Regnmåler - Rain gauge
En regnmåler (også kendt som et udometer , pluviometer , ombrometer og hyetometer ) er et instrument, der bruges af meteorologer og hydrologer til at samle og måle mængden af flydende nedbør over et område i et foruddefineret område over en periode. Det bruges til at bestemme dybden af nedbør (normalt i mm ), der forekommer over et enhedsareal og dermed måle nedbørsmængden.
Historie
De første kendte nedbørsregistre blev opbevaret af de gamle grækere omkring 500 fvt.
Folk, der bor i Indien, begyndte at registrere nedbør i 400 fvt. Målingerne var korreleret med forventet vækst. I Arthashastra , f.eks. Brugt i Magadha , blev der fastsat præcise standarder for kornproduktion. Hver af de statslige lagre var udstyret med en regnmåler til at klassificere jord til skattemæssige formål. I 1247 opfandt Song -kinesiske matematiker og opfinder Qin Jiushao Tianchi -bassinregn og snemålere for at henvise til regn, snefaldsmålinger samt andre former for meteorologiske data.
I 1441 blev Cheugugi opfundet under Sejong den Store i Joseon -dynastiet i Korea som den første standardiserede regnmåler. I 1662 skabte Christopher Wren den første tipping-spand regnmåler i Storbritannien i samarbejde med Robert Hooke . Hooke designede også en manuel måler med en tragt, der foretog målinger i hele 1695.
Det var Richard Towneley, der var den første til at foretage systematiske nedbørsmålinger over en periode på 15 år fra 1677 til 1694 og udgav sine optegnelser i Royal Society 's Philosophical Transactions . Towneley opfordrede til flere målinger andre steder i landet for at sammenligne nedbøren i forskellige regioner, selvom det kun ser ud til at William Derham har taget Towneleys udfordring op. De offentliggjorde i fællesskab nedbørsmålingerne for Towneley Park og Upminster i Essex for årene 1697 til 1704.
Naturforskeren Gilbert White tog målinger for at bestemme den gennemsnitlige nedbørsmængde fra 1779 til 1786, selvom det var hans svoger, Thomas Barker , der foretog regelmæssige og omhyggelige målinger i 59 år, registrerede temperatur, vind, barometertryk , nedbør og skyer . Hans meteorologiske optegnelser er en værdifuld ressource for viden om det britiske klima fra 1700 -tallet. Han var i stand til at demonstrere, at den gennemsnitlige nedbørsmængde varierede meget fra år til år med lidt mærkbart mønster.
National dækning og moderne målere
.JPG)
Meteorologen George James Symons udgav det første årlige bind af British Rainfall i 1860. Dette banebrydende arbejde indeholdt nedbørsrekorder fra 168 landstationer i England og Wales. Han blev valgt til rådet for det britiske meteorologiske samfund i 1863 og gjorde det til hans livsværk at undersøge nedbør på de britiske øer. Han oprettede et frivilligt netværk af observatører, som indsamlede data, som blev returneret til ham til analyse. Så vellykket var han i denne bestræbelse, at han i 1866 var i stand til at vise resultater, der gav en rimelig repræsentation af fordelingen af nedbør og antallet af optagere steg gradvist, indtil den sidste mængde britisk nedbør, som han levede for at redigere, for 1899, indeholdt tal fra 3.528 stationer - 2.894 i England og Wales , 446 i Skotland og 188 i Irland . Han indsamlede også gamle nedbørsrekorder, der går tilbage over hundrede år. I 1870 lavede han en redegørelse for nedbør på de britiske øer fra 1725.
På grund af det stadigt stigende antal observatører blev standardisering af målerne nødvendig. Symons begyndte at eksperimentere med nye målere i sin egen have. Han prøvede forskellige modeller med variationer i størrelse, form og højde. I 1863 begyndte han samarbejde med oberst Michael Foster Ward fra Calne , Wiltshire , der foretog mere omfattende undersøgelser. Ved at inkludere Ward og forskellige andre rundt om i Storbritannien fortsatte undersøgelserne indtil 1890. Eksperimenterne var bemærkelsesværdige for deres planlægning, udførelse og konklusion. Resultaterne af disse eksperimenter førte til den gradvise vedtagelse af den velkendte standardmåler, der stadig bruges af det britiske meteorologiske kontor i dag, nemlig en fremstillet af "... kobber, med en fem tommer tragt med messingfælgen en fod over jorden ..."
De fleste moderne regnmålere måler generelt nedbøren i millimeter i højden opsamlet i en bestemt periode, svarende til liter pr. Kvadratmeter. Tidligere blev regn registreret som tommer eller punkter, hvor et punkt er lig med 0,254 mm eller 0,01 tommer.
Regnmængder læses enten manuelt eller af automatisk vejrstation (AWS). Hyppigheden af aflæsninger afhænger af indsamlingsbureauets krav. Nogle lande vil supplere den betalte vejrobservatør med et netværk af frivillige for at indhente nedbørsdata (og andre typer vejr) for tyndt befolkede områder.
