Как это работает. Метеослужба Воронежской области. Метеорологическая станция Что такое метеостанция
Вопреки распространенному мнению, метеорология - наука точная. Прогнозы погоды делают на основании измерений и расчетов по специальным формулам. За каждый прогноз специалисты несут ответственность. Корреспонденты РИА «Воронеж» выяснили, кто отвечает за метеопрогнозы в регионе и как строится их ежедневная работа.
Кто «делает погоду» в Воронежской области?
В метеослужбе Воронежской области работает около 150 специалистов. В регионе 10 станций, входящих в государственную метеосеть, и 15 водомерных постов для наблюдения за состоянием водоемов. Метеослужба собирает данные о состоянии окружающей среды, чтобы синоптики сформировали по ним прогноз.
Чем отличается прогноз государственной метеослужбы от прогнозов частных компаний?
Только у специалистов государственной метеослужбы есть наблюдательная сеть. Частные компании составляют прогнозы на основании уже собранных данных. Официальным прогнозом считается только прогноз госметеослужбы.
Как готовят прогноз?
Над метеопрогнозом работают в три этапа. Это сбор данных об изменениях погоды на метеостанциях, составление мировой карты погоды и непосредственно прогноз для отдельных территорий.
Все метеостанции мира проводят наблюдения несколько раз в сутки. Собранную информацию отправляют в центры данных в Москве, Вашингтоне и Мельбурне. Для наблюдения процессов в атмосфере метеорологи запускают шары-зонды, которые автоматически посылают информацию через каждые три часа. Мировые центры данных обмениваются друг с другом информацией. На основании этих данных составляют карты погоды для всего мира. Метеорологи проводят наблюдения в одно и то же время, по одной и той же методике, одними и теми же приборами, установленными на одной и той же высоте. Это важно, чтобы полученные в разных местах результаты можно было корректно сравнивать.
Появление интернета существенно упростило работу метеорологов. Но и когда информация передавалась через телеграф, непунктуальность метеорологам не прощалась.
– Когда появились автоматические метеостанции, работать стало немного легче. Но полностью исключить человека из процесса наблюдений за погодой нельзя, потому что, помимо метеохарактеристик, мы фиксируем время начала дождя. Техника этого не может. Рядом с автоматической метеостанцией всегда есть человек, который тоже наблюдает за погодой, – объяснил руководитель Воронежского Гидрометеоцентра Александр Сушков.
Что делает метеоролог-наблюдатель?
На стационарной метеостанции в Воронеже работают четыре наблюдателя, агрометеоролог и начальник станции. Смена метеонаблюдателя длится сутки и начинается с приема информации и документов у предыдущего дежурного. Он сообщает об исправности приборов, нештатных ситуациях, если такие были во время смены, о количестве отправленных телеграмм.
Рабочий день расписан по минутам. В плотном графике часто нет времени на передышку или обед.
– Измерения проводятся строго по регламенту. Так, измерение температуры нужно провести за 10 минут до отправления информации, за 15 минут до срока фиксируется температура по вытяжным термометрам, за 2 минуты фиксируется атмосферное давление. Обход по всем метеоприборам занимает у опытного наблюдателя около 10 минут. Телеграмму с результатами обхода нужно отправить в строго установленный срок – ни минутой позднее, – подчеркнул начальник метеостанции «Воронежагро» Валерий Штондин.
Измерения заносят в специальные журналы карандашом, потому что он не выцветает с годами, не растекается при намокании и не выгорает на солнце.
Между трехчасовыми фиксациями данных работы немало. Погода меняется, и это нужно регистрировать. Когда начинается дождь, наблюдатель должен выставить на метеоплощадке пустую емкость. В сосуд собирают осадки, чтобы определить уровень кислотности. Как минимум восемь наблюдений за озоном. Еще четыре раза в сутки нужно определить уровень испарений. И восемь раз смочить полоску батистовой ткани, прикрепленную к влажному термометру, который определяет влажность воздуха.
Какие приборы используют метеорологи?
При помощи сухого и влажного термометров метеорологи определяют уровень влажности воздуха в теплое время года при температуре воздуха не ниже -10 градусов. Зимой этот показатель измеряют с помощью гигрометра. В гигрометре натянут женский волос, связанный со стрелкой. При растягивании или сжатии прибор показывает значение влажности. При большой влажности волос растягивается, а при низкой сжимается.
