Перед каждым производством измерений температуры и влажности воздуха в психрометрической будке делают отметку времени (засечку) на бланках (лентах) термографа.
Ежедневно один раз в сутки производят смену диаграммных бланков (лент) термографа и гигрографа перед производством отметок времени на них. Ленты следует обрезать снизу до разграфленной части должны быть записана следующая информация:
ü название станции;
ü название прибора;
ü дата наложения и дата снятия;
ü фамилии наблюдателей, сменивших бланк;
ü время начала и конца записи на бланке с точностью до 1 мин. снятия бланка (число, месяц, год).
При сухой жаркой погоде наблюдатель за 10-15 мин. до срока производит дополнительное смачивание смоченного термометр, погружая его резервуар в воду. В случаях, когда температура воздуха резко меняется от отрицательных к положительным значениям, либо длительное время колеблется около 0 °С, батист на смоченном термометре следует подрезать, а смачивание батиста производить при положительных температурах за 10 мин. до момента отсчета.
При температуре воздуха от 0 до минус 10 °С смачивание производят погружением резервуара термометра, обвязанного батистом, в стакан с дистиллированной водой, принесенной из помещения станции. Резервуар держат погруженным в воду до тех пор, пока показания термометра станут выше 0 °С, и все чаще частицы льда не растают.
Измерения температуры и влажности воздуха производят в следующем порядке:
ü отсчитывают показания сухого и смоченного термометров; при этом сначала отсчитывают десятые доли градуса, а потом целые; при температуре смоченного термометра ниже 0 °С определяют, в каком состоянии находится вода на батисте: в жидком (отмечается буквой «в»- вода) или замершим (отмечают буквой «л» - лед), касаясь карандашом нижнего конца батиста;
ü отсчитывают показания максимального термометра по мениску столбика спирта и по штифту; отсчет берут по концу штифта, который ближе к мениску спирта;
ü отсчитывают показания максимального термометра (до встряхивания);снимают показания термометра (в теплое время года наблюдения по нему не проводят);
ü встряхивают максимальный термометр и производят отсчет его показа после встряхивания; совмещают конец штифта минимального термометра с мениском спирта;
ü при температуре воздуха минус 20 °C и ниже отсчитывают показания спиртового низко градусного термометра и записывают в строке «смоченный термометр».
Отчеты по всем термометрам производят с точностью до 0,1 °C; отчет по гигрометру производят с точностью до целых процентов. При отсчетах термометры с места не снимаются.
Измерение влажности воздуха при положительной температуре воздуха в диапазоне от 0 до -10 °С производят по станционному психрометру, при температуре ниже -10 °С - по волосному гигрометру.
Результаты наблюдений за температурой и влажностью воздуха заносят в книжку КМ – 1 в разделы «Температура воздуха» и «влажность» [4].
Измерение характеристик ветра
Ветер – это горизонтальное перемещение потока воздуха параллельно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления, направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления.
Ветер характеризуется скоростью (силой) и направлением. Направление определяется сторонами горизонта, откуда он дует, и измеряется в градусах. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду и километрах в час. Сила ветра измеряется в баллах.
При наблюдениях на метеорологических станциях под ветром понимают только горизонтальную составляющую вектора скорости ветра, а при определении средних значений усредняют отдельно скорость и направление.
Выполнение значений характеристик ветра по прибору М-63 М-1 и его модификации М-63М-1М осуществляют в определенной последовательности [4].
Актинометрические наблюдения
Основные положения
Актинометрические наблюдения на гидрометеорологических станциях используются с целью получения данных о радиационном режиме, необходимом для научных целей и практического использования в различных отраслях народного хозяйства.
Радиационный режим земной поверхности создается лучистой энергией, приходящей к земной поверхности и уходящей от нее. Основным источником лучистой энергии для Земли является солнце.
Слой земной поверхности, в котором происходит поглощение радиации, называется деятельным слоем.
Прямая солнечная радиация – это радиация, поступающая к земной поверхности непосредственно от солнца и околосолнечной зоны радиусом 5°. Прямая радиация, приходящая на горизонтальную поверхность (обозначается S'), и не измеряется, а вычисляется по формуле:
S'= S·sinh (1)
Где: h - высота солнца над горизонтом.
S' – поток прямой солнечной радиации, поступающий на горизонтальную поверхность, кал/(см2*мин)
S – поток прямой солнечной радиации, поступающий на перпендикулярную лучам поверхность у подстилающей поверхности, кал/(см2*мин)
Рассеянной солнечной радиацией, называется радиация, поступающая на горизонтальную поверхность от всех точек небосвода, за исключением диска солнца и околосолнечной зоны радиусом 5. Рассеянная радиация условно обозначается D.
Суммарной солнечной радиацией называется общий приход к горизонтальной поверхности прямой солнечной и рассеянной радиации, обозначается Q. Следовательно,
Q = S' + D (2)
D – рассеянная солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность, кал/(см2*мин)
S' - прямая солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность, кал/(см2*мин)
Q – суммарная солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность, кал/(см2*мин)
Отраженная радиация — это часть суммарной радиации, отраженной от деятельной поверхности, обозначается RK.
По величинам суммарной и отраженной радиации может быть вычислена важная радиационная характеристика деятельной поверхности – альбедо. Величина альбедо выражается в долях единицы или в процентах.
