Как измеряют уровень осадков дождя
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?
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.
Как измеряют уровень осадков дождя
Такие варианты названий есть у приборов, измеряющих количество выпавших атмосферных осадков.
Приборы для измерения выпавших осадков (метеорологические и гидрологические осадкомеры) различаются по принципу действия, что определяет также затраты на обслуживание прибора, габариты, способ установки, диапазон измерения количества осадков в миллиметрах (максимальное количество измеряемых осадков) и, отчасти, на возможности всесезонного применения, т.е. измерения не только жидких осадков (дождя), но и твердых (снега, града).
Кроме того, следует различать осадкомер как метеоприбор и осадкомер гидрологический, т.к. результаты и цели измерений количества атмосферных осадков могут различаться.
Поэтому набирая поисковый запрос «купить осадкомер» стоит внимательно оценить результаты поиска.
Наши специалисты помогут купить дождемер, т.к. имеют большой опыт подбора, поставки и установки осадкомеров в различных климатических условиях. При рекомендации той или иной модели измерителя осадков мы учитываем цели измерений, стоящие перед заказчиком и долговременность эксплуатационных ресурсов, которыми он располагает.
В основном, заказчики используют метеорологические осадкомеры с челночным механизмом измерения или с весовым. Но существуют оптические осадкомеры, осадкомеры судовые для морских применений, учитывающие качку, челночно-весовые. Помимо, собственно, осадкомеров выделяют датчики дождя, имея ввиду детекторы наличия дождя.
Особенности осадкомеров жидких осадков и весовых осадкомеров
Как работают осадкомеры челночного типа – счетчики дождя?
К примеру, осадкомер ТОР-125 «УРАН» действует по принципу челнока. Челночные осадкомеры подразумевают наличие сливного отверстия внизу емкости, собирающей осадки (т.н. ведра осадкомера). Через это маленькое отверстие вода по каплям падает в емкость (ковшик, ложку), которая при наполнении опрокидывается, и вода сливается из прибора на землю. Пустой ковшик возвращается в исходное состояние с помощью магнита-геркона.
Как вариант, в приборе стоят два спаренных перегородкой ковшика, один из которых, наполнившись падает на один бок для слива, подставляя за счет своего веса под отверстие второй ковш. При наполнении второго ковша, тот в свою очередь падает на другой бок, освобождая место первому. Движение ложек – ковшей напоминает ход челнока или качелей, отчего данный механизм и получил название челночный или качельный. Емкость ложки-ковша известна, а каждое опрокидывание означает слив определенного количества измеренных атмосферных осадков. Таким образом, зная количество опрокидываний, легко можно вычислить количество осадков.
Такие осадкомеры эффективны для измерения жидких осадков, поэтому их еще называют дождемерами или счетчиками дождя. Они имеют небольшой вес (2кг) и габариты (с обычное ведро); их возможно устанавливать на крышах, столбах, мачтах, т.к. осадкомеры жидких осадков практически не требует обслуживания – вода сливается самотеком. Обслуживание может сводиться к очистке ведра осадкомера от листьев, птичьих перьев и т.п., поэтому наша организация предлагает также такие аксессуары как защита от птиц осадкомера и защитное ситечко сливного отверстия. Так как в ведре осадкомера есть отверстие, диапазон измерений осадков прибором бесконечен и ограничивается ресурсом износостойкости челночного механизма. В измерителе количества осадков ТОР-125 «УРАН» челночный механизм выполнен из высококачественных материалов, обеспечивающих ресурс эксплуатации длиной в десятилетия.
Итак, осадкомеры челночного типа используются в основном как дождемеры для измерения количества жидких осадков, т.к. при наступлении холодов, вода, попадающая в осадкомер замерзает, закупоривая сливное отверстие и образуя лед на челночном механизме.
Однако, существуют челночные модели, способные функционировать и зимой.
Например, модификация измерителя осадков ТОР-125, осадкомер ТОР-120 «ПЛУТОН», позволяющий проводить измерение атмосферных осадков и эксплуатацию в северных широтах в условиях долгой зимы. Для этого, в нашем осадкомере предусмотрено обеспечение подогрева внутренней поверхности «ведра» и челночного механизма.
В осадкомере ТОР-120 «ПЛУТОН», подогрев включается автоматически при падении температуры до 4 °С.
Осадкомер твердых осадков (всесезонный) ТОР-120 «ПЛУТОН»
Понятно, что для работы осадкомеров с подогревом необходимо подведение электричества, причем, желательно 220В, т.к. применение аккумуляторов хоть и возможно, но не гарантирует надежную работу прибора при постоянном включении зимой.