На метеоплощадке есть участок, который имитирует пашню. «Вспахивают» его сотрудники станции. На участке установили три термометра, измеряющие температуру почвы (максимальную, минимальную и текущую) и термометр, который показывает температуру в пахотном слое. Самая большая глубина, на которой измеряют температуру – 3,5 м. Температура круглый год на этой глубине меняется незначительно – зимой опускается до +4,5 градусов, летом поднимается до +6.
На воронежской метеостанции работает единственный в центральном Черноземье озонометр, который определяет толщину озонового слоя. Данные, полученные в Воронеже, рассылаются по регионам Черноземья.
Раз в сутки замеряют радиоактивные примеси в воздухе с помощью марли, натянутой на рамку. Ткань строго запрещено трогать и встряхивать.
Ежедневно в 8:00 марлю снимают, и в герметичном пакете отправляют в химическую лабораторию в Курск. Специалисты лаборатории сжигают марлю и в пепле определяют наличие радиоактивных элементов в воздухе и их количество.
Специальные емкости, установленные на площадке, используют для измерения количества осадков. У каждого сосуда свое назначение: определение количества осадков, интенсивность испарений, химический состав воды. Зимой метеорологи устанавливают прибор для наблюдений за образованием наледи.
Направление и скорость ветра фиксирует анеморумбометр.
Атмосферное давление на метеостанции измеряют с помощью ртутного барометра. Показания прибора фиксируют каждые три часа. Изменения давления фиксирует барограф. Он «рисует» кривую измерений на специальной ленте.
Вставить фото барограф
Кто такие агрометеорологи?
Считается, что первыми метеорологами были агрономы. В сельском хозяйстве результат . В наши дни далеко не каждая метеостанция может похвастаться наличием специалиста-агрометеоролога у себя в штате. Метеостанция «Воронежагро» в свое время и до сих пор находится в районе опытных садов вуза, поэтому на метеостанции есть рабочее место агрометеоролога. Благодаря наблюдениям, которые проводит этот специалист, Воронежский Гидрометеоцентр может давать официальные прогнозы на урожай.
Методы, которые использует для своих измерений агрометеоролог, довольно примитивны и просты, но более точных методов еще не придумали, считает Валерий Штондин. Например, определить уровень влажности почвы помогает специальный сушильный шкаф.
– Мы наблюдаем три поля: озимую пшеницу и два поля зяби. На каждом поле нужно взять почву с глубины 100 см. Скважины бурятся вручную, почва помещается в специальные пронумерованные алюминиевые емкости. Емкость с почвой взвешивается и помещается в сушильный шкаф. После испарения влаги она снова взвешивается, а полученная разница дает агрометеорологу представление о влажности почвы, – объяснил начальник метеостанции.
Что такое метеорологический зонд?
Для наблюдения процессов в атмосфере метеорологи запускают шары-зонды, которые фиксируют изменения каждые три часа. Зонд поднимается на высоту до 40 км, измеряет скорость и направление ветра, влажность и передает эти данные метеорологам на земле.
Внутри зонда находится приемник, передатчик и датчик влажности. Первые зонды весили больше 5 кг, современные приборы гораздо легче – около 100 г.
Для запуска в атмосферу зонд привязывают веревкой к шару, наполненному водородом. Диаметр шара – 1,5 м. Запускают шар два раза в сутки – в 3:00 и в 15:00 в районе воронежского авиазавода.
На высоте, на которую поднимается шар, температура опускается до -55,7 градуса. Резиновая оболочка шара при такой низкой температуре разрушается, и зонд падает на землю.
Перед запуском зонда метеорологи узнают, нет ли в это время особо важных авиарейсов. Шар отправляют только после получения разрешения. У каждого зонда есть свой номер и паспорт, по которым можно определить, с какой станции его запустили. Ближайшие метеостанции к Воронежу, где запускают зонды, находятся в Калаче и Курске.
Раньше при запуске шара-зонда аэролог должен был послать сигнал на шар. Зонд принимал сигнал и отвечал. Полученный сигнал нужно было раскодировать, рассчитать линейкой местоположения шара, закодировать информацию и передать вышестоящим органам в Курск. Сейчас происходящее с зондом видно на экране, информация от него отправляется автоматически.
Могут ли портативные электронные метеостанции заменить метеорологов?
По словам Александра Сушкова, у электронных метеостанций из магазинов электроники довольно низкая точность измерений – их нельзя приравнивать к сертифицированным приборам, которые используют в работе метеорологи.
– Если я купил в медтехнике скальпель, это не дает мне права проводить операции. Так и с бытовыми приборами. Они могут использоваться только для частных наблюдений, но не в промышленных целях, – подчеркнул Александр Сушков.
