Alina Vlăduţ

METEO-CLIMATOLOGIE

LUCRĂRI PRACTICE

Laboratorul nr. 1

1. Staţia meteorologică. 2. Efectuarea observaţiilor meteorologice. 3. Organizarea reţelei de staţii meteorologice. 4. Staţii meteorologice automate. 5. Programul SIMIN. 1. Staţia meteorologică. Staţia meteorologică reprezintă celula de bază care oferă informaţii

meteorologice. Staţia meteorologică este formată din mai multe părţi, şi anume, o

clădire care funcţionează ca birou, platforma meteorologică şi terenul pentru observaţii asupra stratului de zăpadă.

Platforma meteorologică reprezintă elementul esenţial al staţiei, pe ea instalându-se instrumentele şi o parte a aparaturii necesare măsurătorilor. Aceasta trebuie amenajată după o serie de reguli:

• Să fie instalată pe un teren deschis, tipic pentru zona respectivă, ferit de obstacole pentru a nu influenţa indicaţiile instrumentelor meteorologice;

• Dacă există obstacole mari (păduri, clădiri etc.) platforma trebuie să fie amplasată la o distanţă de cel puţin 20 de ori înălţimea obstacolului;

• Când în jur există obstacole mici (case, arbori) platforma este amplasată la o distanţă egală cu de cel puţin 10 ori înălţimea obstacolului;

• În cazul în care există un organism acvatic, distanţa dintre acesta şi platformă trebuie să fie de cel puţin 100 m;

• Staţia meteorologică nu trebuie amplasată în apropierea drumurilor sau unităţilor industriale, deoarece impurităţile din atmosferă pot periclita buna funcţionare a instrumentelor şi aparaturii;

• Staţia meteorologică trebuie plasată la distanţe suficient de mari de localitate pentru a se evita mutarea ei repetată în cazul expansiunii aşezării în cauză.

O platformă meteorologică standard are formă de pătrat cu latura de 26 m. Pentru staţia meteo cu program redus platforma este dreptunghiulară, latura E – V având 16m, iar cea N – S 20 m. În cazul staţiilor cu program

radiometric platforma este dreptunghiulară, latura E – V având 26 m, iar cea N – S 36 m.

Platforma este împrejmuită cu un gard de 2m de plasă de sârmă, iar intrarea se face printr-o poartă aflată în partea nordică a platformei pentru a nu influenţa aparatele atunci când este soare.

Araratele şi instrumentele sunt aşezate într-o ordine strictă: • în nord – giruetele, chiciurometrul şi cele două adăposturi; • în partea centrală – pluviograful şi pluviometrul; • în sud – heliograful, termometrele şi complexul actinometric.

În primul adăpost sunt instalate un psihrometru de staţie cu ventilaţie artificială alcătuit din două termometre şi o morişcă aspiratoare, termometrul de maxim, termometrul de minim, higrometrul de serviciu şi higrometrul de rezervă.

În cel de-al doilea adăpost se instalează termograful şi higrograful. Biroul staţiei meteorologice este alcătuit dintr-un număr variabil de

încăperi, unde specialiştii înregistrează în tabele speciale valorile parametrilor meteorologici.

2. Efectuarea observaţiilor meteorologice. Observaţia reprezintă metoda de bază utilizată în meteorologie şi

climatologie. Pentru a fi cât mai precise, acestea se efectuează după un orar bine stabilit de 4 ori pe zi – 1.00, 07.00, 13.00, şi 19.00.

La aceste ore se fac măsurători asupra presiunii atmosferice, vântului, nebulozităţii, temperaturii şi umezelii aerului, vizibilităţii şi asupra temperaturii solului. La ora 07.00 se fac măsurători asupra stratului de zăpadă dacă acesta există, iar la 07.00 şi 19.00 asupra precipitaţiilor atmosferice, inclusiv chiciură,brumă, polei, şi asupra stării suprafeţei solului.

La staţiile sinoptice orele de observaţii sunt – 02.00, 05.00, 08.00, 11.00, 14.00, 17.00, 20.00, 23.00.

3. Organizarea reţelei de staţii meteorologice. Primele măsurători meteorologice instrumentale de pe teritoriul

României s-au înregistrat în 1770 la Iaşi, 1773 la Bucureşti şi 1789 la Sibiu. Tot la Sibiu este atestată documentar şi prima staţie meteorologică în 1864. Prima reţea de staţii meteorologice a apărut în 1880 – 1882, când au fost organizate 12 staţii de-a lungul Dunării.

În 1884 s-a înfiinţat Institutul Meteorologic Central, care abia în 1970 a devenit Institutul de Meteorologie şi Hidrologie.

În prezent funcţionează 200 de staţii meteo şi 1241 de puncte pluviometrice organizate în 7 sectoare – Bucureşti, Craiova, Timişoara, Oradea, Cluj, Iaşi şi Constanţa.

Reţeaua naţională de staţii meteo este inclusă în reţeaua internaţională care este coordonată de Organizaţia Meteorologică Mondială (O.M.M.). Aceasta a fost înfiinţată în 1951 la Paris şi are rolul de a da indicaţii cu privire la:

• metodologia de efectuare a observaţiilor, stabilirea ordini de efectuare a observaţiilor, tipul şi orele;

• sistemul de unităţi de măsură; • tipul instrumentelor; • normele de evaluare.

4. Staţii meteorologice automate. În cadrul reţelei meteorologice mondiale există diferite tipuri de staţii

meteorologice automate, dar principiile de funcţionare ale acestora sunt asemănătoare.

Sunt alcătuite din câte un complex de instrumente meteorologice, un dispozitiv special pentru convertirea valorilor înregistrate în semnale electrice, un emiţător radio şi o sursă de energie electrică.

a. Staţia meteorologică automată de tip francez Acest tip de staţie asigură transmiterea la interval de 3 ore a

indicativului staţiei presiunii atmosferice, temperaturii aerului, umezelii relative, vitezei şi direcţiei vântului, cantităţii de precipitaţii căzute în intervalul dintre observaţii.

Aparatele de măsură sunt prevăzute cu câte un dispozitiv special care converteşte valorile parametrilor meteorologici în semnale electrice.

În condiţii de vreme bună, semnalele emise de acest tip de staţie pot fi recepţionate până la o distanţă de 1000 km.

b. Staţia meteorologică automată de tip românesc Staţia de tip românesc este alcătuită din aceleaţi elemente ca şi cea de

tip franţuzesc. Principalele caracteristici tehnice sunt: • Datele determinate sunt transmise la intervale de 3 ore; • Temperatura aerului poate fi măsurată între -40° şi +40°, cu

o precizie de +/- 0,5°C; • Măsoară presiunea atmosferică cu amplitutdinea de 100mb,

dând erori de 0,5mb; • Umezeala relativă poate fi măsurată între 10 şi 100% cu o

precizie de +/- 0.5%;

• Cantitatea medie de precipitaţii poate fi măsurată între 0 şi 49mm/ 3 ore;

• Viteza vântului este măsurată între 0 şi 49 m/s cu o precizie de +/- 2m/s;

• Indică prezenţa razelor solare. 5. Programul SIMIN.

SIMIN sau Sistemul Meteorologic Integrat Naţional va înlocui vechiul echipament de provenienţă rusească folosit în prevederea timpului şi elaborarea prognozelor. Acesta va conecta senzorii meteorologici cu reţeaua de radare şi sateliţii meteorologici. În România nu numai că se înregistrează unele dintre cele mai oscilante condiţii meteorologice din sud-estul Europei, dar se întâmpină şi dificultăţi în comunicarea acestora atât la nivel naţional cât şi global.

Prin SIMIN se vor putea elabora avertizări şi prognoze pentru următoarele 2 – 3 ore, extrem de detaliate, pentru fenomene periculoase, precum grindina şi vijelia. Reţeaua de măsurători la nivelul solului se va extinde cu încă 50 de staţii automate pe lângă cele 10 existente, iar reţeaua de măsurători radar se va moderniza , urmând a fi instalate 5 aparate de tip Doppler de provenienţă americană. Se va realiza o reţea de detecţie a fulgerelor şi balizarea meteorologică a Dunării şi Mării Negre. Deasemenea , pe termen lung (2010 - 2012), se va implementa şi Sistemul Naţional Antigrindină şi de Simulare a Precipitaţiilor (SNASP).

INMH va furniza servicii specializate şi pentru unităţile Ministerului Apărării Naţionale, ale Ministerului Transporturilor, Ministerul Apelor şi Protecţiei Mediului, precum şi pentru o serie de companii de stat sau private interesate de astfel de servicii. Acesta va deveni Centrul Meteorologic Regional specializat pentru sud-estul Europei.

