ezért általában egy lehetőleg stabilizált hőmérsékletű, árnyékolt helyre helyezik (ez leggyakrabban a központi adatfeldolgozó egység doboza).

A Globális Megfigyelő Rendszer állomásain alkalmazott nyomásmérők eltolódása tipikusan 0,2–0,3 hPa félévente, ezért a műszerek rendszeres kalibrálást igényelnek.

A rázkódás különösen tengeri állomásokon jelenthet gondot a nyomás mérésében.

Egyes állomásokon a mérés pontosítása érdekében egyszerre több nyomásmérőt is alkalmaznak.

7.7.2. Hőmérséklet mérése

Az automata állomásokon leggyakrabban a tiszta fém ellenállás hőmérőket, vagy termisztorokat alkalmazzák. A platina ellenállás hőmérők hosszú távon is stabilak és megbízhatóan működnek. A Pt 100-as platina ellenállás hőmérő ellenállása 0 °C-on 100 Ohm, a hőmérsékletváltozás hatására pedig lineárisan változik az ellenállás értéke.

A pontos léghőmérséklet mérés érdekében sugárzásvédelmet kell biztosítani (7.7. ábra). Ezt valamilyen megfelelő árnyékolással oldják meg (lásd 3.13. fejezet).

VAISALA típusú ellenállás hőmérő hőmérőházban elhelyezve

7.7. ábra: VAISALA típusú ellenállás hőmérő hőmérőházban elhelyezve

A hőmérsékletet a felszín felett 2 m-re, 5 cm-re, illetve a talaj különböző mélységeiben határozzák meg.

7.7.3. Légnedvesség mérése

Az automata meteorológiai állomásokon a légnedvesség mérésére elterjedten alkalmazzák az olcsó elektromos (ellenállás, vagy kapacitív) szenzorokat. Ezekkel a levegő relatív nedvessége határozható meg (lásd 3.3.1.7. fejezet). Az érzékelők érzékenyek a levegő szennyezettségére, ezért a szenzort védő megfelelő szűrőket kell alkalmazni a mérések során. Negatív hőmérsékleten pontatlanabbul mérnek.

Harmatpont-mérőket (lítium-klorid szenzor, hűtött tükrös harmatpont higrométer) is gyakran alkalmaznak az automata állomásokon. A lítium klorid szenzorok hátránya, hogy érzékenyek az áramkimaradásra. Egy áramszünet után a helyszínen történő beavatkozást igényelnek. Az optikai hűtött tükrös higrométerekkel (lásd 3.3.2.2. fejezet) pontos, megbízható nedvességmérés végezhető, ráadásul negatív hőmérsékleten is megfelelő pontossággal mérnek, ezért a jövőben a széleskörű alkalmazásuk ígéretesnek látszik. Ugyanakkor a műszerben alkalmazott automatikus tükörtisztító rendszer további fejlesztést igényel.

A nedvességmérőket is megfelelő sugárzásvédelemben kell részesíteni. A szenzorokat általában a hőmérő mellett helyezik el, sokszor azzal egybeépítve alkalmazzák.

7.7.4. Szél mérése

A szélsebesség meghatározására forgókanalas, vagy propelleres anemométereket használnak. A szélirányt elektromos jeleket továbbító szélzászlóval mérik. A szélmérők részleteit lásd 4.1.2 fejezet. A mérés során problémát jelenthet a szélmérők jegesedése, amit a műszerek fűtésével oldanak meg.

7.7.5. Csapadék mérése

Automata meteorológiai állomáson alkalmazott csapadékmérő

7.8. ábra: Automata meteorológiai állomáson alkalmazott csapadékmérő. A csapadékmérőbe hullott víz egy tölcséren keresztül egy billenőedényre hullik, ami tized milliméterenként átbillenve érzékeli a lehulló csapadékot. A csapadékmérő tetején elhelyezett fém karima azt a célt szolgálja, hogy a madarak ne a csapadékmérő peremére szálljanak, mert a felfogóedénybe piszkítva eltömíthetnék a tölcsért.

Az automata meteorológiai állomásokon a csapadék mérésére legelterjedtebben használt eszköz a billenőcsészés csapadékmérő (lásd: 4.2.3.4.). A csapadékmérés során problémát jelenthet, hogy a csapadékgyűjtő edénybe hulló szennyeződések (por, homok, növényi részek, madarak ürüléke stb.) eltömíthetik felfogó edény alján lévő tölcsért. Ez időnkénti ellenőrzést igényel. A 7.8. ábrán egy egyszerű, ötletes megoldás látható a madarak okozta eltömődés ellen – a csapadékmérő tetejére illesztett fém karima megakadályozza, hogy a madarak a csapadékmérő peremére szálljanak és onnan a felfogó edénybe piszkítsanak.

