Metody pomiaru opadów atmosferycznych
Opadem atmosferycznym nazywamy produkty kondensacji pary wodnej spadające z chmur i dochodzące do powierzchni ziemi.
Opady charakteryzujemy przez określenie postaci (rodzaju), czasu trwania, wysokości, ilości spadłej wody (bądź uzyskanej ze śniegu lub gradu) i natężenia
Rodzaje opadów: deszcz, mżawka, śnieg, krupy śnieżne, pył diamentowy, grad.
Ze względu na czas trwania opady dzielimy na: długotrwałe (jednostajne, o małym natężeniu, trwające do kilku, kilkunastu godzin), z przerwami (o małym natężeniu), przelotne o charakterze burzowym (o natężeniu zmiennym, towarzyszy im porywisty wiatr, błyskawice, grzmoty).
Ilość spadłej wody określa się wysokością (grubością) warstwy wody, która utworzyłaby się na powierzchni poziomej, gdyby nie wyparowała, nie wsiąkała i nie spływała. Wysokość opadu określa się w milimetrach.
Wysokość opadów mierzy się:
na stacjach synoptycznych 4 razy na dobę
na stacjach klimatologicznych raz na dobę rano, przy czym odnotowany pomiar dotyczy doby poprzedniej
w miarę możliwości przed i po ulewie
Wysokość opadu na stacjach meteorologicznych mierzy się deszczomierzami. Są to najczęściej blaszane pojemniki o określonej powierzchni wlotu (powierzchnia recepcyjna), posiadające wewnątrz naczynie na wodę opadową. Mimo prostoty konstrukcji pomiar opadu jest często obarczony błędem wywołanym deformacją strug opadu w pobliżu samego deszczomierza, zwilżaniem przez opad ścianek przyrządu oraz parowaniem wody ze zbiornika. W zimie dodatkową przyczyną błędu jest wywiewanie śniegu.
Podstawowym deszczomierzem jest deszczomierz Hellmanna. W Polsce stosuje się go na obszarach o wysokości bezwzględnej do wysokości 500 m n.p.m. (wysokość bezwzględna - wysokość danego punktu względem przyjętego punktu odniesienia, którym jest średni poziom morza). Jest to cylindryczne metalowe naczynie składające się z części górnej, odbierającej opad i podstawy, wewnątrz której znajduje się zbiornik wody opadowej. Górna część otworu naczynia zbierającego wodę zakończona jest pierścieniem mosiężnym o ostrej krawędzi, wyznaczającym powierzchnię do 200cm2 i znajduje się na wysokości 1m nad gruntem. Pomiar w przypadku opadu ciekłego polega na przelaniu wody opadowej ze zbiorniczka deszczomierza do wyskalowanej w milimetrach menzurki, z dokładnością do 0,1mm. Zimą do zbiorniczka wkłada się odpowiednią wkładkę utrudniającą wywiewanie śniegu. Deszczomierz ze śniegiem zanosi się do pokoju stacyjnego i po stopnieniu śniegu mierzy się ilość wody, a na słupku zawiesza się deszczomierz wymieniony. Nie jest dopuszczalne przyspieszenie topnienia śniegu przy użyciu zewnętrznych źródeł ciepła. Pomiary wykonywane są tylko w godzinach porannych i wynik zapisuje się do dnia poprzedniego.
Na górskich stacjach meteorologicznych stosuje się deszczomierze o większej powierzchni recepcyjnej (500cm2) i masywniej skonstruowane. W miejscach trudno dostępnych, gdzie nie ma możliwości wykonywania pomiarów codziennie, umieszcza się totalizatory. Są to deszczomierze o bardzo pojemnych zbiornikach mieszczące nawet roczną sumę opadów. DO zbiornika wlewa się wodny roztwór chlorku wapnia, który zamarza poniżej 0 stopnia C, co uniemożliwia topnienie śniegu. Zabezpieczenie przed parowaniem stanowi litr oleju parafinowego, który wlany do totalizatora pokrywa dostatecznie grubą warstwą zebraną wodę opadową. Wylewanie wody odbywa się przez kranik.
Następnym urządzeniem jest PLUWIOGRAF. Jest o urządzenie pozwalające zmierzyć zarówno wysokość jak i natężenie opadu ciekłego. Pomiary pluwiograficzne wykonywane są w ciepłej porze roku (od 1 maja do 31 października). Opad jest zbierany przez cylindryczne naczynie w górnej części urządzenia, o powierzchni zbierającej 200cm2. Tak jak w deszczomierzu Hellmanna powierzchnia zbierająca znajduje się 1m nad gruntem. Woda odprowadzana jest przez lejek do komory pływakowej. Pływak połączony jest z piórkiem pisaka. Podczas opadu w miarę napełniania się komory pływakowej (cylindra) wodą, pływak unosi się do góry, a piórko kreśli krzywą pochyłą, będącą wypadkową podnoszenia się pływaka i obrotu bębna. Bęben zegarowy wykonuje pełny obrót w ciągu 24 godzin. Zapis na pluwiogramie jest bardzo charakterystyczny. Podczas opadu kreślona linia wznosi się, a gdy nie ma opadów linia jest pozioma.
Na innej zasadzie działa telepluwiograf. Wylot rurki prowadzącej wodę do receptora znajduje się nad urządzeniem wagowym w postaci czółenka wywrotnego. Czółenko składa się z dwóch komór i może wykonywać ruch wahadłowy, dzięki czemu zawsze jedna z komór jest ustawiona w położeniu zbierającym wodę. Po napełnieniu komory określoną ilością wody następuje przechylenie czółenka w drugą stronę i ustawienie w pozycji przyjmującej wodę do drugiej komory. Jednocześnie woda wypływa z przechylonej komory napełnionej i poprzez system rurek zostaje doprowadzona do naczynia zbiorczego. Z czółenkiem jest połączony przełącznik rtęciowy, który przy przechyleniu się czółenka powoduje zamknięcie obwodu elektrycznego. Sygnał przekazywany jest dalej drogą kablową do rejestratora analogowego. Telepluwiograf po przekroczeniu założonych sum opadu sygnalizuje o tym dzwonkiem.
Gradograf pozwala na rejestrację wysokości opadu gradu z pominięciem ewentualnych domieszek w postaci deszczu czy śniegu.
Rosograf służy do pomiaru rosy. Rosa kondensuje się na talerzowym zbiorniku, pod którym znajduje się drugi mniejszy zbiornik do gromadzenia wody z rosy powstałej na dolnej stronie zbiornika większego.
Pomiary pokrywy śnieżnej prowadzone są w okresie zimowym codziennie o godzinie 7:00. Dotyczą one stwierdzenia faktu występowania lub braku pokrywy śnieżnej, pomiaru grubości pokrywy i zawartości wody w śniegu oraz obserwacji jakości śniegu. Obserwacje śniegu prowadzi się na poletku pomiarowym o powierzchni kilkuset m2. Nie może się ono znajdować zbyt blisko budynków, drzew, krzewów, mogących wpływać na grubość pokrywy śnieżnej. Z drugiej strony nie może to być miejsce całkiem otwarte, z którego śnieg mógłby być bardziej wywiewany. Grubość pokrywy śnieżnej mierzymy ręcznym śniegowskazem nizinnym o długośći 100cm. Podczas wykonywania pomiaru musimy trzymać go pionowo. Grubość pokrywy wyrażamy w całkowitych centymetrach. Ponieważ snieg leży nierównomiernie, to grubość mierzymy w 3 miejscach, a wynik trzech pomiarów uśredniamy i zaokrąglamy do 1cm.