I de fleste tilfælde bevares nedbøren ikke, men nogle stationer sender dog nedbør og snefald til test, hvilket gøres for at opnå niveauer af forurenende stoffer.
Regnmålere har deres begrænsninger. Forsøg på at indsamle regndata i en tropisk cyklon kan være næsten umuligt og upålideligt (selvom udstyret overlever) på grund af ekstrem vind. Regnemålere angiver også kun nedbør i et lokaliseret område. For stort set enhver måler vil dråber klæbe til siderne eller tragten af opsamlingsindretningen, således at mængderne er meget lidt undervurderede, og mængderne på .01 tommer eller .25 mm kan registreres som et " spor ".
Et andet problem er, når temperaturen er tæt på eller under frysepunktet. Regn kan falde på tragten, og is eller sne kan samle sig i måleren og blokere efterfølgende regn. For at afhjælpe dette kan en måler være udstyret med en automatisk elektrisk varmelegeme til at holde sine fugtopsamlende overflader og sensoren lidt over frysepunktet.
Regnmålere skal placeres i et åbent område, hvor der ikke er bygninger, træer eller andre forhindringer, der kan blokere regnen. Dette er også for at forhindre, at vandet, der opsamles på tagene på bygninger eller træernes blade, drypper ned i regnmåleren efter en regn, hvilket resulterer i unøjagtige aflæsninger.
Typer
.JPG)
Typer af regnmålere omfatter graderede cylindre , vejemåleinstrumenter, vippespandmålere og simpelthen begravede gruppesamlere. Hver type har sine fordele og ulemper ved indsamling af regndata.
Amerikansk standard regnmåler
Standard United States National Weather Service- regnmåler, udviklet i begyndelsen af det 20. århundrede, består af en 8-tommer diameter (203 mm) tragt, der tømmes i en gradueret cylinder, 2,525 tommer (64,1 mm) i diameter, som passer ind i en større beholder, der er 8 tommer i diameter og 20 tommer (508 mm) høj. Hvis regnvandet løber over den graduerede indercylinder, fanger den større ydre beholder det. Når der foretages målinger, måles højden af vandet i den lille graduerede cylinder, og overskydende overløb i den store beholder hældes omhyggeligt i en anden graderet cylinder og måles for at give den samlede nedbør. En kegelmåler bruges undertiden til at forhindre lækage, der kan resultere i ændring af dataene. På steder, der bruger det metriske system, er cylinderen normalt markeret i mm og måler op til 250 millimeter nedbør. Hver vandret linje på cylinderen er 0,5 millimeter (0,02 in). I områder, der bruger kejserlige enheder, repræsenterer hver vandret linje 0,01 tommer.
PH standard regnmåler
Standard Maharlikan National Weather Service regnmåler, udviklet i begyndelsen af det 20. århundrede, består af en rund cylindrisk beholder med en diameter målt i millimeter. Vandets højde/tykkelse i millimeter er den sidste nedbørsmåler. Det udføres skiftevis og beregner derefter gennemsnittet fra start til slut af en regnbegivenhed.
Pluviometer af intensiteter
Den pluviometer af intensiteter (eller Jardi s pluviometer) er et værktøj, der måler den gennemsnitlige intensitet af nedbør i et bestemt tidsinterval. Det blev oprindeligt designet til at registrere nedbørsregimet i Catalonien, men spredte sig til sidst over hele verden.
Det anvender princippet om feedback ... det indgående vand skubber bøjningen opad, hvilket gør den nedre "justerende koniske nål" for at lade den passere den samme mængde vand, der kommer ind i beholderen, på denne måde ... nålen registrerer på tromlen mængden af vand, der strømmer igennem det hvert øjeblik - i mm nedbør pr. kvadratmeter.
Den består af en roterende tromle, der roterer med konstant hastighed , denne tromle trækker en gradueret ark af karton, som har den tid på abscissen , mens y-aksen angiver højden af nedbør i mm regn . Denne højde registreres med en pen, der bevæger sig lodret, drevet af en bøje, der på papiret markerer nedbøren over tid. Hvert papark bruges normalt i en dag.
Når regnen falder, falder vandet, der opsamles af tragten, ned i beholderen og hæver den bøje, der får pennearmen til at stige i den lodrette akse, hvilket markerer pap i overensstemmelse hermed. Hvis nedbøren ikke varierer, forbliver vandstanden i beholderen konstant, og mens tromlen roterer, er pennens mærke mere eller mindre en vandret linje, proportional med mængden af vand, der er faldet. Når pennen når den øverste kant af registreringspapiret, betyder det, at bøje er "højt oppe i tanken" og forlader spidsen af den koniske nål på en måde, der afdækker reguleringshullet, dvs. det maksimale flow, som apparatet er i stand til at optage. Hvis regnen pludselig falder, hvilket får beholderen (som den tømmer) til hurtigt at sænke bøjningen, svarer denne bevægelse til en stejl skråningslinje, der kan nå bunden af det registrerede pap, hvis det holder op med at regne.
