MERENJE ATMOSFERSKIH PADAVINA

Kišomer - pluviomer - ombromer jeinstrument za merenje količine padavina u nekom vremenskom periodu.To je metalna posuda cilindričnog oblika, sapresekom od 200 cm². Na dnu cilindra se nalazi uska staklena menzura, na kojoj jeskala sa koje se direktno očitava visina nivoavode. Kišomer se postavlja na stub visine 1-2 m naodređenoj udaljenosti od objekata koji bi inače ometali tačno mjerenje

Kišomer

Kišomer

Pluviograf

Pluviograf ili ombrograf jeinstrument za neprekidno zapisivanje količine padavina.Najčešće je konstruisan na principuplovka u savijenoj cevi spojenom sacilindrom za primanje padavina.Linija koja se dobija ovim instrumentomse zove pluviogram.Pluviografom je moguće trenutnoočitanje, u mm/h ili mm/minuti.

Pluviograf sa plovkomRadi na principu sakupljanja ki[e u cilindričnu posuduu kojoj je plovak. Vertikalno pomeranje plovka se pomoću polugeprenosi na pero koje ostavlja trag na papiru(pluviogram).Papir je namotan na dobošu koji pokreće satnimehanizam. Kada se posuda napuni vodom (10 mm kiše) sifonskiuređaj naglo prazni posudu i dovodi plovak, odnosnopero na nulti položaj. Rezultat registrovanja pomoću pluviografa je sumarna linija pale kiše (visina kiše u funkciji vremena) u dijapazonu od 0 do 10 mm. Pluviograf može raditi i zimi ako se u njega ugradiuređaj za zagrevanje i obezbedi njegovo napajanje

Pluviograf

Pluviograf sa klackalicomSastoji se iz jedne posude koja je podeljena u dva dela i koja balansira oko horizontalne osnove. Sakupljena voda od atmosferskih padavina dovodi se u gornji deo posude. U momentu potpunog punjenja ovogdela posuda se prevrće i trenutno prazni, tako da se drugideo posude podiže i počinje da se puni. Kretanje posude gore-dole se putem električnog kontakt-uređaja prenosi u sistem daljinskog merenja padavina, što predstavlja glavnu prednost ovog instrumenta. Registrovanje pale kiše može se vršiti i mehaničkimputem, pri čemu zapis predstavlja stepenastu kumulativnuliniju, a rastojanje između stepenica predstavlja vremekoje je potrebno da padne jedna mala količina kiše ekvivalentna zapremini jednog dela posude instrumenta, reda veličine od 0.2 - 1 mm

Pluviograf sa klackalicom

Pluviograf sa vagom

Radi na principu kontinualnog merenjatežine posude u koju se dovodizahvaćena kiša. Nedostatak ovog uređaja je što se posuda ne prazni automatski. Za sprečavanje isparavanja vode izposude za vreme dugotrajnih kiša slabog intenziteta, u posudu se dodajeulje radi formiranja tankog sloja napovršini vode

PLUVIOGRAF SA VAGOM

PLUVIOGRAM

0

2

4

6

8

10

mili

met

ri

3h 4h

Pluviografska traka

TotalizatorJe instrument pomoću kojih se meri ukupna sumapadavina za duži vremenski period. Postavljaju se na teško pristupačnim terenima. Zapremina totalizatora je znatno veća i iznosi 80 l kako bi mogao da prikupi atmosferske padavine između dvamerenja. Otvor totalizatora je isti kao kod običnogkišomera (200 cm2) i postavlja se na 3 m iznad terena. Za topljenje snežnih padavina u posudu se sipaju određenirastvori koji ubrzavaju proces topljenja snega. Isparavanje iz posude sprečava se dodavanjemvazelinskog ulja (ili drugih supstanci) koje plivaju napovršini sakupljene vode. Totalizator se obično praznijednom mesečno ili kada vremenske prilike dozvoljavaju, ali najmanje dva puta godišnje

TOTALIZATOR

KVANTITATIVNE KARAKTERISTIKE ATMOSFERSKIH PADAVINA

KOLIČINA PADAVINA – izražava se preko sloja padavina –P (mm)ZAPREMINA PALE VODE – V – je proizvod sloja padavina i površine sliva – F (m2)FPV ⋅=

INTEZITET KIŠE – i – je srednja količina padavina (mm) koja je pala za 1 minut

τPi =

gde je T – trajanje kiše u minutama

METEOROLOŠKA SILA KIŠE - Δ - služi kao karakteristika za određivanje intenziteta kiše

τΔ PiP =⋅=

odnosno

PRIHOD ATMOSFERSKIH PADAVINA S – je količina padavina koja je pala na sliv za jednu sekundu

τΔ

=i

TVS =

MODUO ATMOSFERSKIH PADAVINA – Mo je količina atmosferskih padavina (u litrima) koja je pala u toku jedne sekunde na slivnupovršinu od 1 km2.

