Дождь

Дождевой датчик (также известный как Udometer , Pluviometer, Ombrometer и Hyetometer ) - это инструмент, используемый метеорологами и гидрологами для сбора и измерения количества жидкости осадков в предварительно определенной области в течение определенного периода времени. ^{[ 1 ]} Он используется для определения глубины осадков (обычно в мм), которая встречается на единичной площади и измерить количество осадков.

История

Первые известные записи о дождевых осадках были сохранены древними греками , около 500 г. до н.э. ^{[ Цитация необходима ]}

живущие в Индии Люди , ^{[ 2 ]} Показания были связаны с ожидаемым ростом. В Arthashastra , используемой, например, в Магадхе , были установлены точные стандарты в отношении производства зерна. Каждый государственный магазин был оснащен дождем для классификации земли для целей налогообложения. ^{[ 3 ]} Измерение осадков также упоминалось в еврейском тексте в Палестине. ^{[ 4 ]} В 1247 году китайская математика и изобретатель китайского математика и изобретатель Цинь Джиушао изобрели бассейн Тяньчи и снежные датчики для ссылки на дождь и измерения снегопада, а также другие формы метеорологических данных. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

В 1441 году Чеугуги был изобретен во время правления Великого из династии Кореи Седжонга в качестве первого стандартизированного дождевого датчика. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} В 1662 году Кристофер Рен создал первый дождевой датчик в Британии в Британии в сотрудничестве с Робертом Хуком . ^{[ 7 ]} Гук также разработал ручной датчик с воронкой, которая проводила измерения в течение 1695 года.

Ричард Таунли был первым, кто провел систематические измерения осадков в течение 15 лет с 1677 по 1694 год, опубликовав свои записи в философских сделках Королевского общества . Таунли призвал провести больше измерений в других местах страны, чтобы сравнить количество осадков в разных регионах, ^{[ 10 ]} Хотя только Уильям Дерхам , по -видимому, принял вызов Таунили. Они совместно опубликовали измерения осадков для парка Таунли и Upminster в Эссексе за 1697–1704 годы. ^{[ 11 ]}

Натуралист Гилберт Уайт прошел измерения, чтобы определить среднее количество осадков с 1779 по 1786 год, хотя именно его зять, Томас Баркер , регулярно проводил и тщательно измерения в течение 59 лет, температура регистрации, ветер, барометрическое давление , количество осадков и облака Полем Его метеорологические записи являются ценным ресурсом для знания британского климата 18-го века. Он смог продемонстрировать, что среднее количество осадков сильно различалось из года в год с небольшим заметным образцом. ^{[ 12 ]}

Национальное освещение и современные датчики

Метеоролог Джордж Джеймс Саймонс опубликовал первый ежегодный объем британских осадков в 1860 году. Эта новаторская работа содержала записи о дождевых осадках с 168 земельных станций в Англии и Уэльсе. Он был избран в Совет Британского метеорологического общества в 1863 году и сделал свою жизнь, чтобы исследовать количество осадков на Британских островах. Он создал добровольную сеть наблюдателей, которые собирали данные, которые были возвращены ему для анализа. Настолько успешным было в этом деле, что к 1866 году он смог показать результаты, которые дали справедливое представление о распределении осадков и количестве регистраторов, постепенно увеличившись до последнего объема британских осадков, которые он жил для редактирования, на 1899 Цифры из 3528 станций - 2894 в Англии и Уэльсе , 446 в Шотландии и 188 в Ирландии . Он также собрал старые записи о дождевых осадках, уходящие в возрасте более ста лет. В 1870 году он произвел отчет о количестве осадков на Британских островах, начиная с 1725 года.