Laboratorul nr. 2 Determinarea intensităţii fluxurilor radiative din atmosferă

1. Generalităţi. 2. Determinarea radiaţiei solare directe. 3. Determinarea radiaţiei difuze şi globale. 4. Complexul actinometric. 1. Generalităţi. Soarele reprezintă sursa primară a fluxurilor radiative de energie

radiantă care străbat atmosfera. Aceste fluxuri pot fi măsurate în unităţi de măsură energetice sau calorice, dar în meteorologie se folosesc aproape exclusiv cele calorice – caloria şi ergul.

Pentru măsurarea intensităţii radiaţiei, care reprezintă raportul dintre cantitatea de energie (F) a unui flux radiativ şi suprafaţa pe care acesta cade (S), Linke a introdus o nouă unitate de măsură – langley (ly) egal cu caloria/cm2, Astfel, o cal/cm2/min = ly/min.

Fluxul radiativ emis de Soare suferă o întreagă gamă de modificări cantitative şi calitative la străbaterea atmosferei, rezultând o serie de fluxuri radiative distincte. Deasemenea, suprafaţa terestră reflectă o parte din radiaţia solară incidentă şi absoarbe o alta, emiţând un flux de radiaţii de undă lungă (radiaţia reflectată, radiaţia terestră). Acest flux străbate atmosfera, care se încălzeşte şi emite la rândul său radiaţii de undă lungă în toate direcţiile (radiaţia atmosferei).

Determinarea intensităţii diferitelor fluxuri radiative constituie obiectul actinometriei.

2. Determinarea radiaţiei solare directe. Intensitatea radiaţiei solare directe se determină cu ajutorul

pirheliometrelor sau actinometrelor. Pirheliometrele sunt instrumente absolute care măsoară fluxul radiativ direct în cal/cm2/min, iar actinometrele relative deoarece măsoară în alte unităţi de măsură care apoi sunt transformate în cal/cm2/min sau ly/min.

Există mai multe tipuri de pirheliometre în funcţie de principiul de funcţionare – calorimetrice, cu compensaţie electrică etc.

Pirheliometrul cu compensaţie electrică tip Angström Este alcătuit din:

• un tub metalic cu diametrul de 14-15 mm, lungime de 100-120 mm, la interior având 3 sau 4 diafragme care limitează

fascicolul de raze solare directe ce cad pe piesa receptoare a instrumentului;

• 2 fante de 25 mm lungime şi 5 mm lăţime la capătul tubului metalic;

• un trepied dotat cu 2 şuruburi pentru reglarea înălţimii şi azimutului;

• un cârlig; • piesa receptoare formată din două lamele identice de manganin

(20/2 mm), acoperite cu negru de fum pe suprafeţele îndreptate către soare şi cu un strat izolator pe suprafeţele opuse deasupra căruia se lipesc sudurile unui cuplu termoelectric, legat la un galvanometru (lamelele sunt introduse în tubul nichelat în dreptul celor 2 fante).

Modul de funcţionare: Pirheliometrul se orientează în direcţia Soarelui (fascicolul de raze cade

în centrul firelor reticulare de pe vizor). Prin deplasarea cârligului de pe tub, se acţionează un ecran special care acoperă una dintre fante, astfel încât numai o lamelă de manganin rămâne expusă radiaţiei solare directe.

Razele solare încălzesc lamela expusă, cealaltă ramânând mai rece. Diferenţa de temperatură dintre ele generează un curent termoelectric care deviază acul galvanometrului. Cantitatea de căldură primită de lamelă este direct proporţională cu intensitatea radiaţiei (I), coeficientul de absorbţie al lamelei (a) şi cu suprafaţa acesteia (S):

q = IaS Pentru a anula deviaţia acului galvanometrului, lamela ecranată

primeşte aceeşi cantitate de căldură ca şi prima prin intermediul unui curent de compensaţie cu intensitatea (i) generat de o baterie (B), reglat cu reostatul (R) şi măsurat cu un miliampermetru (A). Când temperaturile celor 2 lamele sunt egale, acul galvanometrului revine la 0.

Cantitatea de căldură generată de baterie se exprimă prin relaţia: q = 60 cri2, unde c = constantă r = rezistenţa curentului de compensaţie i = intensitatea curentului de compensaţie Astfel, 60 cri2 = IaS, de unde rezultă că I = 60 cri2/ aS

Deoarece c, r, a şi S sunt constante ele formează factoerul de transformare al pirheliometrului, K, a cărui valoare apare în certificatul fiecărui instrument.

Astfel, I = Ki2 3. Determinarea radiaţiei difuze şi a celei globale Instrumentele cu care se măsoară intensitatea radiaţiei difuze şi

globale sunt piranometrele. Acestea ca şi radiometrele sunt absolute şi relative.

Piranometrul absolut tip Angström Este alcătuit din:

• un suport metelic; • o calotă semisferică de sticlă; • un ecran special; • piesa receptoare.

Piesa receptoare este formată din 4 lamele subţiri de manganin, dispuse alternativ, două fiind vopsite cu negru de fum (absorb în totalitate radiaţiile), iar celelalte cu alb de magneziu (reflectă aproape în totalitate radiaţiile).

Principiul de funcţionare este asemănător cu cel al pirheliometrului. Cantitatea de căldură care apare în lamele (qn, qa)depinde de mai mulţi

facrori qn = 2Ipans qa = 2Ipvaas, unde: I = intensitatea radiaţiei difuze sau globale; p = coeficientul de permeabilitate al sticlei; an = coeficientul de ansorbţie pentru radiaţia difuză sau globală al

lamelelor negre; aa = coeficientul de ansorbţie pentru radiaţia difuză sau globală al

lamelelor albe; s = suprafaţa lamelelor. Cantitatea de căldură a lamelelor negre este egală cu cea a lamelelor

albe, la care se adaugă cantitatea de căldură produsă de curentul de compensaţie.

Astfel, qn = qa + 2 60 cri2, unde

c = constantă lui Joule egală cu 0,24 r = rezistenţa curentului de compensaţie i = intensitatea curentului de compensaţie

2Ipans = 2Ipvaas + 2 60 cri2, de unde I = 60cri2/ ps(an - aa) Pentru a determina radiaţia difuză, semisfera de sticlă, care protejează

piesa receptoare este acoperită cu un ecran special, în timp ce pentru detarminarea radiaţiei globale, acesta se îndepărtează.

4. Complexul actinometric Complexul actinometric este alcătuit din din următoarele elemente:

1 – stâlp (230 – 240 cm lungime, 15 – 20 cm diametru) 2 – scândură (200 cm lungime) 3 – contrafişă 4 – măsuţă pentru cutia cu galvanometre 5 – podeţ rabatabil 6 – stâlp îngropat în sol 7 – cutia pentru galvanometre 8 – comutator R = radiometrul (pirheliometrul) P = piranometrul A = albedometrul staţionar B = bilanţometrul

La staţiile cu program radiometric observaţiile asupra intensităţii diferitelor fluxuri radiative se fac din 3 în 3 ore – 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18.

În perioada 21 martie – 23 septembrie se efectuează determinări ale tuturor fluxurilor radiative, inclusiv asupra bilanţului radiativ, la 06, 09, 12, 15, 18, pe când între 24 septembrie – 20 martie, aceleaşi măsurători se fac la 09, 12, 15. Aceste măsurători pot fi decalate cu până la 30 de minute dacă au loc căderi de precipitaţii sau scimbări bruşte ale nebulozităţii.

În general, valoarea determinată a unuio flux radiativ reprezintă media a 3 – 6 măsurători efectuate la intervale mici de ordinul secundelor.

Pirheliometrul cu compensaţie electrică tip Angström – schema de principiu

2 1

B

R

G

A

A – miliampermetru B – bateria G – galvanometrul R – reostatul 1, 2 – lamele de manganin

Piranometrul absolut tip Angström – schema de principiu

A – miliampermetrul B – bateria G – galvanometrul R - reostatul

G

B

A

R

Laboratorul nr. 3

1. Determinarea radiaţiei efectife – pirgeometrul tip Savinov-Ianişevski.

2. Determinarea bilanţului radiaţiilor – bilanţometrul. 3. Determinarea duratei de strălucire a soarelui – heliograful. 1. Determinarea radiaţiei efectife – pirgeometrul tip Savinov-

Ianişevski. Radiaţia efectivă (Ef) reprezintă diferenţa dintre radiaţia terestră (Et) şi

radiaţia atmosferei (Ea), fluxuri care au orientare opusă, respectiv de jos în sus şi de sus în jos.