Бытовые метеостанции подходят только для личных метеонаблюдений. Это простейшая электроника, способная показать только данные фактической погоды: влажность воздуха, температуру и атмосферное давление. А уже по изменению уровня давления можно спрогнозировать приближение дождя.
Заметили ошибку? Выделите ее мышью и нажмите Ctrl+Enter
Первый "свод" экстремальных погодных явлений в России был собран еще в 16 веке по указу Ивана IV Грозного, эти данные попали в состав Лицевого летописного свода. А уже в середине 17 века по указу царя Алексея Михайловича начали ежедневно наблюдать за погодой в разных частях государства. Составлять первые климатические особенности регионов помогали наблюдатели-добровольцы. В начале 19 века талантливый российский ученый Адольф Купфер взялся за создание службы регулярных гидрометеорологических наблюдений, и в середине века была создана Главная физическая обсерватория. С этого времени на регулярной основе начали проводить метеорологические и магнитные наблюдения, создавать новые метеорологические приборы и системы их поверки.
А как измеряют погоду в России сегодня? Мы собрали самые интересные данные о современном процессе прогнозирования на примере столичного региона.
Опорная станция
В Москву основные данные поступают с 6 метеостанций. Из них самая древняя и, на данный момент, опорная (или реперная) - станция ВВЦ. Полученные с нее данные являются официальными для публикации фактической погоды и температурных рекордов. Она была открыта 1 августа 1939 года и работала до июля 1940 года, затем ее переместили в затененное место, начали модернизировать…. но не успели. Открыли ее уже после войны, в 1949 году, уже как агрометеорологическую станцию. С тех пор она и работает.
Внешне – это площадка с белыми (этот цвет не притягивает солнечные лучи) приборчиками и шкафчиками, которые на первый взгляд кажутся очень странными. Впрочем, аналогично выглядит любая метеоплощадка в мире.
Главные приборы станции
Обязательный прибор метеостанции – термометр. На ВВЦ их несколько: некоторые воткнуты прямо в почву на разную глубину, другие размещены над землей в так называемой психометрической будке. Один из «будочных» термометров постоянно находится в дистиллированной воде, это позволяет определять влажность воздуха. Кстати, прибор, измеряющий влажность воздуха, называется еще гигрометр, и изобрел его Орас Бенедикт де Соссюр, швейцарский естествоиспытатель, совершая в 19 веке восхождение на Монблан.
Обязательным прибором для любой метеоплощадки является также барометр. Флюгеров, измеряющих скорость и направление ветра, обычно несколько, некоторые подняты на высоту около трех метров, другие расположены в метре от земли.
На высоте двух метров, на специальном столбе, расположен осадкометр. Именно так замеряют осадки, сыплющиеся на головы прохожих, а вовсе не по глубине луж или толщине снега на тротуаре, как думают некоторые. Современную конфигурацию прибора придумал российский ученый В.Д. Третьяков. Прибор состоит из ведра и специальной защитной юбки, напоминающей полураспустившуюся ромашку. К ним с земли ведет лестница, чтобы метеорологу удобнее было делать замеры.
Есть на метеоплащадке и гололедный станок, издали который легко принять за хрупкую версию спортивного снаряда «рукохода». Прибор гелиограф, внешне напоминающий прозрачный глобус, измеряет частоту солнечного сияния. Есть еще инструменты для измерения высоты и плотности облаков. Все получаемые данные с этих приборов записывают в постоянном режиме: термограф, гигрограф, психометр, барограф.
Обработка данных
Раз в три часа, одновременно по всему миру, метеорологи поднимаются со своих стульев и идут на метеоплощадку снимать данные с приборов. Затем, данные обрабатывают и в виде телефонограмм отправляют в головные центры. В столице России такой центр – Метеобюро Москвы и области, куда стекается вся информация, как с метеостанций, так и с метеопостов, автономных метеодатчиков и прочих приспособлений. Такие приспособления расположенны во всем столичном регионе на крышах зданий, автотрассах и опорах освещения. Общее число этих приборов только в московском регионе достигает нескольких тысяч.
Полученную информацию синоптики Метеобюро обрабатывают с помощью компьютерных программ и превращают в карты: прогностические - на сутки вперед, а также приземные и высотные, для вычисления идущих атмосферных фронтов. Далее прогнозы отправляются в Гидрометцентр России, где обрабатывают данные со всех метеопостов и станций на территории страны. Затем, обработанная информация идет коллегам из Всемирной метеорологической организации (она объединяет 185 стран), а обратно наши специалисты получают данные об их измерениях. Кроме этого, собираются данные со спутников, в частности, о колебаниях температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана Эль-Ниньо, имеющее заметное влияние на климат в целом.