Из-за постоянно растущего числа наблюдателей стандартизация датчиков стала необходимой. Саймонс начал экспериментировать с новыми датчиками в своем собственном саду. Он попробовал разные модели с вариациями по размеру, форме и высоте. В 1863 году он начал сотрудничество с Майклом Фостером Уордом ^{[ 13 ]} из Калне , Уилтшир , который провел более обширные расследования. Включая Уорда и других других людей вокруг Британии, расследования продолжались до 1890 года. Эксперименты были замечательными своими планированием, исполнением и выводами. Результаты этих экспериментов привели к прогрессивному внедрению известного стандартного датчика, все еще используемого сегодня Метеорологическим офисом Великобритании , а именно: один из «... медь, с пятидюймовой воронкой, имеющей латунный обод на одну ногу над землей ... " ^{[ 14 ]}

Большинство современных дождевых датчиков, как правило, измеряют осадки в миллиметрах по высоте, собранной в течение определенного периода, эквивалентно литрам на квадратный метр. Ранее дождь регистрировался как дюймы или точки, где одна точка равна 0,254 мм или 0,01 дюйма. ^{[ 15 ]}

Количество дождевых датчиков читается либо вручную, либо по автоматической метеорологической станции (AWS). Частота показаний будет зависеть от требований агентства по сбору. Некоторые страны дополнят платного наблюдателя с сетью добровольцев для получения данных осадков (и других видов погоды) для малонаселенных областей.

В большинстве случаев осадки не сохраняются, но некоторые станции представляют осадки и снегопад для испытаний, что сделано для получения уровней загрязняющих веществ.

Дождевые датчики имеют свои ограничения. Попытка собрать данные дождя в тропическом циклоне может быть практически невозможной и ненадежной (даже если оборудование выживает) из -за крайностей ветра. Кроме того, дождевые датчики указывают только на осадки в локализованной зоне. Практически для любого датчика будут придерживаться боковых сторон или воронки коллекционного устройства, так что количества очень немного недооценены, а от 0,01 дюйма или 0,25 мм могут быть записаны как « след ».

Другая проблема, возникшая в том, когда температура находится близко к нулям или ниже. Дождь может упасть на воронку, и лед или снег может собираться в датчике, блокируя последующий дождь. Чтобы облегчить это, датчик может быть оснащен автоматическим электрическим обогревателем, чтобы поддерживать его поверхности, сбрасывающие влагу и датчик, немного выше нуля.

Дождевые датчики должны быть размещены в открытой площадке, где нет зданий, деревьев или других препятствий, чтобы заблокировать дождь. Это также для того, чтобы предотвратить, как вода, собранная на крышах зданий, или листья деревьев не капать в дождь после дождя, что приводит к неточным показаниям.

Типы

Типы датчиков дождя включают градуированные цилиндры , датчики взвешивания, датчики с чаевыми и просто похороненные коллекционеры ям. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки при сборе данных дождя.

Стандартный дождь США

США Стандартный дождевой датчик национальной метеорологической службы , разработанный в начале 20 -го века, состоит из 8 -й воронки (200 мм), опустошив в градуированный цилиндр, 2,525 в (64,1 мм) в диаметре, который помещается внутри более крупного контейнера. Это 8 дюймов (200 мм) в диаметре и 20 дюймов (510 мм). Если дождевая вода переполнит градуированный внутренний цилиндр, то больший внешний контейнер поймает его. Когда измеряются измерения, измеряется высота воды в небольшом градуированном цилиндре, а избыточное переполнение в большом контейнере тщательно выливается в другой градуированный цилиндр и измеряется, чтобы получить общее количество осадков. Конус измеритель иногда используется для предотвращения утечки , которая может привести к изменению данных. В местах, использующих метрическую систему, цилиндр обычно отмечается в мм и будет составлять до 250 мм (9,8 дюйма) осадков. Каждая горизонтальная линия на цилиндре составляет 0,5 мм (0,02 дюйма). В областях, использующих имперские единицы, каждая горизонтальная линия представляет 0,01 в (0,25 мм) дюйма.

Плювиметр интенсивности

Плювиметр интенсивности (или плювиметра Джарди) представляет собой инструмент, который измеряет среднюю интенсивность осадков в определенный промежуток времени. Первоначально он был разработан для записи режима осадков в Каталонии, но в конечном итоге распространился по всему миру. ^{[ 16 ]}

Он использует принцип обратной связи ... входящая вода толкает буй вверх, делая нижнюю «регулирующую коническую иглу», чтобы позволить пропустить то же количество воды, которая попадает в контейнер, таким образом ... игла записывает на барабане Количество воды, протекающей через нее в каждый момент - в мм осадков на квадратный метр.

