skripta meteorologické stanice a přístroje

Meteorologické
STANICE A PŘÍSTROJE


Petr Skřehot
Meteorologická Operativní Rada
OBSAH
1 METEOROLOGICKÉ STANICE ................................................................................. 3
1.1 POZOROVACÍ MÍSTO .................................................................................................... 3
1.2 UMÍSTĚNÍ PŘÍSTROJŮ................................................................................................... 3
1.3 POZOROVACÍ DOBA ..................................................................................................... 4
2 METEOROLOGICKÉ PŘÍSTROJE ............................................................................ 5
2.1 PŘÍSTROJE K MĚŘENÍ TEPLOTY VZDUCHU A PŮDY ....................................................... 5
2.2 PŘÍSTROJE K MĚŘENÍ VLHKOSTI VZDUCHU .................................................................. 7
2.3 PŘÍSTROJE K MĚŘENÍ TLAKU VZDUCHU ....................................................................... 9
2.4 PŘÍSTROJE K MĚŘENÍ VĚTNÉ AKTIVITY...................................................................... 11
2.5 PŘÍSTROJE K MĚŘENÍ SRÁŽEK.................................................................................... 12
2.6 PŘÍSTROJE PRO MĚŘENÍ SLUNEČNÍHO SVITU .............................................................. 13
3 AMATÉRSKÉ POZOROVÁNÍ POČASÍ ................................................................... 14
3.1 VOLBA STANOVIŠTĚ.................................................................................................. 14
3.2 STANIČNÍ PŘÍSTROJE A JEJICH POUŽÍVÁNÍ.................................................................. 15
3.3 URČOVÁNÍ STAVU POČASÍ A ATMOSFÉRICKÝCH JEVŮ................................................ 17






























2
1 METEOROLOGICKÉ STANICE

Za účelem profesionálního i amatérského pozorování počasí jsou zřizovány
meteorologické stanice. Má-li sledování počasí, které zde hodláme provádět,
produkovat skutečně kvalitní a co možná maximálně objektivní data, je nutné, dodržet
několik pravidel. Prvním z nich je volba vhodného pozorovacího místa, dále volba
vhodných měřících přístrojů a jejich umístění na pozorovacím stanovišti a nakonec
zavedení vlastního systému odečtu dat, čili pevně stanovených termínů měření.
O všech těchto pilířích skutečně kvalitního měření je pojednáno podrobněji
v následujících kapitolách.

1.1 Pozorovací místo

Jak již bylo uvedeno v úvodu oddílu 1, volba
vhodného pozorovacího místa je jednou z prvních
nutností pro zřízení meteorologické stanice. Jedná se
o krok, který sestává z komplexního vyhodnocení
podmínek daného vytipovaného místa a uzpůsobení
okolí normativně určeným podmínkám. Především
je nutné, aby místo samotné bylo pozičně neměnné a
pokud možno na volném prostranství, a to na místě,
kde je možno zajistit minimální vlivy okolí, např.
budov, stromů apod. Musíme si uvědomit, že okolní
předměty mohou někdy velmi výrazně ovlivnit
měření například vrháním stínu či změnou směru a
rychlosti větru. Obecně tomuto modelu vyhovuje
zatravněné místo, kde je v okruhu 10 m volné
prostranství. Trávník by měl být průběžně kosen a
udržován.

1.2 Umístění přístrojů

Umístění přístrojů na meteorologické
stanici je podmíněno tím, jaké veličiny chceme
měřit a pro jaký účel je dané měření prováděno.
Přístroje pro měření teploty a vlhkosti vzduchu se
standardně umisťují do žaluziových
meteorologických budek (viz obr. 1) opatřených bílým nátěrem. Budka má dvojité
žaluziové stěny z dřevěných latěk bránící přístupu srážek, avšak neznemožňující
výměnu vzduchu s okolím. Dno budky je drátěné, stříška dvojitá. Budka je umístěna
dle standardu svým dnem ve výšce 1,8 metru nad zemí a dvířky je orientována
k severu. V naši staniční síti se používá budek s předepsanými rozměry
80 x 60 x 50 cm. Do budky se umisťují: psychrometr, maximální a minimální
teploměr, vlhkoměr, hygrograf a termograf. Do budky nikdy neumisťujeme přístroje
pro měření tlaku vzduchu!
Obr. 1: Meteorologická budka
3
1.3 Pozorovací doba

Podle dlouholetých zkušeností se doporučují pozorovací doby v 7, 14 a 21 hodin
místního pásmového času, kterým je v našich krajích středoevropský čas (SEČ). Ten je
nutné dodržovat také v létě, kdy jsou hodiny posunuty o 1 hodinu vpřed, takže měření
se provádí v 8, 15 a 22 hodin letního času (SELČ). Dodržování těchto termínů je
nutné, poněvadž v opačném případě by pozorování na různých místech nebyla
srovnatelná. Srážky se měří za celých 24 hodin a to vždy v 7 hodin ráno. Pro amatéra
výše uvedené doby závazné nejsou, je však vhodné zvolit si jeden nebo více pevně
stanovených pozorovacích termínů a ty pak při měření striktně dodržovat.
4
2 METEOROLOGICKÉ PŘÍSTROJE
2.1 Přístroje k měření teploty vzduchu a půdy