Прогноз для обывателя
Переваривает эту глобальную информацию в общедоступные для человека прогнозы, например - «облачно и температура около нуля», метеорологический суперкомпьютер. В России последняя его версия была поставлена в 2009 году в Гидрометцентре России. Представляет собой этот механизм просторные комнаты – серверы. Суммарная мощность суперкомпьютера сейчас составляет 30 терафлопс (триллионов операций в секунду). Но, как недавно признались метеорологи, этих мощностей для переваривания получаемой информации уже не хватает.
Поэтому в конце 2014 года Гидрометцентр РФ объявит торги на закупку более мощного агрегата. С его установкой качество прогнозов, конечно, возрастет. А значит «пазлы», которые складывают эти машины будут более верными не только на предстоящие сутки, но и на неделю вперед (сейчас оправдываемость недельного прогноза не превышает 70 процентов), а может и на полгода.
Однако, как заметил почетный президент Всемирной метеорологической организации Александр Бедрицкий, самый точный прогноз будет тогда, когда к каждой молекуле приставят свою метеостанцию. Удастся ли это в будущем и нужна ли такая точность человеку - покажет время.
Метеостанция, что в селе Конь-Колодезь, - одна из самых старых в Липецкой области. За погодой здесь затеяли наблюдать более 120 лет назад ещё в сельхозшколе, открытой Воронежским земством совместно с департаментом земледелия и сельской промышленности.
2. Метеостанция несколько раз меняла место дислокации, а этот домик на улице Ленина занимает с 1957 года.
3. Метеорологи наблюдают здесь за состоянием погоды, температурой, направлением и скоростью ветра, атмосферным давлением, видимостью, влажностью, количеством осадков. Полученную информацию сотрудники 8 раз в сутки передают в межрегиональный центр гидрометеорологии ЦЧО в Курске.
4. По характеристике станция в Конь-Колодезе относится к реперным, то есть базовым станциям. Наблюдение осуществляется на небольшой огороженной площадке, где установлены метеорологические приборы.
Посмотрим поближе на некоторые из них.
5. Вытяжные почвенно-глубинные термометры - для измерения температуры почвы на различной глубине. Это ртутные термометры, помещенные в специальные трубочки. Их видно на переднем плане, и всего их здесь 8. Самый длинный термометр измеряет температуру на глубине аж 3,20 метра.
6. Метеорологическая будка, предназначенная для защиты приборов от действия атмосферных осадков, ветра, солнечной радиации.
Будку делают из дерева и окрашивают в белый цвет, чтобы она максимально отражала солнечные лучи и как можно меньше нагревалась. Для вентиляции стенки будки делают в виде жалюзи, состоящих из отдельных планок: воздух должен проходить, не застаиваясь. Кроме того, имеет значение высота установки будки от поверхности земли - она принята равной 2 метрам.
В такую будку помещают, к примеру, психрометр, гигрометр - приборы для измерения влажности воздуха, а также термограф - самописец, фиксирующий изменение температуры воздуха.
7. Термометры для измерения температуры поверхности почвы, для этого используется участок без растительного покрова. Термометров здесь несколько: максимальный, минимальный и срочный. Максимальный - ртутный, где есть капилляр с сужением, препятствующим обратному течению ртути при понижении температуры. Таким образом, измеряется наивысшая температура за период наблюдения.
Минимальный - спиртовой, тоже с особой конструкцией, позволяющей измерять наименьшую температуру за период.
Срочный - без хитростей, он показывает текущую температуру поверхности почвы.
8. Осадкомер Третьякова - прибор для измерения количества осадков. Конструкция представляет собой сосуд, который защищается от ветра металлическими планками-лепестками. А количество выражается толщиной слоя попавших в сосуд осадков, в миллиметрах.
9. На высоких мачтах - приборы, наблюдающие за ветром.
10. Флюгер Вильда - непременный атрибут любой метеостанции.
Снизу вверх здесь: горизонтальные штифты, ориентированными по основным сторонам горизонта, буква "С", соответственно указывает на север; флюгарка, свободно вращающаяся под действием ветра, ее шарик-противовес показывает направление ветра; на верхушке - металлическая пластина, отклоняющаяся от вертикали под действием ветра - по углу отклонения судят о скорости ветра.