Он состоит из вращающегося барабана, который вращается на постоянной скорости , этот барабан перетаскивает градуированный лист картона, который имеет время на абсциссах , в то время как ось Y указывает на высоту дождя в мм дождя . Эта высота записывается ручкой, которая движется по вертикали, управляемой буйом, отмечая на бумаге осадки с течением времени. Каждый картонный лист обычно используется в течение одного дня.

Когда дождь падает, вода, собранная воронкой, попадает в контейнер, и поднимает буй, который заставляет руку подниматься на вертикальной оси, соответственно отмечая картон. Если количество осадков не варьируется, уровень воды в контейнере остается постоянным, и хотя барабан вращается, знак ручки более или менее горизонтальная линия, пропорциональная количеству воды, которая упала. Когда ручка достигает верхнего края записывающей бумаги, это означает, что буй находится «высоко в баке», оставляя кончик конической иглы таким образом, что раскрывает регулирующее отверстие, то есть максимальный поток, что аппарат способен записывать. Если дождь внезапно уменьшается, создание контейнера (по мере его опустошения) быстро опустить буй, это движение соответствует крутой линии склона, которая может достичь нижней части записанного картон, если оно остановится дождь.

Дождь интенсивностей позволил записать осадки в течение многих лет, особенно в Барселоне (95 лет), кроме многих других мест по всему миру, таких как Гонконг. ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}

Взвешивание осадков

Значение осадков весового типа состоит из корзины для хранения, которая взвешивается для записи массы. Некоторые модели измеряют массу, используя ручку на вращающемся барабане или с помощью вибрирующего провода, прикрепленного к регистратору данных . ^{[ 8 ]} Преимущества такого типа измельчения по сравнению с перевязанными ведрами заключается в том, что он не недооценивает интенсивный дождь, и он может измерять другие формы осадков, включая дождь, град и снег. Эти датчики, однако, дороже и требуют большего технического обслуживания, чем датчики с переплетением.

Значение записи взвешивания может также содержать устройство для измерения количества химических веществ, содержащихся в атмосфере местоположения. Это чрезвычайно полезно для ученых, изучающих влияние парниковых газов, выпущенных в атмосферу, и их влияния на уровни кислотного дождя . В некоторых единицах автоматизированной системы наблюдения за поверхностью (ASOS) используются автоматизированный манометр для взвешивания, называемый AWPAG (все погодные накопления осадков).

Образец дождевой дождевой дождевой

Дождевой датчик дождевой дождевой, который состоит из воронки, которая собирает и направляет осадки в небольшой контейнер, похожий на качели . После того, как предварительно установленное количество осадков падает, рычаги наконечны, сбрасывая собранную воду и отправив электрический сигнал. Записывающее устройство старого стиля может состоять из ручки, установленной на руке, прикрепленной к заправленному колесу, которое движется один раз с каждым сигналом, отправляемым из коллекционера. В этом дизайне, когда колесо поворачивается, рука ручки движется либо вверх, так и вниз, оставляя след на графике и в то же время делая громкий «щелчок».

Образец дождевого дождевого дождя не так точен, как стандартный дождевой датчик, потому что количество осадков может остановиться до того, как рычаг будет опровергнут. Когда начинается следующий период дождя, это может занять не более одной или двух капель, чтобы завоевать рычаг. Затем это указывает на то, что предварительно установленная сумма упала, когда на самом деле упала только часть этой суммы. Сквозь ведра также имеют тенденцию недооценивать количество осадков, особенно в снегопадах и сильных дождевых соревнованиях. ^{[ 18 ]}^{[ 19 ]} Преимущество дождевого датчика с переломным ведром состоит в том, что характер дождя (светлый, средний или тяжелый) может быть легко получен. Характер осадков определяется общим количеством дождя, которое упало в течение определенного периода (обычно 1 час), подсчитывая количество импульсов в течение этого периода. Алгоритмы могут применяться к данным в качестве метода исправления данных для высокоинтенсивных осадков.

Современные датчики дождя состоят из пластикового коллекционера, сбалансированного над опорной. Когда он советует, он ведет переключатель (например, переключатель тростника ), который затем записывается в электронном виде или передается на удаленную станцию сбора.