В связи с этим, для измерений осадков не только летом, но и зимой чаще используют всесезонные осадкомеры твердых осадков с весовым принципом измерений (плювиографы). Примером весового осадкомера является ТОР-230 «ЮПИТЕР» (в модификациях) или всепогодный осадкомер ОТТ Pluvio. Весовой осадкомер представляет из себя емкость – ведро без сливного отверстия, собирающее осадки и датчик давления, подведенный к данному ведру, который фиксирует увеличение веса ведра в зависимости от наполнения осадками и, по изменившемуся весу, пересчитывает количество осадков.
Измерение осадков в виде снега зимой достигается за счет антифриза, залитого предварительно в ведро осадкомера. Снег, попадая в антифриз плавится и превращается в воду. При заполнении ведра, необходимо его слить с помощью человеческого труда и снова залить антифриза до определенного уровня.
Но и такого типа осадкомеры имеют риск обледенения верхнего обода ведра, поэтому, производители часто предлагают опцию подогрева обода.
Несмотря на преимущества весового осадкомера перед челночным в измерении всесезонных осадков, весовые измерители осадков имеют свои недостатки: расход на антифриз, необходимость присутствия человека для слива накопившихся и уже измеренных атмосферных осадков, большие габариты и вес счетчика осадков. Поэтому весовые осадкомеры (плювиографы) не могут быть установлены на мачтах. Обычно, их устанавливают на 2-х метровых шестах, а при обслуживании используется лестничная тумба, которую, как и шест, можно заказать у нас как аксессуар к весовому всесезонному осадкомеру ТОР-230 «ЮПИТЕР».
В отличие от производителей дождемеров и осадкомеров с подогревом, производителей весовых осадкомеров можно сосчитать в буквальном смысле «по пальцам». Цена на весовые осадкомеры выше чем на челночные, что обусловлено конструкцией прибора и необходимостью измерения осадков в виде снега, а не только в виде дождя. Однако, выбирая между разными производителями можно существенно сэкономить. Например, в ценах 2017-2018 годов всепогодный осадкомер ТОР-230 «ЮПИТЕР» стоил гораздо ниже плювиографа ОТТ, (аналог OTT pluvio2).
При задачах измерения атмосферных осадков круглый год, применение весовых или челночных осадкомеров зачастую зависит от географии, климата места установки, а также наличия электричества. Однако, например, счетчики осадков ТОР-120 «ПЛУТОН» успешно эксплуатируются в Якутии.
Что касается точности измерений осадков в миллиметрах, то сравнение на полигоне результатов измерений весовых осадкомеров и метеорологических осадкомеров с подогревом показали их различие по сравнению с эталоном. Зимой меньше осадков показывали челночные (что связывают с испарениями осадков при подогреве), а летом плювиографы (что связывают с испарениями антифриза). При этом, среднегодовой показатель обоих измерителей осадков был примерно равный.
Как облегчить себе покупку осадкомера?
Как правильно подобрать дождемер?
Если Вы не профессиональный гидрометеоролог, то осадкомер купить лучше, предварительно проконсультировавшись со специалистами. Наша компания готова предложить осадкомеры – дождемеры, осадкомеры для измерения твердых и жидких осадков (они же осадкомеры смешанных осадков), весовые осадкомеры и плювиографы. Но также, у нас вы можете приобрести оптические осадкомеры и датчики дождя.
В дополнение, мы предлагаем полезные аксессуары для осадкомеров – защиту от птиц и веток; монтажные мачты, шесты и кронштейны; ветрозащиту Третьякова или Альтера; лестницы и тумбы для обслуживания измерителей осадков.
Мы имеем опыт установки приборов «в полях» и готовы выполнить установку измерителя осадков «под ключ».
Также мы готовы обеспечить поверку осадкомера как средство измерений, занесенное в реестр СИ.
Вы можете просто купить осадкомер, но сотрудничество с нашей компанией означает, что поставка и установка осадкомера не единственное предложение, которое вы можете получить работая с нами. Зачастую, данные измерений осадкомеров должны поступать в регистратор (даталоггер) или передаваться по кабелю на ПК; передаваться по сотовым или спутниковым каналам связи и архивироваться в хранилище данных на сервере; отображаться в штатном ПО или встраиваться в собственное ПО заказчика. Специалисты нашей компании имеют опыт реализации подобных задач и при необходимости готовы не только обеспечить поставку и установку осадкомеров, но и внедрить решения по автоматизации.