В настоящее время такой прибор обычно используется как резервный, например, в случае выхода из строя более современного анеморумбометра.
11. Анеморумбометр используется для дистанционного измерения скорости и направления ветра. На матче - датчик ветра, а на рабочем столе метеоролога - пульт. Надежный и точный прибор, работающий при любой погоде.
12. Пропеллерный анемометр - измеряет скорость ветра, которая определяется по числу оборотов вертушки.
13. Самый интересный прибор - гелиограф, для регистрации интенсивности и продолжительности солнечного сияния в течение дня.
14. Стеклянный шар-линза собирает солнечные лучи, фокусирует их и направляет на вогнутую ленту. Если солнце не закрыто облаками, то в результате суточного движения солнца на ленте прожигается четкая прямая полоса. При покрытии солнца облаками прожог становится слабым или вообще прекращается. По суммарной длине прожога на ленте определяется продолжительность солнечного сияния в часах за сутки.
15. Гололедный станок - установка для измерения отложений гололеда, изморози и мокрого снега на проводах; состоит из проводов, натянутых на столбы в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Как только появляются какие-то отложения - наблюдатель периодически измеряет их толщину и даже вес.
16. Это, похоже, пиранометр, для измерения солнечной радиации.
17. Калитка метеоплощадки.
Различают аналоговые и цифровые метеорологические станции.
На классической (аналоговой) метеостанции имеется:
- термометр для измерения температуры воздуха и почвы
- анеморумбометр (или флюгер) для измерения скорости и направления ветра
- плювиограф для непрерывной регистрации осадков на период жидких осадков
- термограф для непрерывной регистрации температуры воздуха
- гигрограф для непрерывной регистрации влажности воздуха
- психрометр для измерения температуры и влажности воздуха
- гололедный станок для измерения гололедно-изморосевых отложений
- ледоскоп для определения измороси и инея
- барограф для определения барометрической тенденции давления
При больших объемах работы метеостанций используют
- испаромер ГГИ-3000 для измерения величины испарения с земной поверхности
- гелиограф для непрерывной регистрации солнечного сияния
В узком смысле метеостанция - учреждение , проводящее метеорологические наблюдения. Основным официальным метеостанциям мира присвоены синоптические индексы . В России большинство метеостанций находятся в ведении Росгидромета. В зависимости от установленного объёма наблюдений, метеостанции имеют определённый разряд. Данные метеостанций СССР публиковались в «Метеорологическом ежемесячнике ».
Классификация цифровых метеостанций
Дорожные метеорологические станции
Помимо перечисленных выше датчиков в дорожных метеорологических станцраа используют датчик температуры поверхности и датчик температуры на глубине 30см (под покрытием), а также контроллер и GPRS модуль для передачи данных в информационные центры. Для информирования водителей о погодной обстановке используют информационные табло, с температурой поверхности и воздуха. Так же могут на табло могут появляться предупреждения (МОКРАЯ ДОРОГА, БОКОВОЙ ВЕТЕР и т. п.)
Лесные метеорологические станции
Лесные метеостанции служат для предупреждения возможности лесных пожаров. Чаще всего такие метеостанции работают от аккумуляторов. Станции собирают климатические данные, такие как влажность дерева, почвы и температура на различных уровнях высотности лесов. Данные обрабатываются и моделируется карта пожарной активности, что помогает легче справится пожарным с возможным воспламенением, либо предотвратить распространение пожара.
Гидрологические метеорологические станции
Гидрологические метеостанции ведут метеорологические и гидрологические наблюдения над состоянием погоды океанов, морей, рек, озёр и болот. Такие метеостанции располагаются на материках, на морских плавающих станциях, а также существуют речные, озёрные и болотные станции наблюдения.
Бытовые домашние метеостанции
Появились на рынке сравнительно недавно. Родоначальниками бытовых метеостанций являются обыкновенные барометры. Функциональность домашней метеостанции схожа с метеорологической станцией, только обрабатывается гораздо меньше данных, которые поступают с одного или нескольких датчиков, устанавливаемых за окном и в других помещениях. Домашние метеостанции показывают температуру в помещении, температуру вне помещения, измеряют влажность, атмосферное давление и исходя из обработки процессором полученных данных формируют прогноз погоды на сутки. Работают, как от электрической сети, так и от сменных элементов питания.
Ссылки
- Ольга Тимофеева ... и о погоде . Русский репортер (май 2009). Архивировано из первоисточника 24 февраля 2012.
- Данные профессиональных и любительских метеостанций в реальном времени [}