Полоски датчики также могут включать в себя элементы датчиков взвешивания, в соответствии с которыми датчик деформации прикреплен к ведро для сбора, так что точное количество осадков можно было прочитать в любой момент. Каждый раз, когда кончики коллекционера, датчик деформации (датчик веса) переиздывается, чтобы получить любой дрейф.

Чтобы измерить водный эквивалент замороженных осадков, можно нагреть переломное ведро, чтобы растопить любой лед и снег, который попадает в его воронку. Без механизма отопления воронка часто забивается во время замороженного события осадков, и, следовательно, никаких осадков не может быть измерено. Многие единицы автоматизированной системы наблюдения за поверхностью (ASOS) используют нагретые ковши для измерения осадков. ^{[ 20 ]}

Оптический дождевой датчик

Этот тип датчика имеет ряд воронков коллекции. В прилагаемом пространстве под каждым находится лазерный диод и детектор с фотоистором . Когда собирается достаточное количество воды, чтобы сделать одну каплю, она падает с дна, падая в лазерный путь. Датчик установлен под прямым углом к лазеру, так что разбросано достаточно света, чтобы быть обнаруженным как внезапная вспышка света. Вспышки из этих фотосессии затем читаются и передаются или записываются. Различный тип датчиков оптического диапазона использовался в течение десятилетий. Технология также улучшилась.

Акустический дождь

Акустические дидрометры , также называемые гидрофонами, способны ощущать звуковые сигнатуры для каждого размера капли, когда дождь поражает поверхность воды в пределах датчика. Поскольку каждая звуковая подпись уникальна, можно инвертировать подводное звуковое поле, чтобы оценить распределение размера капля под дождем. Выбранные моменты распределения распределения падения доходности дождя, накопление осадков и другие свойства осадков. ^{[ 21 ]}

Смотрите также

Депозитный датчик

Ссылки

^ Леонг, Го Ченг (1995-10-27). Физика сертификата и география человека; Индийское издание . Издательство Оксфордского университета. п. 94. ISBN 978-0-19-562816-6 .
^ Ян Стрэндэйвей, «История дождевых датчиков», Terradata, 2010
^ Косамби (1982) Культура и цивилизация древней Индии в историческом обзоре, с. 153, ISBN 978-0-7069-1399-6
^ "Когда изобретен дождь?" Полем Наука . Получено 2023-04-24 .
^ Strangeways, Ian (2011). Осадки: теория, измерение и распределение . Издательство Кембриджского университета (опубликовано 14 апреля 2011 г.). п. 140. ISBN 978-0521172929 .
^ Селин, Хелин (2008). Энциклопедия истории науки, технологии и медицины в незападных культурах (2-е изд.). Springer (опубликовано 16 апреля 2008 г.). п. 736 . ISBN 978-1402045592 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} "Weathershack.com" . Weathershack.com . Архивировано из оригинала 2011-07-18.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} «Долгая история дождя» . ОБЛЮДА . Архивировано из оригинала 2011-02-23.
^ 측우기 測雨器, Навер энциклопедия
^ Таунли, Ричард (31 декабря 1694 г.). "Towneley R. (1694), философские транзакции, том 18 с. 52" . Философские транзакции Королевского общества Лондона . 18 (208): 51–58. doi : 10.1098/rstl.1694.0014 . S2CID 186212655 .
^ Дерхам, Уильям (март 1705 г.). «Derham, W и Towneley, R (1704) Философские транзакции, том 24, с. 1878-881» . Философские транзакции Королевского общества Лондона . 24 (297): 1878–1881. doi : 10.1098/rstl.1704.0063 .
^ Ян Стрэндэйвей. «История raingauges» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2013-11-05.
^ Полковник Майкл Фостер Уорд
^ : Короткая история британской организации осадков Де Педгли, сентябрь 2002 г., опубликованная Королевским метеорологическим обществом ISBN 0-948090-21-9
^ «Наблюдения» . Архивировано из оригинала 2017-10-19 . Получено 2024-01-22 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Серия водных ресурсов . Объединенные Нации. 1967 . Получено 23 октября 2011 года .
^ Тай Чен (1974). Сравнение датчиков Jardi и Workman Proce-of-Rain (PDF) . Королевская обсерватория, Гонконг. Архивировал (PDF) из оригинала 24 сентября 2015 года . Получено 23 октября 2011 года .
^ Groisman, PY (1994): « Точность данных о осадках Соединенных Штатов ». Бюллетень Американского метеорологического общества 75 (2): 215–227.
^ Рекультивация, Бюро. «Агримет Тихоокеанский северо -западный регион - Бюро мелиорации» . www.usbr.gov . Архивировано из оригинала 2008-10-25.
^ « дождевой датчик дождевого ведра Архивировал 2011-06-29 на The Wayback Machine ». Национальная служба погоды .
^ «Акустический дождь - глянцевый глянец» . Glossary.ametsoc.org . Архивировано из оригинала 2014-04-16.

