Тема 4: осадки и приборы для их измерения.
Осадки – это основной источник влаги в почве, они играют важную роль в жизни растений. Непосредственное воздействие осадков на растения может быть положительным и отрицательным в зависимости от степени их интенсивности и продолжительности.
Осадками называют воду, выпадающую в жидком или твердом состоянии на поверхность земного шара и наземные предметы из облаков или из воздуха, вследствие конденсации содержащегося в нем водяного пара.
Осадки в зависимости от фазового состояния разделяются на: твердые (снег, град, снежная крупа, гололед, иней), жидкие ( дождь), смешанные ( снег с дождем, мокрый снег).
Осадки характеризуются тремя параметрами: количеством, интенсивностью и продолжительностью их выпадения.
Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в мм, который образовался бы на горизонтальной поверхности от выпавших осадков при отсутствии просачивания в землю, стекания и испарения.
1 мм осадков = 10 т воды на 1 га.
Интенсивность осадков измеряют в миллиметрах в минуту (мм/мин) или в час (мм/ч).
Продолжительность выпадения осадков измеряют в часах или в минутах от начала до окончания их выпадения.
Осадки выпадающие их облаков делятся на 3 типа:
Обложные ( нижний ярус, слоистые облака).
Моросящие (нижний ярус, слоистые облака).
Ливневые ( кучевые облака вертикального развития).
Наблюдения за осадками включают: 1. визуальные – вид осадков, их интенсивность, время начала и конца выпадения 2. измерение количества осадков с помощью приборов – осадкомера и дождемера Третьякова, полевого дождемера Давитая, плювиографа, суммарного осадкомера, напочвенного осадкомера.
Приборы для измерения осадков.
Дождемер и осадкомер Третьякова. (стр.131 практикум Виткевич).
На столбе высотой 2метра устанавливается осадкомерное ведро. Поперечное сечение ведра 500см.кв., высота -40см. Внутри ведра диафрагма воронкообразной формы ( служит для уменьшения испарения воды из ведра). В стенке ведра впаяна небольшая трубочка, через которую сливается вода (осадки) в измерительный стакан. Ведро устанавливается в кольцевую оправу, наглухо закрепленную на столбе. Вокруг оправы конусообразная защита. Она нужна чтобы уменьшить влияние ветра.
Осадкомер Третьякова состоит из : осадкомерного ведра, крышка на ведро, таган для установки ведра, планочная ветровая защита, измерительный стакан. Ведро металлическое, высота 40см, площадь сечения 200см.кв. Ветровая защита состоит из 16 трапецевидных изогнутых планок, которые крепятся на 2 кольца (нижнее и верхнее).
Цена деления осадкомерного стакана 0.1мм.
Осадкомер устанавливается на метеорологической площадке на деревянном столбе. Приемная его поверхность должна находится на высоте 2 метра от поверхности почвы. К нему прикрепляется металлическая лесенка. Измерения проводятся два раза в сутки ( 8час. Утра и 18час. Вечера), или по мере надобности. Если количество осадков меньше одного деления стакана, то сумма осадков равна 0мм. Если осадков более 100мм (100 делений стакана), то измерение проводится по частям. Твердые осадки растапливаются.
Полевой дождемер Давитая.
Это цилиндрический стеклянный стакан с расширением в верхней части и плоским основанием. Приемная площадь дождемера 30см.кв., высота -34см. Цена деления -1мм. Рассчитан на измерение 60-65мм осадков. Для уменьшения испарения воды в стакан вставляется небольшая стеклянная воронка. Измеряют им количество осадков на сельхозполях, где ведутся инструментальные наблюдения за влажностью почвы, если этот участок находится на расстоянии более 2км от метеоплощадки.
Дождемер напочвенный (стр.134 практикум Виткевич).
устанавливается в углублении в земле так, чтобы его приемное отверстие находилось на уровне земли, где скорость ветра близка к нулю и не отклоняет капельки дождя или снежинки.