Как измеряют количество выпавших осадков?
Осадки имеют очень важное значение для земли.
Выпадающая на землю вода влияет на уровень грунтовых вод и уровень воды в водоёмах.
Без воды не могут жить ни растения, ни животные.
Для земледельцев тоже очень существенно знать количество осадков.
Поэтому на каждой метеостанции измеряют количество выпавших на землю осадков.
Главным условием образования атмосферных осадков является охлаждение тёплого воздуха, приводящее к конденсации содержащегося в нём пара.
Количество выпавших осадков измеряется в миллиметрах. В среднем за год на земную поверхность выпадает около 1100 мм осадков.
Осадки измеряются или особым ведром с конусообразной защитой, или осадкомером В. Д. Третьякова. Ведро сечением в 200 см2 устанавливают на столбе высотой 2 м. Его огораживают воронкообразным футляром, сделанным из планок, для предохранения выдувания осадков (особенно снега) сильным ветром. Собранную воду сливают в мензурку и измеряют. Количество осадков измеряется толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах. Умеренный дождь дает 5—6 мм осадков, сильный — около 15—20 мм, а ливень — более 30 мм. Чтобы представить себе, насколько велико это количество выпадающей воды, следует знать, что 1 мм осадков на 1 га площади дает 900 ведер воды.
Как измеряют уровень осадков дождя
Методика выполнения измерений осадкомером О-1
Дата введения 2004-10-01
1 РАЗРАБОТАН Государственным учреждением «Государственный гидрологический институт» (ГУ ГГИ)
2 РАЗРАБОТЧИКИ Д.А.Коновалов (руководитель темы), В.С.Голубев, Ю.Б.Вахрамеев, М.Е.Вычегжанина
3 МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ АТТЕСТОВАНА ГУ ГГИ Свидетельство N 01-2000 от 12.09.2000 г.
4 ОДОБРЕН Методической комиссией ГУ ГГО 20.12.2000 г.
5 УТВЕРЖДЕН директором ГУ ГГИ И.А.Шикломановым 04.02.2004 г.
6 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП за N Р 52.08.657-2004 от 03.03.2004 г.
1 Область применения
Настоящие рекомендации устанавливают методику выполнения измерений атмосферных осадков (далее осадки) осадкомером О-1 (далее осадкомер), содержание работ и порядок их выполнения при регулярном измерении осадков при скорости ветра в пункте наблюдения не более 10 м/с с целью обеспечения единства измерений с определенной погрешностью. Периодичность и сроки (время) измерения осадков в пункте наблюдений устанавливают в соответствии с требованиями Наставления [1]. Рекомендации предназначены для метеорологических станций Росгидромета и подразделений других ведомств, выполняющих регулярные измерения атмосферных осадков с помощью осадкомера.
2 Нормативные ссылки
В настоящем документе использована ссылка на следующий стандарт: ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.
Ссылки на остальные стандарты приведены в таблице 2.
3 Требования к погрешности измерений
3.1 Границы допускаемой относительной погрешности измерения осадков в пункте наблюдения за период между смежными сроками измерений с вероятностью Р=0,95 приведены в таблице 1.
Диапазон измерения осадков, мм
Границы допускаемой относительной погрешности измерения, %
Свыше 0,5 до 1,0 включ.
Свыше 1,0 до 10,0 включ.
Свыше 10,0 до 200 включ.
4 Средства измерений и вспомогательные устройства
4.1 При выполнении измерений применяют средства измерений и другие технические средства, перечень которых приведен в таблице 2.
Средство измерений, техническое средство
2 Уровень брусковый
Горизонтальность приемного отверстия осадкосборного сосуда и ветровой защиты
Высота прибора над поверхностью земли
Превышение плоскости приемного отверстия осадкосборного сосуда над плоскостью ветровой защиты
4.2 Осадкомер включает в себя:
— два металлических осадкосборных сосуда для сбора и сохранения осадков,
— таган для установки осадкосборных сосудов на подставке,
— ветровую защиту для осадкосборных сосудов,
— два измерительных стакана.
4.2.2 Крышка имеет штыковой замок для закрепления на осадкосборном сосуде и ручку для переноски сосуда в закрытом положении.
4.2.3 Таган имеет отверстия для крепления к подставке и лапки на внутренней стороне для установки осадкосборного сосуда.