Внешние ссылки

[1] Леонг, Го Ченг (1995-10-27). Физика сертификата и география человека; Индийское издание . Издательство Оксфордского университета. п. 94. ISBN 978-0-19-562816-6 .

[Strangeways-2] Ян Стрэндэйвей, «История дождевых датчиков», Terradata, 2010

[3] Косамби (1982) Культура и цивилизация древней Индии в историческом обзоре, с. 153, ISBN 978-0-7069-1399-6

[4] "Когда изобретен дождь?" Полем Наука . Получено 2023-04-24 .

[5] Strangeways, Ian (2011). Осадки: теория, измерение и распределение . Издательство Кембриджского университета (опубликовано 14 апреля 2011 г.). п. 140. ISBN 978-0521172929 .

[6] Селин, Хелин (2008). Энциклопедия истории науки, технологии и медицины в незападных культурах (2-е изд.). Springer (опубликовано 16 апреля 2008 г.). п. 736 . ISBN 978-1402045592 .

[weathershack-7] Jump up to: ^а ^{беременный} "Weathershack.com" . Weathershack.com . Архивировано из оригинала 2011-07-18.

[:0-8] Jump up to: ^а ^{беременный} «Долгая история дождя» . ОБЛЮДА . Архивировано из оригинала 2011-02-23.

[9] 측우기 測雨器, Навер энциклопедия

[10] Таунли, Ричард (31 декабря 1694 г.). "Towneley R. (1694), философские транзакции, том 18 с. 52" . Философские транзакции Королевского общества Лондона . 18 (208): 51–58. doi : 10.1098/rstl.1694.0014 . S2CID 186212655 .

[11] Дерхам, Уильям (март 1705 г.). «Derham, W и Towneley, R (1704) Философские транзакции, том 24, с. 1878-881» . Философские транзакции Королевского общества Лондона . 24 (297): 1878–1881. doi : 10.1098/rstl.1704.0063 .

[12] Ян Стрэндэйвей. «История raingauges» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2013-11-05.

[13] Полковник Майкл Фостер Уорд

[14] : Короткая история британской организации осадков Де Педгли, сентябрь 2002 г., опубликованная Королевским метеорологическим обществом ISBN 0-948090-21-9

[15] «Наблюдения» . Архивировано из оригинала 2017-10-19 . Получено 2024-01-22 .

[East1967-16] Jump up to: ^а ^{беременный} Серия водных ресурсов . Объединенные Нации. 1967 . Получено 23 октября 2011 года .

[KongOffice1974-17] Тай Чен (1974). Сравнение датчиков Jardi и Workman Proce-of-Rain (PDF) . Королевская обсерватория, Гонконг. Архивировал (PDF) из оригинала 24 сентября 2015 года . Получено 23 октября 2011 года .

[18] Groisman, PY (1994): « Точность данных о осадках Соединенных Штатов ». Бюллетень Американского метеорологического общества 75 (2): 215–227.

[19] Рекультивация, Бюро. «Агримет Тихоокеанский северо -западный регион - Бюро мелиорации» . www.usbr.gov . Архивировано из оригинала 2008-10-25.

[20] « дождевой датчик дождевого ведра Архивировал 2011-06-29 на The Wayback Machine ». Национальная служба погоды .

[21] «Акустический дождь - глянцевый глянец» . Glossary.ametsoc.org . Архивировано из оригинала 2014-04-16.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]