Осадкомер суммарный – применяется для наблюдений в трудно доступных местах, когда нужна информация об осадках за длительный период времени ( месяц, сезон). Состоит из 2-х частей — верхняя съемная (приемная часть) и нижняя — конусообразный закрытый сосуд. К приемной части крепится планочная ветровая защита.(стр.132 практикум Виткевич)
Плювиограф П-2.(стр.140 практикум Виткевич)
служит для непрерывной регистрации количества осадков, их интенсивности и времени выпадения. Это самописец, регистрирует только жидкие осадки. Интенсивность осадков вычисляется в мм/мин. с точностью -+ 0.1мм. Измерение большого количества осадков обеспечивается специальным устройством плювиографа, позволяющим на одной ленте непрерывно регистрировать выпадающие в течение суток осадки последовательно по частям, по порциям в 10мм.
Устройство: прибор смонтирован в металлическом кожухе цилиндрической формы с открывающейся дверцей. Приемник осадков – сосуд плошадью 500кв.см. Дно конусообразное, переходит в отверстие для стока воды. Осадки по трубке стекают в сосуд, внутри которого есть поплавок с вертикальным стержнем. К стержню прикреплено горизонтальное перо, которое на ленте барабана чертит линию – график изменения количества осадков или плювиограмму. (стр. 141 практикум Виткевич). В сосуд с поплавком входит одно колено сифонной трубки. Внизу стоит контрольный сосуд.
При отсутствии осадков чертится горизонтальная линия. При выпадении осадков вода стекая в сосуд поднимает поплавок и перо чертит наклонную линию. Крутизна последней указывает на интенсивность дождя. Одновременно наполняется водой и правое колено сифонной трубки. И когда вода дойдет до верхнего изгиба трубки и заполнит его, начинает действовать сифон- вода выливается к контрольный сосуд, а перо вместе с поплавком падает вниз и чертит на ленте вертикальную линию. Падение происходит до тех пор, пока вода из сосуда не выльется до нижнего края сифонной трубки.
Угол наклона линии на графике дает оценку интенсивности выпадения осадков. Обработка ленты проводится путем подсчета делений, на которое поднялось перо плювиографа. Устанавливается прибор на метеорологический площадке.
Задание к занятию.
Задание 1. Построить график (гистограмму) изменения декадных сумм осадков по данным метеостанции .
Метеоролог и я
Одним из основных наблюдений на метеостанции является измерение количества осадков. Производится оно два раза в сутки: в 8ч и 20ч по местному времени (или 3 и 15ч UTC). Измерение количества осадков может быть автоматизированным и ручным. На станциях гидрометеорологической сети используется второй метод.
Для измерений служит прибор, называемый осадкомер О-1 (осадкомер Третьякова). Он представляет собой комплект различных приборов и установок:
- 2 осадкосборных сосуда;
- 2 воронки;
- крышка;
- таган (место для установки осадкосборных сосудов);
- ветровая защита;
- 2 измерительных стакана.
Рассмотрим составляющие прибора.
Устройство осадкомера
Основной частью, конечно же, являются осадкосборные сосуды. Иногда их ещё называют осадкомерные ведра. Очевидно, что эти вёдра служат для сбора и накопления осадков. Они представляют собой металлические цилиндры высотой 40 см. Площадь приемного отверстия составляет 200 см 2 . Внутри, примерно посередине ведра, припаяна конусообразная диафрагма. Она служит опорой для воронки.
Воронки устанавливаются в вёдра в летнее время для уменьшения испарения осадков. В зимнее время они убираются, чтобы не препятствовать накоплению твердых осадков (снег, крупа и т.д.).
С внешней стороны к осадкосборному сосуду припаян носик, для слива осадков. Носик закрывается колпачком, служащим также для уменьшения испарения. Также к осадкосборным сосудам прилагается крышка. Она используется при смене сосудов (чтобы при смене ведер во время осадков, последние не попадали в сосуды и не искажали результатов), а так же при взвешивании твердых осадков (если они не успели растаять ко времени измерения).
Установка осадкомера
Как и многие приборы на метеоплощадке, осадкомер устанавливается таким образом, чтобы приемное отверстие осадкосборного сосуда находилось на высоте 2 м над землёй. Для удовлетворения этого условия используется столб, у которого верхней части располагается таган для установки вёдер.
Вокруг тагана устанавливается ветровая защита. Она состоит из 15 планок (пластинок) в форме трапеций. Планки крепятся к металлическому кольцу, с помощью имеющихся в них «ушек». Кольцо крепится к столбу с таганом с помощью трёх укосин. Между собой пластинки сверху и снизу связаны цепочками, которые позволяют им свободно колебаться.