Regnmåleren af intensiteter tillod nedbør at blive registreret over mange år, især i Barcelona (95 år), bortset fra mange andre steder rundt om i verden, såsom Hong Kong.
Vejer nedbørsmåler
En nedbørsmåler af vejningstype består af en opbevaringsbeholder, som vejes for at registrere massen. Visse modeller måler massen ved hjælp af en pen på en roterende tromle eller ved hjælp af en vibrerende ledning, der er knyttet til en datalogger . Fordelene ved denne type måler i forhold til tipskovle er, at den ikke undervurderer intens regn, og den kan måle andre former for nedbør, herunder regn, hagl og sne. Disse måleinstrumenter er imidlertid dyrere og kræver mere vedligeholdelse end at vippe skovlmålere.
Registreringsmåleren af vejningstypen kan også indeholde en anordning til måling af antallet af kemikalier i stedets atmosfære. Dette er yderst nyttigt for forskere, der studerer virkningerne af drivhusgasser, der frigives til atmosfæren, og deres virkninger på niveauerne af den sure regn . Nogle ASOS -enheder ( Automated Surface Observing System ) anvender en automatiseret vejemåler kaldet AWPAG (All Weather Precipitation Accumulation Gauge).
Tippemåler regnmåler
Tippemaskinens regnmåler består af en tragt, der samler og kanaliserer nedbøren til en lille vippeagtig beholder. Efter en forudindstillet mængde nedbør falder, tipper håndtaget, dumper det opsamlede vand og sender et elektrisk signal. En gammeldags optageenhed kan bestå af en pen monteret på en arm, der er fastgjort til et tandhjul, der bevæger sig én gang med hvert signal, der sendes fra samleren. I dette design, når hjulet drejer, bevæger penarmen sig enten op eller ned og efterlader et spor på grafen og gør samtidig et højt "klik".
Regntælleren til tippeskovl er ikke lige så præcis som standardregnemåleren, fordi nedbøren kan stoppe, før håndtaget har vippet. Når den næste periode med regn begynder, kan det ikke tage mere end en eller to dråber at vippe håndtaget. Dette ville derefter indikere, at det forudindstillede beløb er faldet, når kun en brøkdel af det beløb faktisk er faldet. Tippespande har også en tendens til at undervurdere mængden af nedbør, især ved snefald og kraftige nedbørshændelser. Fordelen ved vippeskovlens regnmåler er, at regnens karakter (let, medium eller tung) let kan opnås. Nedbørskarakteren afgøres af den samlede mængde regn, der er faldet i en bestemt periode (normalt 1 time), og ved at tælle antallet af pulsklik i løbet af en 10-minutters periode kan observatøren bestemme regnens karakter. Algoritmer kan anvendes på dataene som en metode til at korrigere dataene for højintensiv nedbør.
Moderne tippende regnmålere består af en plastikopsamler afbalanceret over en omdrejningspunkt. Når den tipper, aktiverer den en switch (f.eks. En reed -switch ), som derefter registreres elektronisk eller sendes til en fjernopsamlingsstation.
Tippemåler kan også inkorporere elementer af vejemåleinstrumenter, hvorved der anbringes en belastningsmåler på opsamlingsspanden, så den nøjagtige nedbør kan læses på ethvert tidspunkt. Hver gang opsamleren tipper, nulstilles belastningsmåleren (vægtsensoren) for at nulstille enhver drift.
For at måle vandækvivalenten til frossen nedbør kan en tippespand opvarmes for at smelte is og sne, der fanges i tragten. Uden en varmemekanisme bliver tragten ofte tilstoppet under en frossen nedbørshændelse, og der kan derfor ikke måles nedbør. Mange ASOS -enheder (Automated Surface Observing System) bruger opvarmede tipskovle til at måle nedbør.
Optisk regnmåler
Denne type måler har en række opsamlingstragte. I et lukket rum under hver er en laserdiode og en fototransistordetektor . Når der opsamles nok vand til at lave en enkelt dråbe, falder det ned fra bunden og falder ned i laserstrålebanen. Sensoren er indstillet vinkelret på laseren, så der spredes nok lys til at detekteres som et pludseligt lysglimt. Blinkene fra disse fotodetektorer læses og transmitteres eller optages derefter.
Akustisk regnmåler
Akustiske disdrometre , også kaldet en hydrofoner, er i stand til at fornemme lydsignaturerne for hver dråbestørrelse, når regn rammer en vandoverflade inden for måleren. Da hver lydsignatur er unik, er det muligt at vende undervandsfeltet for at estimere faldstørrelsesfordelingen inden for regnen. Udvalgte øjeblikke af faldstørrelsesfordelingen giver nedbørshastighed, nedbørsmængde og andre nedbørsejendomme.