Radiaţia efectivă este măsurată cu diferite tipuri de pirgeometre, între care cel mai utilizat este pirgeometrul tip Savinov-Ianişevski.

Pirgeometrul Savinov-Ianişevski are ca principiu de funcţionare producerea unor curenţi termoelectrici a căror intensitate este determinată cu ajutorul unui galvanometru conectat la instrument.

Piesa receptoare este alcătuită din 4 lamele subţiri de manganin (20/30/0,002 mm), două dintre ele fiind înnegrite la partea superioară cu negru de platină, iar celelate două nichelate sau aurite. La părţile inferioare ale lamelelor sunt legate sudurile unei termobaterii (plasată în cutia protectoare), care prin intermediul a două borne se conectează la un galvanometru sensibil. Lamelele nichelate sau aurite reflectă aproape în totalitate radiaţiile de undă lungă, astfel încât, conform legii Kirkoff această capacitate de a emite radiaţii poate fi neglijată. Lamelele înnegrite absorb aproape total radiaţiile şi devin capabile să emită radiaţie terestră (Et), dependentă de temperatura lor conform legii Stephan – Boltzman:

Et = sT4, unde s = constanta lui Boltzman (8,26x10-11 cal/cm2/min/grad) T = temperatura aabsolută În acelaşi timp, radiaţia atmosferei (Ea) acţionează asupra lamelelor

negre care se vor încălzi sau răcii în funcţie de valorile fluxurilor radiative Et şi Ea. Astfel apare o diferenţă de temperatură între lamelele negre şi cele nichelate sau aurite, care generează un curent termoelectric a cărui intensitate se determină cu galvanometrul.

Conform legii lui Joule, intensitatea radiaţiei efective este proporţională cu pătratul intensităţii curentului termoelectric, care apare în bateria pirgeometrului şi se exprimă prin relaţia:

Eef = Et – Ea = crt/s i2 = Ki2, unde c = cantitatea de căldură produsă de trecerea curentului unitar (c = 0,24 cal) r = rezistenţa electrică a conductorilor t = timpul de efectuare a determinării (60 sec.) s = suprafaţa piesei receptoare i = intensitatea cutentului termoelectric K = constanta care determină experimentul

2. Determinarea bilanţului radiativ. Bilanţometrul. Bilanţul radiativ reprezintă diferenţa dintre suma tuturor fluxurilor

radiative de undă lunga sau scurtă primite de suprafaţa terestră şi suma tuturor fluxurilor radiative de undă lunga sau scurtă cedate de suprafaţa terestră şi se determină cu ajutorul bilanţometrului. Acesta funcţionează pe principiul curenţilor termoelectrici.

În general, piesa receptoare se ecranează şi valoarea bilanţului se determină fără radiaţia solară directă, care se măsoară concomitent cu radiometrul şi apoi se adaugă la valoarea obţinută cu ajutorul bilanţometrului.

Piesa receptoare este alcătuită din două plăci identice obţinute din împletirea unor fire de cupru şi este fixată într-o deschidere pătrară a discului suport. Suprafeţele exteriore sunt înnegrite şi sunt orientate atât către suprafaţa terestră cât şi către bolta cerească.

Doi conductori electrici leagă capetele termobateriei de un galvanometru sensibil după ce mai întâi străbat o parte din mânerul instrumentului.

Există şi un ecran de umbrire fixat la capătul unei tije metalice care se montează pe suportul metalic. Tija are 50 cm lungime, iar ecranul un diametru de 10 cm.

Bilanţometrul este indrodus într-o cutie metalică de forma unei lopeţi cu pereţi dubli pentru a fi protejat.

Astfel, placa superioară, orientată către bolta cerească primeşte radiaţia globală şi radiaţia atmosferei şi pierde prin emisie o cantitate de energie radiantă, în timp ce placa inferioară orientată către suprafaţa terestră primeşte radiaţie terestră şi radiaţie reflectată şi pierde prin emisie o cantitate de energie radiantă. Încălzirea diferenşială a celor două plăci receptoare expuse unor fluxuri radiative cu intensităţi deosebite duce la apariţia în bateria instrumentului, a unui curent termoelectric care se măsoară cu galvanometrul sensibil a cărui intensitate este proporţională cu diferenţa dintre fluxurile primite şi cedate de cele două plăci receptoare orientate diferit. Deoarece cele două plăci sunt identice, atunci şi cantitatea de energie

radiantă pierdută prin emisie este identică, iar ecuaţia bilanţului radiativ capătă forma:

B = [(I` + i) + Ea] - [Et+ Rs] 3. Determinarea duratei de strălucire a Soarelui. Heliograful tip R.

Fuess. Durata efectivă de strălucire a soarelui este determinată la staţiile

meteorologice cu ajutorul unui intrument înregistrator numit heliograf. La noi în ţară se utilizează trei tipuri de heliografe (R. Fuess, Metra şi rusesc/URSS), între care cel mai utilizat este heliograful R. Fuess.

Heliograful R. Fuess. Piesa receptoare a instrumentului este o sferă de sticlă, care se instalează

pe un suport metalic, fixat la rândul său pe o placă pătrată groasă, din acelaşi material ca şi suportul. Tot pe placă se fixează şi un al doilea suport ce se continuă cu un braţ metalic curbat, care la extremitatea superioară are şi un şurub destinat poziţionării sferei de sticlă.

Acest suport susţine şi o nişă metalică, concentrică cu sfera de sticlă şi situată faţă de aceasta la o distanţă egală cu diatanţa focală a acesteia. Astfel, pata focală formată prin concentrare razelor solare de către lentila convergentă, adică sfera de sticlă, se plasează pe suprafaţa interioară a nişei metalice pentru orice înălţime a Soarelui pe bolta cerească.

Pe una din părţile laterale ale suportului curbat este gravată latitudinea, iar pe nişa metalică liniuţa index, care la instalare trebuie să fie în coincidenţă cu diviziunea de pe scară corespunzătoare latitudinii la care este situată staţia.

Pe partea interioară, concavă sunt 3 perechi de şanţuri, în care se introduc cele 3 tipuri de diagrame (heliograme) conform poziţiei sorelui pe bolta cerească. În perechea superioară de şanţuri sunt introduse diagramele scurte cu capete curbate în sus (de iarnă – 21 octombrie-10 martie), în cea de la mijoc diagramele drepte (de primăvară – 11martie-20 aprilie şi toamnă – 11 septembrie-20 octombrie), iar în cea de inferioară diagramele lungi cu capete curbate în jos (de vară – 21 aprilie-10 septembrie).

Pentru fixarea lor în poziţie corectă, diagramele sunt străpunse cu un cui legat de corpul aparatului printr-un lănţişor. Cuiul trece prin nişa metalică printr-unul dintre cele 3 orificii din dreptul fiecărei perechi de şanţuri. Perforaţia trebuie să fie întotdeauna la aceeaşi diastanţă de linia mediană marcată cu XII, servind în acelaşi timp şi la verificarea instalării corecte a diagramei.

Laboratorul nr. 3

1. Determinarea radiaţiei efectife – pirgeometrul tip Savinov-Ianişevski.

2. Determinarea bilanţului radiaţiilor – bilanţometrul. 3. Determinarea duratei de strălucire a soarelui – heliograful. 1. Determinarea radiaţiei efectife – pirgeometrul tip Savinov-

Ianişevski. Radiaţia efectivă (Ef) reprezintă diferenţa dintre radiaţia terestră (Et) şi

radiaţia atmosferei (Ea), fluxuri care au orientare opusă, respectiv de jos în sus şi de sus în jos.

Radiaţia efectivă este măsurată cu diferite tipuri de pirgeometre, între care cel mai utilizat este pirgeometrul tip Savinov-Ianişevski.

Pirgeometrul Savinov-Ianişevski are ca principiu de funcţionare producerea unor curenţi termoelectrici a căror intensitate este determinată cu ajutorul unui galvanometru conectat la instrument.

Piesa receptoare este alcătuită din 4 lamele subţiri de manganin (20/30/0,002 mm), două dintre ele fiind înnegrite la partea superioară cu negru de platină, iar celelate două nichelate sau aurite. La părţile inferioare ale lamelelor sunt legate sudurile unei termobaterii (plasată în cutia protectoare), care prin intermediul a două borne se conectează la un galvanometru sensibil. Lamelele nichelate sau aurite reflectă aproape în totalitate radiaţiile de undă lungă, astfel încât, conform legii Kirkoff această capacitate de a emite radiaţii poate fi neglijată. Lamelele înnegrite absorb aproape total radiaţiile şi devin capabile să emită radiaţie terestră (Et), dependentă de temperatura lor conform legii Stephan – Boltzman:

Et = sT4, unde s = constanta lui Boltzman (8,26x10-11 cal/cm2/min/grad) T = temperatura aabsolută În acelaşi timp, radiaţia atmosferei (Ea) acţionează asupra lamelelor

negre care se vor încălzi sau răcii în funcţie de valorile fluxurilor radiative Et şi Ea. Astfel apare o diferenţă de temperatură între lamelele negre şi cele nichelate sau aurite, care generează un curent termoelectric a cărui intensitate se determină cu galvanometrul.