Измеряем осадки
Что ж, осадки мы собрали, осталось их измерить. Для этого воспользуемся специальным измерительным стаканом объемом 200 см 3 , который имеет 100 делений. Одно деление равно 2 см 3 , что при площади приемного отверстия 200 см 2 соответствует 0,1 мм.
Единицы измерения осадков
Как вы уже поняли, жидкие осадки измеряются в миллиметрах (мм). Но снег имеет другие единицы измерения. Размер снежинок больше капелек воды. Исследования показали, что при выпадении снега той же интенсивности, что и дождя, на поверхности образуется слой в 10 раз больше. Поэтому твёрдые осадки измеряются в сантиметрах.
Допустим, что у нас за 12 часов выпало 10 мм осадков. Это значит, что на поверхности площадью 1 м 2 , если бы вода с этой поверхности никуда не уходила (не просачивалась бы в землю и не испарялась), образовался водный слой равный 10 мм. При твёрдых осадках этот слой равнялся бы 10 см.
На сегодня это всё, о чём мы хотели рассказать вам. Надеемся, что теперь вы имеете общее представление об измерении осадков. До новых встреч, друзья.
Что такое осадкомер и для чего он нужен?
Прибор, при помощи которого измеряют уровень атмосферных осадков, называется осадкомер. Разновидности осадкомера – плювиограф и дождемер.
Осадкомер позволяет измерять уровень как жидких осадков (дождь), так и твердых (град и снег). Эти измерительные приборы появились в распоряжении отечественных специалистов не так давно – в 70-е годы прошлого века. В качестве эталона осадкомерного прибора принят осадкомер с двойной заборной защитой – как стандарт его утвердила Всемирная Метрологическая Организация.
Конструкция и использование осадкомера
Прибор состоит из дождемерного ведра, установленного на столбе (тагане), огражденного ветрозащитой, и дождемерных стаканов, предназначенных для измерения уровня выпавших осадков. Осадкомер без ветрозащиты или с упрощенной защитой называют дождемером. Ветрозащита – это железные листы, закрепленные в виде воронки.
Осадкомеры устанавливают на метеостанциях на ровных площадках, на расстоянии не меньше двух метров от земли. Во избежание выдувания осадков из мерного ведра прибор нужно устанавливать предельно внимательно. Оптимальный вариант – площадка в окружении зданий или деревьев, которые будут препятствовать ветру. При этом пространство между осадкомером и окружающими зданиями должно быть не меньше двойной высоты этих строений.
Уровень выпавших осадков измеряют не реже двух раз в сутки, утром и вечером. Если идет сильный дождь, показания снимают еще и днем. Чтобы замерять уровень осадков, мерное ведро снимают со столба, накрывая крышкой (на его место ставят сменное), а носок прикрывая колпачком.
В помещении содержимое ведра через колпачок выливают в измерительный стакан. В теплое время года, в отсутствие дождя, замеры можно проводить и на открытом воздухе, рядом с осадкомером. Если выпал град или снег, ведро вносят в помещение, ждут, пока содержимое растает, и затем проводят измерения.
Как измеряют количество осадков?
Объем выпавших осадков выражают в миллиметрах слоя воды, который образовался бы при условии, что осадки не испаряются, не стекают и не просачиваются в почву. Количество осадков в миллиметрах равно количеству килограммов воды, вылившейся на площадку в 1 квадратный метр, то есть 1 мм = 1 кг/1 м 2 .
Если уровень осадков 15-49 мм за 12 часов, дождь считается сильным. Категория «очень сильный» – это уровень осадков свыше 50 мм за то же время. Для снега термин «сильный» употребляется в случае, когда уровень осадков равен 7-19 мм за 12 часов, «очень сильный» – при выпадении более 20 мм за то же время. Также при измерении учитывается видимость.
Например, сильный снегопад – это ситуация, когда видимость не превышает 500 метров, сильный дождь – видимость не более километра. Имеется в виду метрологическая дальность видимости.
Виды осадкомеров
Помимо описанного выше механического прибора, существует еще ряд разновидностей осадкомеров. Автоматический работает по принципу весов и представляет собой целый блок приборов, позволяющий вести измерения беспрерывно в автономном режиме. Такое оборудование также называют плювиографом.