Přístroje určené pro měření teploty nazýváme teploměry. Jedná se dozajista o
nejrozšířenější meteorologický měřící přístroj a není tudíž nutné jej nijak zvlášť
představovat. Princip činnosti teploměru je založen na změně objemu měřícího média
v závislosti na teplotě, kterou aktuálně má. Změna objemu tedy závisí pouze na teplotě
a specifické objemové roztažnosti, která je kvalitativní vlastností dané látky. Jako
měřících médií se používá anorganických (rtuť) či organických kapalin (ethanol).
Zvláštním typem jsou teploměry bimetalové. Médiem je v jejich případě dvojitý
kovový plíšek složený ze dvou různých kovů s odlišnými teplotními koeficienty
roztažnosti, který je smotán do spirály. Roste-li teplota, spirála se roztahuje a naopak.
Klasických kapalinových teploměrů je používáno také v několika různých
konstrukčních modifikacích. Jednou z nich je Sixův extrémní teploměr (obr.2). Jedná
se o trubici zahnutou do tvaru písmene U, kde je každé rameno opatřené vlastní
stupnicí. Teploměrnou látkou je kresot a nádobku tvoří většinou rozšířený konec
levého ramene. Rtuťový sloupec, ukazující na obou stranách současnou teplotu, má
pouze za úkol posunovat indexy, které slouží k zaznamenávání extrémních poloh
(maximální a minimální teploty). Indexy jsou jemné skleněné tyčinky, které svou
polohou svých spodních konců vyznačují maximální, resp. minimální teplotu od
posledního „vynulování“. Ono „vynulování“ představuje stažení indexů na aktuální
hodnotu teploty a provádí se buď přímo magnetem, nebo přes tlačítko instalované
uprostřed přístroje.
Dalším typem kapalinových teploměrů jsou půdní teploměry (viz obr. 3).
Teploměry určené pro měření teplot v menších hloubkách (do 20 cm) jsou klasické
teploměry avšak s prodlouženou spodní ztenčenou částí, která bývá pro pohodlný
odečet navíc zohnuta. Pro měření ve větších hloubkách se používají klasické
teploměry krátké, které zavěšené na silonovém vlákně či dřevěném držáku umisťujeme
do trubek (nejlépe betonových či plastových) (obr. 5) a to tak, aby se v žádném
případě nedotýkaly země pod nimi. Trubky jsou kvůli zamezení přístupu vody, která
by zkreslovala naměřené hodnoty, uzavřeny víčkem.
Půdní teploměry se standardně umisťují do těchto hloubek: 10 cm, 20 cm, 50 cm
a 100 cm. Měření přízemních teplot se provádí teploměry pro měření extrémních
hodnot umístěných v horizontální poloze na držáku ve výšce 5 cm nad zemí.
K souvislému zaznamenávání aktuální teploty vzduchu slouží termograf (obr. 4).
Teploměrnou součástí je zahnutý bimetalový plíšek, který, mění-li se teplota, mění své
zakřivení a soustavou pák se tato změna zaznamenává na otočný buben. Buben se
otočí jednou za týden. Užívá se pro měření teplot v rozmezí -35°C až +45°C.
5



Obr. 2: Sixův
extrémní te
Obr. 3: Půdní teploměry pro měření
Obr. 4: Termograf



v menších hloubkách


6
ploměr

Obr. 5: Měření teploty půdy ve
větších hloubkách
2.2 Přístroje k měření vlhkosti vzduchu

Vlhkost vzduchu se vyjadřuje v procentech udávajících, jakou měrou je vzduch
nasycen vodními parami. Relativní vlhkost 100% tedy vyjadřuje, že vzduch je vodní
parou nasycen zcela a další dodávání vodní páry by vedlo ke kondenzaci. Množství
páry ve vzduchu je omezeno určitou mezí závislou na teplotě. Např. při teplotě 10°C
může být v 1m
3
pouze 9 g vody, při 20°C pak již 17 g. Pro meteorologická měření
vlhkosti vzduchu využívá dvou metod. První je metoda psychrometrická a druhá je
měření vlhkosti vlasovým vlhkoměrem (hygrometrem) (viz obr. 6).
Psychrometrická metoda spočívá v měření teploty na dvou stejných teploměrech,
přičemž nádobka s teploměrnou látkou jednoho z nich je obalena jemnou bavlněnou
látkou (tzv. punčoškou), ke které knotem neustále vzlíná voda. Na vlhkém obalu se
voda odpařuje a teplo k tomu potřebné je odebíráno teploměrné látce v nádobce, takže
tento teploměr (vlhký) pak ukazuje nižší teplotu než teploměr suchý. Rozdíl
v teplotách obou teploměrů se nazývá psychrometrický rozdíl a je tím větší, čím sušší
je vzduch kolem. Vlhkost se pak zjišťuje z psychrometrických tabulek.
Je-li vzduch nasycen zcela (v mlze) a za teplot pod bodem mrazu, ukazují oba
teploměry stejnou teplotu. Z toho plyne fakt, že psychrometr selhává při přechodu
vlhkého teploměru přes bod mrazu, protože při změně skupenství vody se skupenské
teplo buď uvolňuje nebo spotřebovává. Při mrazech pod -10°C není psychrometrická
metoda použitelná vůbec a dává se přednost údajům z vlasového vlhkoměru.
V praxi bývá používáno dvou typů psychrometrů – Augustův a Assmannův.
Vlasový vlhkoměr je přístroj, který
je používán jak pro profesionální tak též
pro amatérská měření – je totiž poměrně
dobře dostupný. Přístroj se zakládá na
vlastnosti vlasu nebo koňské žíně zbavené
tuku prodlužovat se se vzrůstající
vzdušnou vlhkostí. Určité množství vlasů
je sevřeno ve svazek a zavěšeno na
pružině, která se opírá o nařizovací
šroubek. Na svorce dolního konce vlasů
je zavěšeno krátké raménko, jež svou
vahou vlas napíná. Změna délky vlasu se
pak převádí na stupnici ukazující relativní
vlhkost vzduchu.
Používá se různých typů
hygrometru