Conform legii lui Joule, intensitatea radiaţiei efective este proporţională cu pătratul intensităţii curentului termoelectric, care apare în bateria pirgeometrului şi se exprimă prin relaţia:

Eef = Et – Ea = crt/s i2 = Ki2, unde c = cantitatea de căldură produsă de trecerea curentului unitar (c = 0,24 cal) r = rezistenţa electrică a conductorilor t = timpul de efectuare a determinării (60 sec.) s = suprafaţa piesei receptoare i = intensitatea cutentului termoelectric K = constanta care determină experimentul

2. Determinarea bilanţului radiativ. Bilanţometrul. Bilanţul radiativ reprezintă diferenţa dintre suma tuturor fluxurilor

radiative de undă lunga sau scurtă primite de suprafaţa terestră şi suma tuturor fluxurilor radiative de undă lunga sau scurtă cedate de suprafaţa terestră şi se determină cu ajutorul bilanţometrului. Acesta funcţionează pe principiul curenţilor termoelectrici.

În general, piesa receptoare se ecranează şi valoarea bilanţului se determină fără radiaţia solară directă, care se măsoară concomitent cu radiometrul şi apoi se adaugă la valoarea obţinută cu ajutorul bilanţometrului.

Piesa receptoare este alcătuită din două plăci identice obţinute din împletirea unor fire de cupru şi este fixată într-o deschidere pătrară a discului suport. Suprafeţele exteriore sunt înnegrite şi sunt orientate atât către suprafaţa terestră cât şi către bolta cerească.

Doi conductori electrici leagă capetele termobateriei de un galvanometru sensibil după ce mai întâi străbat o parte din mânerul instrumentului.

Există şi un ecran de umbrire fixat la capătul unei tije metalice care se montează pe suportul metalic. Tija are 50 cm lungime, iar ecranul un diametru de 10 cm.

Bilanţometrul este indrodus într-o cutie metalică de forma unei lopeţi cu pereţi dubli pentru a fi protejat.

Astfel, placa superioară, orientată către bolta cerească primeşte radiaţia globală şi radiaţia atmosferei şi pierde prin emisie o cantitate de energie radiantă, în timp ce placa inferioară orientată către suprafaţa terestră primeşte radiaţie terestră şi radiaţie reflectată şi pierde prin emisie o cantitate de energie radiantă. Încălzirea diferenşială a celor două plăci receptoare expuse unor fluxuri radiative cu intensităţi deosebite duce la apariţia în bateria instrumentului, a unui curent termoelectric care se măsoară cu galvanometrul sensibil a cărui intensitate este proporţională cu diferenţa dintre fluxurile primite şi cedate de cele două plăci receptoare orientate diferit. Deoarece cele două plăci sunt identice, atunci şi cantitatea de energie

radiantă pierdută prin emisie este identică, iar ecuaţia bilanţului radiativ capătă forma:

B = [(I` + i) + Ea] - [Et+ Rs] 3. Determinarea duratei de strălucire a Soarelui. Heliograful tip R.

Fuess. Durata efectivă de strălucire a soarelui este determinată la staţiile

meteorologice cu ajutorul unui intrument înregistrator numit heliograf. La noi în ţară se utilizează trei tipuri de heliografe (R. Fuess, Metra şi rusesc/URSS), între care cel mai utilizat este heliograful R. Fuess.

Heliograful R. Fuess. Piesa receptoare a instrumentului este o sferă de sticlă, care se instalează

pe un suport metalic, fixat la rândul său pe o placă pătrată groasă, din acelaşi material ca şi suportul. Tot pe placă se fixează şi un al doilea suport ce se continuă cu un braţ metalic curbat, care la extremitatea superioară are şi un şurub destinat poziţionării sferei de sticlă.

Acest suport susţine şi o nişă metalică, concentrică cu sfera de sticlă şi situată faţă de aceasta la o distanţă egală cu diatanţa focală a acesteia. Astfel, pata focală formată prin concentrare razelor solare de către lentila convergentă, adică sfera de sticlă, se plasează pe suprafaţa interioară a nişei metalice pentru orice înălţime a Soarelui pe bolta cerească.

Pe una din părţile laterale ale suportului curbat este gravată latitudinea, iar pe nişa metalică liniuţa index, care la instalare trebuie să fie în coincidenţă cu diviziunea de pe scară corespunzătoare latitudinii la care este situată staţia.

Pe partea interioară, concavă sunt 3 perechi de şanţuri, în care se introduc cele 3 tipuri de diagrame (heliograme) conform poziţiei sorelui pe bolta cerească. În perechea superioară de şanţuri sunt introduse diagramele scurte cu capete curbate în sus (de iarnă – 21 octombrie-10 martie), în cea de la mijoc diagramele drepte (de primăvară – 11martie-20 aprilie şi toamnă – 11 septembrie-20 octombrie), iar în cea de inferioară diagramele lungi cu capete curbate în jos (de vară – 21 aprilie-10 septembrie).

Pentru fixarea lor în poziţie corectă, diagramele sunt străpunse cu un cui legat de corpul aparatului printr-un lănţişor. Cuiul trece prin nişa metalică printr-unul dintre cele 3 orificii din dreptul fiecărei perechi de şanţuri. Perforaţia trebuie să fie întotdeauna la aceeaşi diastanţă de linia mediană marcată cu XII, servind în acelaşi timp şi la verificarea instalării corecte a diagramei.

METEOROLOGIE CLIMATOLOGIE GENERALĂ Laboratorul nr. 4

1. Determinarea temperaturii aerului. 1.1. Termometre cu citire directă – termometrul meteorologic ordinar. 1.2. Termometre cu citire directă – termometrul de maximă. 1.3. Termometre cu citire directă – termometrul de minimă. 2. Determinarea temperaturii solului la adâncimi mici – termometrul de tip Savinov. 3. Determinarea adâncimii de îngheţ a solului.

1. Determinarea temperaturii aerului. Temperatura aerului reprezintă un parametru meteorologic extrem de

important deoarece aceasta influenţează sau determină o serie procese fizice, chimice şi biologice la nivelul scoaţei terestre.

Temperatura aerului este măsurată cu diferite tipuri de termometre meteorologice, al căror principiu de construire este variaţia de volum (în special prin dilatare şi contractare) a unor materiale lichide (alcool, mercur) sau solide (anumite metale) sub acţiunea variaţiilor termice ale mediului înconjurător, în acest caz, ale aerului.

1.1. Termometre cu citire directă – termometrul ordinar. Termometrul ordinar se foloseşte la măsurarea temperaturii aerului la

un moment dat. Este alcătuit dintr-un rezervor cu mercur, cu formă diferită (ovală,

sferică, cilindrică), în prelungirea căruia se află tubul capilar, din sticlă, cu diametrul de 0,2 – 0,3 mm. Scala gradată este confecţionată de obicei din porţelan alb şi este gradată în cincimi de grad (fiecare grad este împărţit în 5). În mod curent, termometrul redă temperaturile de la - 40°C la + 55°C sau chiar + 60°C. Tubul capilar şi scala gradată sunt protejate de un tub de sticlă, aceasta din urmă fiind sprijinită de o garnitură de sticlă la partea inferioară şi de o garnitură de ebonită la partea superioară. La partea superioară a tubului de sticlă există o garnitură metalică, folosită la prinderea termometrului de suport.

Termometrul ordinar se aşează în adăpostul meteorologic, rezervorul său fiind plasat la o distanţă de 2 m de sol. În cazul psihrometrului el serveşte ca termometru uscat.

Citirea se face mai întâi în zecimi de grad şi apoi se citesc gradele întregi, pentru că termometrul este foarte sensibil şi prezenţa corpului uman face ca mercurul din termometru să se ridice repede.