Управлять прибором можно дистанционно. Весовые снегомеры умеют измерять длину столбика пробы снега и ее массу, определяя плотность снежного покрова. Испаромером фиксируют как количество выпавших осадков, так и объем испарений с почвы и воды (испаромер-осадкомер).
По принципу действия известны также модели осадкомеров, измеряющих не вес собранных осадков, а их давление на дно сосуда, и так называемое «челночное» оборудование. Повышенной точностью отличаются камерные осадкомеры. Выбор осадкомера зависит от условий выпадения осадков, то есть от конкретной климатической зоны. Для районов с преобладанием кратковременных дождей и районов с продолжительными затяжными осадками метеорологи выбирают разные типы оборудования.
Для чего нужны осадкомеры?
При помощи этих устройств метеорологи могут проводить мониторинг погоды, давая свои рекомендации по подготовке к затяжным ливням или граду. Например, в Санкт-Петербурге установили целую систему осадкомеров, фиксирующих интенсивность дождя и снега в разных районах.
Все приборы подключены к единому серверу, полученные данные обрабатываются специальной программой. Это помогает избежать переполнения ливневых канализаций, заранее подготовить насосы для откачки воды в нужных районах, направить снегоуборочную технику туда, где она в данный момент нужнее всего.
Осадкомер
Погода влияет на жизнь и хозяйственную деятельность человека. Поэтому человек научился наблюдать и предсказывать её. На основании многолетних наблюдений созданы карты, на которых показаны средние температуры, направление ветра, количество осадков. В настоящее время на метеорологических станциях продолжается наблюдение за элементами погоды. Тщательно измеряется количество осадков. Для этой цели созданы специальные приборы.
Что такое осадкомер
Исходя из названия понятно, что осадкомер — это прибор для измерения количества выпавших осадков.
В состав этого специализированного прибора входят:
- дождемерное ведро;
- дождемерный стакан;
- планочная защита.
Вместо осадкомера иногда используют дождемер. Он отличается более простой защитой, состоящей из четырёх металлических листов в форме воронки.
Установка и использование осадкомера
На метеостанциях прибор устанавливается на шесте высотой 2 метра. В центральной части планочной защиты крепится дождемерное ведро. Планочная защита спасает осадкомер от ветра.
Во время дождей влага собирается в установленное дождемерное ведро. В зимнее время в него собирается снег.
Два раза в сутки, утром и вечером, ведро с осадками снимается, на его место устанавливается запасное. Жидкая вода выливается в мерный стакан, измеряется количество осадков. При сильных дождях измерение осадков проводится третий раз.
В зимнее время осадкомер со снегом переносится в тёплое помещение. Как только снег тает, количество влаги определяется мерным стаканом.
Измерение осадков
Количество осадков измеряется в миллиметрах слоя воды на поверхности при условии, что влага не поступает в землю и не испаряется.
При проведении измерений сформировались понятия: «сильный дождь» и «очень сильный дождь». В случае если осадков выпало от 15 до 49 мм в течение 12 часов, считают, что прошёл «сильный дождь».
Рис. 2. Сильный дождь.
В зимнее время растаявший снег даёт от 7 до 19 мм воды за 12 часов — это «сильный снег». Если за это же время воды более 20 мм — это «очень сильный снег».
Иногда необходимо оценить интенсивность осадков. Используют метеорологическую дальность видимости. Если видимость летом не более 1000 метров, это «сильный дождь». В зимнее время при снегопаде видимость не более 500 метров, значит, идёт сильный снег.
Сильный дождь или сильный снег влияют на работу транспорта, снижая видимость. Сельское хозяйство зависит от периодичности и суммы осадков в тёплый сезон года. Исходя из этого, становится понятно, для чего нужно измерять их количество.
Рис. 3. Влияние осадков на урожайность.
благодаря работе метеорологов известно, где и сколько осадков выпадает. Так, среднее значение осадков для Москвы — 580 мм в год. В Санкт-Петербурге выпадает 660 мм. В пустынях — до 100 мм и менее.
В рамках курса географии 6 класса школьники кратко знакомятся с элементами погоды и приборами для измерения температуры, давления, осадков, ветра, в том числе изучают осадкомер.
Что мы узнали?
Осадки являются важной характеристикой климата. Их определением занимаются метеорологи. Для количественного измерения выпавшей влаги используют осадкомер.