AK=RK/Q (3)
Где:
Q - суммарная солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность, кал/(см2*мин)
RK - отраженная радиация от деятельной поверхности, кал/(см2*мин)
AK – альбедо, %
Разность между суммарной и отраженной радиацией называется остаточной коротковолновой радиацией и обозначается BK, представляет собой солнечную радиацию, поглощенную деятельной поверхность [6].
BK = (S' + D)-RK = Q-RK = Q(1-AK) (4)
Где:
S' - прямая солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность, кал/(см2*мин)
D - рассеянная солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность, кал/(см2*мин)
RK - отраженная радиация от деятельной поверхности, кал/(см2*мин)
BK - остаточная коротковолновая радиация, кал/(см2*мин)
Собственное излучение деятельной поверхности (Е) по закону Стефана-Больцмана пропорционально четвертой степени ее абсолютной температуры I.
Eз=σ · δ · Т4 (5)
где
σ - постоянная Стефана-Больцмана, Вт/см2*К
δ - относительная излучательная способность деятельной поверхности
Eз – собственное излучение деятельной поверхности, Вт/м2
Часть атмосферного излучения, направляющаяся вниз и поступающая к горизонтальной земной поверхности, называется длинноволновой радиацией атмосферы, противоизлучением атмосферы или встречным излучением (Еа).
Длинноволновая радиация атмосферы частично отражается земной поверхностью обратно в атмосферу отраженной радиацией и обозначается Rд:
RД = (1–δ) (6)
где
δ - относительная излучательная способность деятельной поверхности
Rд – баланс длинноволновая радиация, Вт/м
Длинноволновые потоки радиации (Еа, Ез) не изменяются на станциях. Косвенным путем определяются только из разности:
ВД = Еа – Ез – RД, (7)
где
Eз - собственное излучение деятельной поверхности, Вт/м2
Еа - встречное излучение атмосферы, Вт/м2
Rд - баланс длинноволновая радиация, Вт/м2
ВД - эффективное излучение деятельной поверхности, Вт/м2 которая называется остаточной длинноволновой радиацией
Ез – Еа = Rд = - Вд (8)
где
Eз - собственное излучение деятельной поверхности, Вт/м2
Еа - встречное излучение атмосферы, Вт/м2
Rд - баланс длинноволновая радиация, Вт/м2
Вд - эффективное излучение деятельной поверхности, Вт/м2
Приход радиации к горизонтальной поверхности, состоит из прямой радиации S', рассеянной D и излучения атмосферы Ea. Расход складывается из отраженной радиации Rк и излучения деятельной поверхности. Eз (RД = 0).
Разность между всей приходящей радиации (S' + D + Еа) и всей уходящей (RК + Eз) называется остаточной радиацией (В).
В = S' + D + Еа – Ез – Rк (9)
или В = Вк + Вд (10)
где В - остаточная радиация, Вт/м2
Величина В получается в результате непосредственных изменений, длинноволновый радиационной баланс определяется вычислением:
Вд = В – Вк =B-(Q-Rк) = B + Rк – Q (11)
где
Вд - эффективное излучение деятельной поверхности, Вт/м2
В - остаточная радиация, Вт/м2
BK - остаточная коротковолновая радиация, кал/(см2*мин)
RK - отраженная радиация от деятельной поверхности, кал/(см2*мин)
Q - суммарная солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность, кал/(см2*мин)
Эта величина называется энергетической освещенностью, облученностью поверхности или поверхностной плотностью потока излучения [6].
Место наблюдений
Для производства срочных наблюдений все приборы устанавливаются на актинометрической стойке (рисунок 5), представляющей собой вертикальный столб с горизонтальной рейкой. Гальванометры располагаются в специальном деревянном ящичке с северной стороны от стойки. Северо-восточнее стойки устанавливается ручной анемометр АРИ-49 на высоте 1,5 метра [6].
Рисунок 5 – Размещение приборов на неподвижной стойке [6]
Актинометрические приборы размещаются следующим образом: на горизонтальной доске сверху столба укрепляется актинометр. Стрелка на основании актинометра должна быть направлена на север, широта устанавливается с точностью до одного градуса.
Пиранометр или стационарный альбедометр укрепляется на горизонтальной рейке актинометрической стойки на расстоянии 20-25 см. от ее южного конца. Горизонтальность головки пиранометра проверяется по уровню, при необходимости положение ее исправляется регулировочными винтами.
Для установки балансомера используется шаровой шарнир, который в свою очередь крепится винтом к концу рейки. Приемная поверхность с цифрой 1 направляется вверх, а ее горизонтальность проверяется накладным уровнем.
Соединительные провода от пиранометра и балансомера пропускаются вдоль западной поверхности рейки и закрепляются металлическими скобками. Провод актинометра пропускается через отверстие в основание прибора. Концы всех проводов подводятся к клеммам гальванометров.
Гальванометры устанавливаются в ящике клеммами на юг. Винты должны быть вывернуты на 1-2 оборота, а стрелки подведены к 5 делению шкалы.
Правый гальванометр соединяется с актинометром, левый с пиранометром и балансомером [6]
Применяемые приборы
Для производства актинометрических наблюдений в качестве приемников радиации на станциях применяются следующие термометрические приборы:
Для измерений прямой радиации - актинометр Савинова AТ-50
Для измерений рассеянной, суммарной радиации универсальный пиранометр Янишевского М-80 и походный альбедометр.
Для измерений радиационного баланса - балансомер Янишевского типа М-10 или М-10-М.
В качестве электроизмерительного прибора применяется стрелочный актинометрический гальванометр ГСА-1 [6].