1.2. Termometre cu citire directă – termometrul de maximă. Termometrul de maximă se deosebeşte de cel ordinar prin dimensiuni

şi construcţie. Este un termometru cu mercur şi prezintă aceleaşi părţi componente ca şi cel ordinar, diferenţa fiind un ştift (dinte), care pătrunde în partea inferioară a tubului capilar. Acesta formează împreună cu tubul capilar un orificiu inelar prin care mercurul trece sub formă de picături spre tub, creându-se astfel o tensiune în rezervor atunci când temperatura creşte. Spre deosebire de termometrul ordinar, la acest termometru, datorită prezenţei acestui ştift mercurul nu mai poate pătrunde înapoi în rezervor, forţa de frecare fiind mai mare decât coeziunea sa. Astfel, coloana de mercur arată care a fost cea mai ridicată temperatură de la ultima citire.

Scala este gradată din 0,5° în 0,5° limitele fiind între - 30°C şi + 60/70°C.

Termometrul de maximă se aşează pe un suport special al stativului termometrelor, în adăpostul meteorologic, în poziţie aproape orizontală, uşor înclinat spre rezervor, acesta fiind tot timpul spre stânga cititorului.

1.3. Termometre cu citire directă – termometrul de minimă. Termometrul meteorologic de minimă se foloseşte la determinarea

celei mai scăzute temperaturi. Este un termometru cu alcool, deoarece acesta îngheaţă la - 114°C, pe când mercurul îngheaţă la aproximativ - 39°C. Prezintă şi unele particularităţi de construcţie, rezervorul său fiind în formă de furcă sau de cilindru pentru a avea o suprafaţă de contact cu aerul cât mai mare. În interiorul coloanei de alcool se găseşte un indice mobil, din sticlă sau porţelan, albastru sau negru, lung de 12 – 14mm, cu capetele îngroşate. La capătul opus al tubului capilar se află o cavitate pentru acumularea alcoolului la temperaturi prea ridicate. Ca şi în cazul termometrului de maximă, scala este gradată din 0,5 în o,5°C , de la - 45°C/- 55°C până la + 45°C.

Termometrul de minimă se instalează sub cel de maximă, cu rezervorul spre stânga cititorului.

Pentru ca măsurătorile să fie cât mai corecte, există o serie de reguli pe care observatorul meteorologic trebuie să le respecte. Astfel, termometrele trebuie păstrate curate şi de aceea la 5 – 10 zile se şterg de praf sau alte impurităţi. La citire nu se pune mâna pe rezervor şi nu se ţin sub o sursă de lumină deoarece creşte temperatura aerului şi implicit citirea la

termometre va fi incorectă. De asemenea, raza vizuală a observatorului trebuie să cada perpendicular pe tubul capilar.

2. Determinarea temperaturii solului la adâncimi mici – termometrul de tip Savinov.

Temperatura solului prezintă mare importanţă pentru meteorologice deoarece acesta reprezintă suprafaţa activă la nivelul căreia se face schimbul de căldură cu aerul atmosferic. Temperatura solului depinde de o serie de proprietăţi fizice ale acestuia, precum stuctura, culoarea, porozitatea care la rândul lor determină căldura specifică, conductibilitatea termică şi calorică a solului.

Temperatura suprafeţei solului se determină cu ajutorul termometrului ordinar şi a termometrelor de extreme (de minimă şi de maximă), asemănătoare celor folosite la determinarea temperaturii aerului, în timp ce temperatura până la adâncimea de 20 cm se măsoară cu termometrele Savinov, iar până la 320 cm cu termometrele de sol cu tragere verticală.

Măsurarea temperaturii solului la suprafaţă şi la adâncimi mici se fgace pe parcela lipsită de vegetaţie (4/6 m), cu sol afânat prin săpare şi mărunţit până la adîncimea de 25 – 30 cm.

Termometrele de tip Savinov sunt termometre cu mercur şi formează serii de câte 4 pentru adâncimile de 5, 10, 15, 20 cm. Rezervorul acestor termometre este cilindric, cu diametrul de 6 – 8 mm, de acesta fiind sudat tubul capilar, a cărui lungime variază în funcţie de adâncimea pentru care este folosit termometrul.

Scala termometrelor este gradată din 0,5 în 0,5 °C, de la - 15°C la + 45/45°C. Caracteristic acestui tip de termometru este faptul că rezervorul face cu tija un unghi de 135°, fiind posibilă instalarea lor în sol cu rezervorul orizontal.

Scala gradată are aceleaşi dimensiuni pentru toate termometrele şi este fixată la extremitatea tijei opuse rezervorului. Tubul capilar, de la rezervor până la capătul scalei este învelit cu vată sau cenuşă fină pentru a umple etanş tubul de sticlă protector, ca să nu se formeze curenţi de aer în jurul tubului capilar, ca urmare a condiţiilor termice diferite în interiorul şi la exteriorul solului.

Partea termometrului care rămâne în afara solului este susţinută cu o furcă făcută din 2 beţe care se leagă împreună cu tija.

Termometrele Savinov se introduc în sol din 10 în 10 cm pe o direcţie est – vest, la 20 cm est de termometrele pentru măsurarea temperaturii la suprafaţa solului.

3. Determinarea adâncimii de îngheţ a solului Instrumentul cu ajutorul căruia se determină adâncimea până la care

îngheaţă solul este glaciometrul. Îngheţul şi dezgheţul solului nu depinde în principal de temperatura sa, ci de cantitatea de apă existentă în sol.

Astfel, dacă solul este umed, îngheţul se poate produce şi la 0°C, pe când în stare uscată, acesta îngheaţă la temperaturi din ce în ce mai coborâte.

În afară de glaciometru, pentru determinarea adâncimii de îngheţ a solului se pot folosi şi metode mai simple, precum scoaterea unor probe de sol cu ajutorul unei foreze şi măsurarea grosimii stratului îngheţat. Dacă nu se poate folosi foreza, se sapă o groapă şi cu lupa se observă adâncimea de îngheţ a solului.

METEOROLOGIE CLIMATOLOGIE GENERALĂ Laboratorul nr. 6

1. Observaţii asupra norilor. 2. Determinarea precipitaţiilor atmosferice. - Instrumente cu citire directă – pluviometrul IM. - Instrumente înregistratoare – pluviografele. 1. Observaţii asupra norilor. La staţiile meterologice se fac observaţii şi măsurători asupra

nebulozităţii, felului norilor şi înălţimii bazei acestora deasupra nivelului staţiei.

a. La orele de observaţii meteorologice se fac aprecieri mai întâi asupra gradului de acoperire cu nori a bolţii cerului. Aprecierea se face vizual, nebulozitatea fiind redată în optimi. De exemplu, dacă 1/8 din bolta cerului este acoperită cu nori, se consideră că nebulozitatea este egală cu 1. Dacă cerul este complet acoperit, nebulozitatea este egală cu 8. În cazul în care din anumite cauze (furtuni de praf, nisip etc.) nu se pot face aprecieri reale ale nebulozităţii, în telegramele sinoptice se foloseşte cifra de cod 9. În aviaţie aprecierea nebulozităţii se face în zecimi, sistemul fiind acelaşi ca şi la optimi, adică nebulozitatea este 5 dacă 5/10 din bolta cerului este acoperită cu nori.

b. Determinarea felului norilor presupune observaţii asupra mai multor elemente.

- Luminiscenţa sau strălucirea norilor este dată de lumina reflectată sau difuzată de particulele care intră în alcătuirea sa. Lumina poate provenii atât de la un astru (luna) sau de la suprafaţa terestră, mai ales în cazul în care acesta este acoperită cu zăpadă. Atuci când luminiscenţa este puternică felul norilor poate fi apreciat chiar şi noaptea. În nopţile fără lună, când norii sunt în general invizibili, prezenţa lor se deduce din dispariţia trecătoare a stelelor. Luminiscenţa unui nor depinde direct de grosimea şi structura microfizică a norului.

- Culoarea este impusă de culoarea luminii pe care norul o primeşte. Dacă este pâclă, norii îndepărtaţi capătă o culoare gălbuie, portocalie sau roşcată, iar noaptea, în absenţa luminii sunt gri sau negri, excepţie făcând cei pe care Luna îi face să devină albicioşi.

- Hidrometeorii pot juca un rol decisiv în determinarea felului norilor, pentru că există genuri de nori care dau precipitaţii sub formă de aversă,

precipitaţii generalizate, burniţe etc sau nori din care nu cad precipitaţii aproape niciodată.

- Fenomenele optice dau şi ele indicii importante asupra genului, speciei sau varietăţilor de nori – halourile, irizaţii, fulger, tunet etc.

c. Determinarea înălţimii bazei norilor se poate realiza atât vizual cât şi cu ajutorul unor instrumente. În general, se determină mai întâi înălţimea bazei norilor inferiori, iar dacă aceştia lipsesc a celor mijlocii, cunoscându-se în prealabil înălţimile medii la care apar de regulă anumite tipuri de nori (Cirrus – 7/10 km, Cirrocumulus – 6/8 km, Stratus – 0,1/0,7 km, Altostratus translucizi – 4/5 km).