4.2.4 Ветровая защита для осадкосборных сосудов состоит из 15 планок, имеющих форму равнобедренной трапеции и изогнутых по специальному шаблону. Верхние концы планок отогнуты во внешнюю сторону. В собранном виде они находятся в одной горизонтальной плоскости. Планки имеют вырубки с ушками, сквозь которые проходит металлическое кольцо. Кольцо с планками крепят поверх тагана к подставке тремя укосинами. Укосины надевают на кольцо через каждые пять планок. Планки расположены на равном расстоянии друг от друга и стянуты между собой сверху и снизу цепочками.
4.2.5 Измерительный стакан емкостью 200 см имеет шкалу из 100 делений. Одно деление измерительного стакана соответствует слою осадков высотой 0,1 мм.
5 Метод измерений
5.1 Измерения осадков осадкомером выполняют методом определения их суммарного количества за период экспозиции одного из двух взаимозаменяемых осадкосборных сосудов, устанавливаемых на специальную подставку в пункте наблюдений.
6 Требования безопасности, охраны окружающей среды
6.1 При выполнении измерений осадков соблюдают требования безопасности, производственной санитарии, охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности в соответствии с Правилами по технике безопасности [2].
7 Требования к квалификации операторов
7.1 К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, прошедшие обучение и получившие квалификацию гидрометнаблюдателя.
8 Условия измерений
8.1 Измерения осадков осадкомером выполняют во всех климатических зонах на территории Российской Федерации, а также на станциях в Антарктиде.
8.2 При выполнении измерений осадков учитывают метеорологические условия и атмосферные явления в срок и между сроками наблюдений за все время экспонирования осадкосборного сосуда. Перечень учитываемых метеорологических характеристик на метеорологической площадке приведен в таблице 3.
Количество осадков.
Не каждое облако несёт в себе осадки, ведь для образования обаков обязательным условием является наличие воды в трех состояниях: газообразном, жидком и твердом, характерных для смешанных облаков. Выпадение осадков происходит только тогда, когда облако начнёт подниматься выше и охлаждаться. По происхождению, осадки подразделяют на такие виды: конвективные, фронтальные и орографические.
Конвективный тип осадков характерен для жарких климатических зон, в которых на протяжении года проходит интенсивное нагревание, вследствие чего вода испаряется. В это время преобладает восходящее движение влажного и теплого воздуха. Такие процессы можно наблюдать летом в умеренных поясах.
Фронтальные осадки образуются в случае встречи двух воздушных масс разных температур и других факторов. Фронтальные осадки наблюдаются в умеренном и холодном поясах.
Орографические осадки характерны для наветренных горных склонов, заставляющих воздух подниматься выше. При потере влаги воздух опускается, минуя горную цепь, но после прогревается, а относительная влажность удаляется от состояния насыщения.
По характеру выпадения осадки подразделяют на ливневые (непродолжительные, но интенсивные осадки на небольшой области), обложные (длительные и равномерные осадки средней интенсивности, охватывающие довольно большую область) и моросящие (им характерны мелкие и небольшое количество осадков).
Измерение количества осадков.
Все измерения учитываются за конкретный месяц для выведения месячных показателей, а впоследствии и годовых. Чем продолжительней наблюдение, тем точнее будет рассчитано количество осадков за разные промежутки времени для конкретного места наблюдений. Те линии на карте, точки которых соединяют с одинаковым количеством осадков в миллиметрах, называются изогиетами и указывают количество осадков за определенный промежуток времени (как например за год).
Распределение осадков на поверхности Земли.
На географическое положение осадков по земной поверхности влияет множество факторов: температура, испарение, влажность, облачность, атмосферное давление, океанические течения, ветер и расположение суши и моря. Температура является главенствующим фактором, так как влияет на интенсивность испарения и количество влаги.
В холодных широтах уровень испарения незначителен, поскольку воздух в этих широтах содержит очень мало водяного пара. Несмотря на то, что относительная влажность может быть достаточно высокой, при конденсации пара в любом случае будет мало осадков. В теплых краях наблюдается противоположная ситуация, в которой при большом уровне испарения наблюдается огромное количество осадков. Именно потому атмосферные осадки принято распределять зонально.
Наибольшее количество осадков (1000-2000 мм и более) наблюдается в экваториальном поясе, где круглый год высокие температуры, большое испарение и преобладание восходящих потоков воздуха.
В умеренных широтах число осадков возрастает до 500-1000 мм и наибольшее число осадков припадает на западные побережья, с преобладающими западными ветрами со стороны океанов. Огромное количество осадков также вызвано теплым течением и присутствием горного рельефа.