Az automata, billenőedényes csapadékmérőknél problémát jelenthet az intenzív csapadékhullás. Előfordulhat, hogy olyan intenzív a csapadék, hogy a billenőedény nem képes követni a hullás sebességét és a műszer alulmér.

Télen, fagypont alatt, a csapadékmérő különböző részeit fűtik (a felfogóedény oldalát, hogy a belehullott szilárd csapadék megolvadjon, illetve a műszer belsejét is, a visszafagyás elkerülése érdekében). A fűtés esetén problémák jelentkezhetnek, melyek a következők:

  1. a fűtőrendszer meghibásodik, ezért a csapadék nem olvad meg,

  2. túl nagy áramfelvétel, ami akkumulátoros üzemeltetés esetén okozhat gondot,

  3. a fűtés által okozott párolgási hiba.

Ugyancsak a mérés pontatlanságát okozhatja a szél módosító hatása (az erős szél kifújhatja a csapadékmérőbe hulló cseppeket, havat), ezért gyakran különböző szélgallérral védik a műszert (7.9. ábra).

Csapadékmérőt körülvevő szélárnyékoló

7.9. ábra: Csapadékmérőt körülvevő szélárnyékoló (beregszászi meteorológiai állomás). A csapadékmérő mögött egy hőmérőház látható. Egyes országokban a csapadékmérőt a felszín felett 2 m-es magasságban helyezik el.

A különböző csapadékmérők összehasonlítását lásd WMO, 1994 a,b.

7.7.6. Napsütés meghatározása

A napsütéses időszak hosszának meghatározására több elektromos kimenetű szenzor rendelkezésre áll. a Meteorológiai Világszervezet által felállított határérték (120 W m–2 – WMO, 2008) alapján határozzák meg a napsütés időtartamát.

7.7.7. Sugárzás mérése

A sugárzás erősségének mérésére számos különböző típusú sugárzásmérő (lásd 4.3.2. fejezet) alkalmazható az automata meteorológiai állomásokon. Problémát jelenthet a műszerek (piranométerek, nettó pirradiométerek) búrájára ülepedő por, ami befolyásolhatja a mérés eredményét.

7.7.8. Felhőalap mérése

Az automata meteorológiai állomásokon a felhőalap mérésére lézer ceilométert használnak. A mérés során több probléma merülhet fel:

  1. a csapadékhullás erősen korlátozza a felhőalap pontos meghatározását,

  2. a szenzor csak egy nagyon kis területet lát az égboltból, ezért változó felhőzet mellett az átlagos helyzettől nagyon eltérő adatot szolgáltathat (emiatt általában 30 perces átlagolási időszakot alkalmaznak).

  3. a szenzornak jelentős energiaigénye van, ami akkumulátorról üzemeltett állomásokon probléma,

  4. az ég felé néző szenzor védőburkolatára hulló hó, szennyeződések módosíthatják a mérést.

7.7.9. Látástávolság mérése

A látástávolság meghatározására számos különböző automatikusan működő eszköz áll rendelkezésre. A repülőtereken általában a pontosabb transzmisszométereket, míg a hagyományos meteorológiai állomásokon a kevésbé pontos, de olcsóbb szóródást mérő látástávolság-mérőket alkalmazzák (részletesen lásd: 6.6.2. fejezet).

Irodalomjegyzék:

Horváth, L., Asztalos, M., Führer, E., Mészáros, R., és Weidinger, T.. 2005. Measurement of ammonia exchange over grassland in the Hungarian Great Plain. Agricultural and Forest Meteorology. 130. 282–298.

World Meteorological Organization. 1992. The WMO Automatic Digital Barometer Intercomparison:Final Report (J.P. van der Meulen) Instruments and Observing Methods Report No. 46. WMO/TD-No 474. Geneva.

World Meteorological Organization. 1994a (WMO, 1994a). International Comparis0n of National Precipitation Gauges with a Reference Pit Gauge (Sevruk, B. and Hamon, W.R.) Instruments and Observing Methods Report No.17. WMO/TD-No. 38. Geneva.

World Meteorological Organization. 1994b (WMO, 1994b). WMO solid precipitation measurement intercomparison: Preliminary results (B.E. Goodison, E. Elomaa, V. Golubev. T. Gunther and B. Sevruk). In WMO Technical Conference on Instruments and Methods of Observation (TECO-94) Instruments and Observing Methods Report, No. 57. WMO/ TD-No. 588. Geneva.

World Meteorological Organization. 2008 (WMO, 2008). Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation. WMO-No. 8. Geneva. ISBN 978-92-63-10008-5.

World Meteorological Organization. 2012. Guide on the Global Observing System. WMO-No. 488. Geneva. ISBN 978-92-63-10488-5.