2. Determinarea precipitaţiilor atmosferice Instrumente cu citire directă – pluviometrele Pe platformele meteorologice se folosesc două tipuri de pluviometre –

tip IM şi Tretiakov. Pluviometrul IM este alcătuit din corp, colector, dispozitiv pentru

zăpadă şi eprubeta pluviometrică, la care se adaugă dispozitivul de prindere pe suport şi capacul.

Corpul pluviometrului este făcut din tablă zincată, este cilindric, diametrul bazei având 159,5 mm, corespunzătoare unei suprafeţe de 200 cm2. Aceasta este suprafaţa receptoare a instrumentului. La exterior, corpul pluviometrului este prevăzut cu 3 inele metalice, dintre care 2 servesc şi la prinderea pe suport. Inelul superior este mai gros pentru a se menţine forma rotundă a suprafeţei de colectare, iar marginile sunt ascuţite pentru a nu se depune zăpadă. De inelul metalic de jos este fixat zăvorul folosit la închiderea pluviometrului după instalarea colectorului.

În interior, la circa 15 cm de gura corpului pluviometric este sudată o pâlnie, care se continuă cu un tub de scurgere ce pătrunde în vasul colector. Aici este condusă apa provenită din precipitaţii şi adunată în receptor.

La mijloc, în corpul pluviometrului sunt mai multe orificii pentru circularea aerului între pereţii colectorului şi cei ai corpului pluviometric, împiedicându-se astfel încălzirea colectorului şi evaporarea apei între observaţii.

Colectorul este cilindric, cu capacul în formă de trunchi de con pentru a se realiza o suprafaţă de evaporare cât mai mică. Acesta are o capacitate de 2,5 l, ceea ce corespunde unei cantităţi de 25 l/m2, adică se poate evita umplerea sa chiar şi în cazul unor ploi foarte puternice.

În timpul iernii, în pâlnia pluviometrului se introduce un dispozitiv pentru menţinerea zăpezii. Acesta este alcătuit din 4 tăbliţe sudate în cruce şi tăiate oblic la partea inferioară pentru a putea pătrunde în pâlnie. Rolul

acestui dispozitiv este oprirea spulberării de către vânt a zăpezii căzute în receptor. Vara acesta se scoate deoarece ar deveni o suprafaţă de evaporare.

Eprubeta pluviometrică este un cilindru de sticlă gradat 100 de diviziuni. Dimensiunile diviziunilor sunt în funcţie de raportul dintre diametrul pluviometrului şi cel al cilindrului. Având diametrul de 10 ori mai mic decât cel al pluviometrului, un strat de apă de 1 mm din pluviometrul cu suprafaţa de 200 cm2 va ocupa 10 diviziuni în eprubetă. Aşadar, fiecare diviziune a eprubetei are un volum de 0,2 cm3 şi corespunde unui strat de apă de 0,1 mm. Milimetrul pluviometric este o unitate specială de măsurarea a precipitaţiilor, ce corespunde unui litru de apă/m2.

La staţiile meteorologice se folosesc două pluviometre, unul funcţionând, iar celălalt fiind de rezervă. Acestea sunt plasate pe un stâlp de lemn, unul orientat spre vest, iar celălalt spre est la o distanţă de 1,50 m de sol. Stâlpul este bine fixat în sol pentru a nu fi răsturnat de vânturile puternice, iar vârful său este tăiat oblic pentru a nu se depune zăpadă care în timpul iernii ar putea fi spulberată în pluviometru.

Instrumente înregistratoare – pluviografele Pe lângă colectarea apei cu ajutorul pluviometrelor şi măsurarea ei cu

eprubeta, se folosesc şi instrumente care înregistrează cantitatea de precipitaţii pe o diagramă, denumită pluviogramă. Aceste instrumente se numesc pluviografe.

La noi în ţară, se folosesc pluviograful tip Hellman sau cel rusesc. Acestea sunt foarte asemănătoare, diferenţa fiind dată de suprafaţa de colectare, care la cel german este de 200 cm2, iar la celălalt de 500 cm2.

Un pluviograf este alcătuit dintr-o caracasă metalică, receptor, colector, sistem de înregistrare, tub de sifonare, vas de control şi capac.

Receptorul este de fapt o pâlnie fixată la partea superioară a carcasei metalice şi este prevăzut cu o sită pentru a se evita pătrunderea impurităţilor mari în instrument. Tubul de scurgere al pâlniei receptoare are capătul într-o altă pâlnie mai mică, care conduce apa printr-un tub la baza colectorului situat împreună cu sistemul de înregistrare în carcasa metalică.

Colectorul, fixat pe o placă metalică, are în interior un plutitor metalic de care este prinsă o tijă verticală. De tijă este prinsă pârghia peniţei înregistratoare. Colectorul are lateral un tub, la care se montează tubul de sifonare ce conduce apa la vasul de control. În momentul în care se deplasează plutitorul, se acţionează pârghia şi peniţa, ale cărei mişcări se înscriu pe pluviogramă. Pluviograma este fixată pe tamburul mecanismului de ceasornic. Atunci când cantitatea de apă din colector atinge o valoare corespunzătoare unei cantităţi de 10 l/m2, nivelul ei ajunge în dreptul

curburii tubului de sifonare şi atunci întreaga cantitate de apă se scurge rapid în vasul de control, pe pluviogramă apărând o linie verticală descendentă.

Pluviograma are 100 de diviziuni pentru a putea fi apreciate şi cantităţile mici, până la 0,1 mm. Aceasta se schimbă o dată pe zi, la ora 7 seara, excepţie făcând cazul în care plouă la momentul observaţiei.

Pluviograful se instalează pe platforma meteorologică în aşa fel încât suprafaţa de colectare să se găsească la 1,5 m de sol, iar instrumentul este ancorat în trei părţi de sol pentru a nu se modifica poziţia orizontală.

Iarna, pluviografele nu sunt folosite deoarece există riscul ca plutitorul să îngheţe în instrument.

METEOROLOGIE CLIMATOLOGIE GENERALĂ Laboratorul nr. 5

Determinarea umezelii aerului 1. Instrumente cu citire directă – psihrometrele (psihrometrul de aspiraţie

Assman), higrometrele (higrometrele de absorbţie cu fir de păr). 2. Instrumente înregistratoare – higrografele (higrograful tip R. Fuess).

Aerul atmosferic conţine în permanenţă o anumită cantitate de apă, mai ales sub

formă de vapori, cantitate determinată de temperatură, presiune, dinamica atmosferei, caracteristicile suprafeţei active subiacente etc.

Umezeala aerului este măsurată cu o serie de instrumente cu citire directă – psihrometrele şi higrometrele, dar şi cu instrumente înregistratoare – higrografele.

1. Instrumente cu citire directă. Psihrometrele. Denumirea instrumentului provine din limba greacă – psihros =

rece, metros = măsură. Aşadar, acestea măsoară tensiunea vaporilor de apă din atmosferă, folosind diferenţa de temperatură dintre două termometre, unul având rezervorul uscat, iar celălalt umezit. Există mai multe tipuri de psihrometre – psihrometru de staţie cu şi fără aspiraţie, psihrometrul Assman etc.

Psihrometrul Assman. Acesta este format din două termometre identice de dimensiuni mai reduse

decât cele din adăpostul meteorologic folosite la determinarea temperaturii aerului. Termometrele sunt fixate într-un cadru metalic format dintr-un tub central, care la partea inferioară se ramifică în două părţi unde sunt fixate tuburile de aspiraţie. La partea superiară a tubului se înşurubează morişca aspiratoare.

Pe părţile laterale, acest tip de psihrometru are două lamele metalice pentru protejarea termometrelor. Toate componentele metalice sunt nichelate pentru a nu absorbi radiaţia solară.

Pentru verificarea curentului de aer aspirat, morişca are un orificiu acoperit cu celuloid, iar verificarea se face prin durata de rotaţie a casetei arcului ce se destinde.

Astfel, rezervorul unuia dintre cele două termometre se înfăşoară într-un tifon umezit. Pentru a se evapora apa de pe suprafaţa acestuia, se consumă o anumită cantitate de căldură şi implicit temperatura indicată de acest termometru va avea o valoare mai scăzută decât cea indicată de termometrul uscat. Această diferenţă de temperatură dintre cele două termometre depinde de umezeala aerului, în sensul că diferenţa va fi cu atât mai mare cu cât umezeala aerului este mai scăzută şi invers. Deci, la o umezeală a aerului mai scăzută se evaporă o cantitate mai mare de apă de pe rezervorul umezit şi astfel se consumă mai multă căldură din rezervor. Dacă umezeala aerului este 100%, nu se mai produce evaporarea apei de pe rezervorul termometrului umed, iar valorile temperaturii indicate de cele două termometre vor fi foarte apropiate.

Tensiunea vaporilor de apă nu se poate citii direct de la psihrometru, deoarece evaporarea apei de pe rezervor mai depinde şi de viteza curentului de aer şi de presiunea atmosferică.

Există o formulă de calcul care ţine cont de toţi aceşti factori: e = E1 – A (t – t1) H

e – tensiunea actuală E1 – tensiunea maximă a vaporilor de apă la temperatura suprafeţei de

evaporaţie (rezervorul termometrului umed) t – temperatura termometrului uscat t1 – temperatura termometrului umed H – presiunea atmosferică La staţiile meteorologice există tabele psihrometrice, iar pe baza citirii valorilor

de la cele două termometre se poate stabilii, la întretăierea celor două coloane valoarea umezelii absolute, a umezelii relative, a deficitului de saturaţie şi a punctului de rouă.

La noi în ţară se folosesc mai ales psihrometre cu aspiraţie, determinările presupunând aceeaşi ordine a efectuării operaţiilor: se face prima citire la termometrul uscat, se umezeşte cu apă distilată tifonul termometrului umed, se întoarce arcul moriştii aspiratoare, se face citirea la termometrul umed şi la cel uscat în momentul în care scăderea temperaturii la cel umed a încetat.

Higrometrul cu fir de păr Acesta este alcătuit dintr-un cadru metalic în formă de `U`, aşezat invers, care

are la partea superioară un şurub de care se prinde firul de păr. La partea inferioară a cadrului există un mic scripete dublu, al cărui ax are la capete câte un mic orificiu prin intermediul lor făcându-se suspensia, foarte mobilă, pe capetele a două şuruburi plasate orizontal şi care pătrund în cele două orificii. Pe partea dreaptă a scripetelui se prinde celălalt capăt al firului de păr care se înfăşoară de câteva ori pe şanţul din spatele acestuia. Mai există un şanţ, în faţa scripetelui, de care este prins un fir de aţă cu o mică bilă metalică (1 – 1,5g), care ţine firul de păr întins.

Acul indicator al higrometrului este prins de axul scripetelui, în timp ce scala instrumentului, divizată în procente de umezeală relativă este fixată pe cadrul metalic.

Higrometrul este montat într-un cadru dreptunghiular de tablă cu două jgheaburi, unul în faţă şi unul în spate. Acesta împreună cu piesele anexă – o ramă metalică cu tifon, un capac metalic şi un geam de sticlă seveşte la verificarea punctului de 100% al instrumentului.

Firul de păr omenesc este piesa sensibilă a instrumentului. Acesta are proprietatea de a-şi mări lungimea pe măsură ce umezeala creşte şi invers. În general, se folosesc fire subţiri de păr blond, care sunt mai întâi degresate în laborator. Prin degresare, o parte din porii firului de păr rămân liberi şi în aceştia se condenseză vaporii de apă din atmosferă. Atunci când umezeala este mare firul de păr se lungeşte şi invers. S-a constatat faptul că lungirea firului de păr nu este proporţională cu

creşterea umezelii, deoarece la o umezeală de 30% are loc o alungire cu peste jumătate din alungirea lui maximă, în timp ce pentru umezeli din ce în ce mai mari alungirea este din ce în ce mai redusă.

Astfel, scala nu este gradată în diviziuni egale, ci în diviziuni proporţionale (proporţionale cu proporţia de alungire a firului de păr). Ea este divizată din 10 în 10 procente, la mijlocul fiecărui interval fiind câte o liniuţă. Restul diviziunilor se apreciază vizual.

Funcţionarea instrumentului se bazează pe punerea în mişcare a scripetelui de către firul de păr când acesta se scurtează şi de către bila metalică când acesta se lungeşte. Prin mişcarea scripetelui se mişcă şi acul indicator în faţa scalei, indicându-se astfel umezeala relativă.

În timpul iernii, pentru ca valorile indicate de higrometru să fie reale li se aplică corecţii ce se stabilesc prin compararea acestor valori cu cele obţinute de la psihrometru timp de 30 – 45 de zile înainte de începerea îngheţului. Se fac grafice de corecţii şi tabele de transformare.

2. Instrumente înregistratoare Higrograful tip R. Fuess La staţiile meteorologice se folosesc diverse tipuri de higrografe (R. Fuess,

Richard, Junkalor etc.), dar toate au ca piesă receptoare un mănunchi de fire de păr, care în funcţie de tipul instrumentului variază între 35 şi 120.

Higrograful R. Fuess are piesa receptoare formată dintr-un mănunchi de 35 – 40 de fire de păr, fixată la ambele capete în garnituri metalice. Mişcările piesei receptoare sunt transmise printr-un sistem de pârghii dispozitivului de amplificare de care este prinsă o altă pârghie conectată cu braţul peniţei. Această pârghie are la capătul opus peniţei o contragreutate, care menţine firele de păr întinse. Firele de păr sunt protejate de o sită metalică care se fixează pe un cadru.

La acest tip de higrograf, higrograma are liniatura corespunzătoare scării higrometrice, intervalele fiind din ce în ce mai mici spre punctul de 100%.

Higrograful se instalează în acelaşi adăpost cu termograful, iar higrograma se schimbă după observaţiile de la ora 13.

METEOROLOGIE CLIMATOLOGIE GENERALĂ Laboratorul nr. 7

1. Determinări asupra stratului de zăpadă – densimetrul de zăpadă. 2. Determinări asupra depunerilor de gheaţă – chiciurometrul. 1. Determinări asupra stratului de zăpadă – rigla, densimetrul de

zăpadă Determinarea grosimii şi densităţii stratului de zăpadă prezintă mare

importanţă practică, în special pentru agricultură. Acesta este deosebit de variat de la o regiune al alta, atât ca grosime, densitate, cât şi ca durată, depinzând de o serie de factori între care cel mai important este vântul şi existenţa obstacolelor.

La staţiile meteorologice se aleg de obicei două parcele, dacă sunt condiţii, dacă nu numai o singură parcelă, situată la o distanţă egală cu de cel puţin 20 de ori înălţimea celui mai apropiat obstacol, astfel încât vântul să sufle complet liber deasupra ei. În cazul staţiilor situate în regiuni adăpostite, parcela pentru măsurarea grosimii şi densităţii stratului de zăpadă se plasează tot într-un loc adăpostit – o livadă, parc, poiană, iar marginile parcelei trebuie să fie la cel puţin 10 m distanţă de arbori. Aceste parcele trebuie să aibă o suprafaţă de 400 m2, dar în imposibilitatea plasării unei astfel de parcele se poate folosii şi o parcelă mai mică – 200 m2.

În mijlocul parcelei se instalează în formă de triunghi echilateral 3 rigle de 180 cm înălţime, 6 cm lăţime şi 2,5 cm grosime. Acestea sunt vopsite în alb şi se gradează din cm în cm pe una din feţe, cu linii negre şi groase de 1 cm. Diviziunile impare sunt negre, iar cele pare sunt albe. Riglele sunt notate cu 1, 2 şi 3 astfel încât citirile să se facă mereu în aceeaşi ordine. Riglele fixe sunt aşezate cu diviziunea 0 deasupra solului, fiind prinse cu şuruburi de un ţăruş bătut în pamânt. Citirile se înscriu într-un tabel special, în cm întregi, subdiviziunile centimetrilor fiind rotunjite la cm cel mai apropiat. Grosimea stratului de zăpadă se stabileşte făcând media celor 3 valori, chiar dacă la una din rigle valoarea este 0.

La unele staţii meteorologice se foloseşte şi rigla portabilă, făcându-se cel puţin 3 măsurători în 3 puncte diferite.

Determinarea densităţii stratului de zăpadă se face luând probe de pe aceeaşi parcelă unde sunt instalate riglele fixe. Pe parcelă o suprafaţă de 50 – 60 m2 este destinată special prelevării acestor probe. Determinarea densităţii stratului de zăpadă nu se face zilnic, ci pe 5, 10, 15, 20, 25 şi în ultima zi a fiecărei luni.

Probele se prelevează dimineaţa după măsurarea grosimii şi numai în cazul în care grosimea este mai mare de 5 cm.

Instrumentul cu ajutorul căruia se face această determinare se numeşte densimetrul de zăpadă.

Acesta este format dintr-un cilindru deschis la ambele capete, un capac, un cântar şi o lopăţică. Cilindrul are 60 cm înălţime, la exterior fiind marcate diviziunile în cm. La gură are un inel metalic cu muchia ascuţită sau dinţată pentru a străpunge mai uşor zăpadaCilindrul are o suprafaţă a secţiunii de 50 cm2. În afara inelului fix mai există şi un inel mobil de care este prinsă o mică tortiţă. Acesta se deplasează spre fundul cilindrului atunci când este introdus în zăpadă şi spre gura lui când se ridică proba. De tortiţă se prinde un cântar.

Cântarul este de fapt o balanţă cu braţe inegale, de capătul braţului scurt agăţându-se cilindrul, iar pe cel lung se deplasează o greutate specială. Fiecare diviziune de pe braţul lung al balanţei corespunde unei greutăţi de 5 grame.

Instrumentul este scos afară cu circa o jumătate de oră înainte de efectuarea măsurătorii pentru a avea aceeaşi temperatură ca mediul (se evită lipirea zăpezii de cilindru).

Cilindrul se introduce în zăpadă vertical, după care se lopăţica se plasează sub marginea sa inferioară şi se scoate din zăpadă. La capătul opus se pune capacul, apoi se întoarce cilindrul, se curăţă la exterior de zăpadă şi apoi se agaţă de balanţă, după ce aceasta a fost iniţial adusă la poziţia de echilibru, şi se face cântărirea. Operaţia se repetă de 3 ori. Densitatea se calculează prin împărţirea greutăţii probei la volumul ei. Greutatea se citeşte la balanţă, iar volumul se determină făcând produsul dintre suprafaţa secţiunii transversale a cilindrului şi înălţimea în cm a stratului de zăpadă citită pe latura exterioară a cilindrului.

Atunci când se iau probe de zăpadă se fac observaţii şi asupra crustei de zăpadă, gheţii de pe sol, dacă există şi se notează şi structura acesteia – 0 – zăpadă proaspătă în pulbere, 4 – zăpadă veche, densă, 9 – zăpadă îngheţată, compactă etc.

2. Determinări asupra depunerilor de gheaţă – chiciurometrul Măsurarea depunerilor de gheaţă pe conductori se face cu ajutorul

chiciurometrului. Este format din 3 ţevi metalice cu diametrul de 5 cm plasate vertical în colţul de nord-est al platformei. Acestea au suporţi orizontali pe care se fixează conductorii confecţionaţi din sârmă de oţel cu diametrul de 5 mm şi lungimea de 90 cm. Ţevile formează între ele un triunghi dreptunghic cu unghiul drept orientat spre sud-vest. Fiecare chiciurometru are prima pereche de suporţi lungi fixaţi la 190 cm înălţime

deasupra solului şi suporţii scurţi la 220 cm. A doua pereche de suporţi lungi este plasată la 240 cm deasupra solului, iar suporţii scurţi la 270 cm. A treia pereche are suporţii lungi la 290 cm deasupra solului, iar pe cei scurţi la 320 cm.

Pe suporţii inferiori se instalează conductori când stratul de zăpadă are o grosime mai mică de 50 cm. Pe cea de-a doua pereche de suporţi se instalează conductori când stratul de zăpadă are grosimi cuprinse între 50 şi 100 cm, iar pe ultima pereche pentru grosimi de 100 – 150 cm.

Măsurarea grosimii depunerilor pe conductori se face cu ajutorul şublerului şi şabloanelor Ponomarev.

PLANŞE

Termometrul de sol Savinov

1 - rezervor 1 - rezervor 2 – tub capilar 2 – tub capilar 3 – scala gradată 3 – scala gradată 4 – vată 4 - vată 5 – tub protector 5 – suport din lemn 6 – şanţul de instalare

45°

6

3

135°

5

4

2

1

5

3

4

2

1

Termometrul de minimă

1 – rezervor 2 – tub capilar 3 – garnitură de sticlă 4 – indice 5 – cavitatea superioară 6 – garnitura metalică 7 – scala gradată 8 – tub protector

8

7

6 4

5 3

2 1

Termometrul de maximă 1 – ştift 2 – tubul capilar R – rezervor T – tub capilar S – garnitură de sticlă Sc – scala gradată H – garnitură de ebonită

H Sc

S

T R

2

1 2

1

Suportul cu termometre de extreme

Minimă

Maximă

Psihrometrul cu aspiraţie cu morişcă (a) şi tip Assman (b) 1 – termometrul uscat 1 – tub central 2 – termometrul umezit 2 – tuburi de aspiraţie 3 – doză 3 – morişca aspiratoare 4 – tuburi de aspiraţie 4 – cheia pt. stângerea arcului 5 – inele metalice 5 – inele metalice 6 – morişca aspiratoare 6 – orificiul carcasei moriştii 7 – clemă 7 – termometre 8 – suportul 8 – lame metalice

b a

6

6

5

2 2

5 8

4

5

3

2

7

11

3

8 8

7

4 7

Pluviometrul tip I.M. Pluviometrul tip I.M. Secţiune prin pluviometrul tip I.M. 1 – corpul pluviometrului a1 – corpul pluviometric 2 – inele metalice a2 – locaşul colectorului 3 – zăvorul b - pâlnia 4 – orificii pentru ventilaţie c - colectorul 5 – colectorul e – mânerul colectorului

a2

a1

b

e

c

5

3 2

2

4

2

1

Pluviograful a – vedere de ansamblu b – schema construcţiei interioare

8

156 9

7

16

11 3

4

13

14

12

5 2 3

1

9

8

17

10

b a

1 – receptorul 2 – pâlnie 3 – colectorul 4 – plutitor metalic 5 – tijă verticală 6 – pârghia peniţei înregistratoare 7 – manşon metalic 8 – tubul de sifonare 9 – mecanismul de ceasornic 10 – vasul de control 11 – tub oblic 12 – şurub 13 – bară verticală de ghindaj 14 – pârghia 15 – opritorul 16 – piuliţă 17 – carcasa metalică

Pirgeometrul tip Savinov – Ianişevski 1 – piesa receptoare 2 – cutia protectoare a termobateriei 3 – termometrul 4 – suportul

4

3 2

1

Piranometrul absolut tip Angström

1 – piesa receptoare 2 – calotă semisferică de sticlă 3 – ecran 4 – suport

4

2

3

1

Higrometrul Koppe a a – vedere de ansamblu c – piesele care fixează firul 1 – cadrul metalic de păr la partea inferioară 2 – şurubul de reglare v - scripete 3 – cadrul dreptunghiular f - fir de păr f – firul de păr i – acul indicator Sc – scala higrometrului s – bilă metalică i – acul indicator ş - şuruburi b - dispozitivul de fixare al firului de păr d – structura firului de păr la partea superioară t – cadru C – capac metalic

f

v c

t

f

i

Ş

S

d

C t

i

Sc

1

3

2

b

Higrograful de tip R. Fuess a – vedere de ansamblu b – schema de funcţionare

1 – piesa receptoare 6 – axul de suspensie 2, 3 – garnituri metalice 7 – pârghia peniţei 4 – tub 8 - contragreutatea 5 – cârligul 9 – diagrama

7

3

8 6

5

4 1

2

9

8

3 7

4

1 2 9

b a

Heliograful tip R. Fuess 1 – sfera de sticlă 2 – suport 3 – montura metalică 4 – placa metalică de bază 5 – braţ metalic arcuită 6 – lănţişorul acului 7 – şurub de fixare a sferei de sticlă 8 – garnitură meatlică de fixare a sferei de sticlă 9 – heliogramă 10 – scara latitudinilor 11 - suport

9

18

7

5

10

6

11

4

2

3

Epubeta pluviometrică Felul în care trebuie instalate

pluviometrele tip I.M.

Densimetrul cu cântar 1 – cilindrul 2 – inel metalic 3 – capac 4 – inel mobil 5 – tortiţă 6 – rigla gradată 7 – cuţitul prismatic 8 – dispozitivul de suspensie 9 – cârligul 10 – greutatea 11 – opritorul

7 10

11

6 8

5 9

2

4

1

3

Suportul instrumentelor radiometrice

2

8

S N

1 3

R P

A B

5

6

4

7

1,80 m

1,50

m

Termometrul ordinar (A) Termometrul ecranat (B)

T – tub capilar R – rezervor Sc – scala gradată P – tubul de protecţie H – garnitură de ebonită M – manşon metalic

M

H

P

Sc

T

R

B A