FS1000M0⋅

=gde je:F – površina sliva u km2

PROSEČNE PADAVINE U SLIVU

SVRHA – za izradu vodnog bilansa i utvrđivanje odnosa između padavina, oticaja, isparavanja i drugih hidroloških veličinaMETODE PRORAČUNA

METOD ARITMETIČKE SREDINE

gde sum - broj stanicaPi - padavine na i-toj stanici

m

PP

n

ii

sr

∑== 1

METOD THIESSEN-ovih POLIGONA

na karti određene razmere ucrtaju se tačke u kojima se mere padavine;povlače se pomoćne linije koje spajaju sve susednepadavinske stanice na mapi;konstruišu se simetrale pomoćnih linija kojeformiraju mrežu zatvorenih poligona, po jedanpoligon oko svake stanice

METOD THIESSEN-ovih POLIGONA

Boljevac

Podgorac

Krivi Vir

LukovoRadovanska reka

Valja Soka

Crni Timok

Miro

vska

Rek

a

TEŽINSKI KOEFICIJENT – PONDER računa se po formuli

Ffw i

i =

PROSEČNA VISINA PADAVINA ZA ODREĐENI SLIV dobija se po jednačini

∑ ∑= =

⋅=⋅=

n

1i

n

1i

iiii F

PfPwP

METOD IZOHIJETA

Crtaju se izohijete (linije koje povezuju sva mesta sa istim padavinama) na kartama pogodne razmere. Za naše prilike to su karte R = 1 : 500.000

R = 1 : 750 000

na kojima postoje visinska predstava sa glavnim izohipsama

OSNOVNI PRINCIPI PRI CRTANJU IZOHIJETA

na topografskoj karti sliva označavaju se visine padavina u tačkama obeleženih lokacija padavinskih stanica;uspostavlja se zavisnost između visine padavina i nadmorskihvisina padavinske stanice, s ciljem definisanja gradijenta porastapadavina sa visinom na razmatranom prostoru;iscrtavaju se izohijete oko stanica na kojima je izmerenanajveća visina padavina, vodeći računa o gradijentu promenepadavina sa visinom;vrši se linearna interpolacija vrednosti padavina po prostorusliva respektujući vrednosti visina padavina na obeleženimlokalitetima padavinskih stanica i definisanje gradijenta promenepadavina sa visinom;na osnovu ovlaž markiranih interpolovanih vrednosti padavina izrazmatranog sliva, povlače se glatke linije između vrednosti kojeoznačavaju iste visine padavina (celobrojne vrednosti -izohijete).

Boljevac

PodgoracKu~aj

Krivi Vir

Lukovo

Radovanska reka

Valja Soka

Crni Timok

Miro

vska

Rek

a

Bogovina

800

750

700750

700

800

850

760

690850

700710

KARTA SA IZOHIJETAMA

SREDNJA VREDNOST PADAVINA ZA DATO SLIVNO PODRUČJE dobija se po sledećoj jednačini

∑=

⋅=

n

1i

ii

FPfP

HIPSOMETRIJSKI METOD

Na karti pogodne razmere nanese se sliv (izohipse terena) salokacijama stanica, njihovim rednim brojem i visinomosmotrenih padavina za zadato trajanje (slika A);Za isti sliv se konstruiše hipsometrijska kriva (slika B);Zatim se konstruiše dijagram zavisnosti visine osmotrenihpadavina za svaku stanicu u funkciji nadmorske visine istihstanica P = f(z) (slika C);Na bazi prethodna dva dijagrama (hipsometrijske krive i krivepadavina) konstruiše se kriva visine padavina u funkcijipovršine sliva P = f(A) (slika D);Nakon ovoga određuje se površina ispod krive P = f(A) kojapredstavlja ukupnu zapreminu vode pale na sliv u određenomvremenskom intervalu.

1 2 3 4 5 6 7400 500 600 700 800

8900 1000 1300

9 010

1 2 310

20

40

6072

80

98100

P(mm)

P=f(z)C)

50

5848

4048

28

z,n

1200

1000800

600

40038528

3 49548 2 45030

6 66558

4 55040

5 63048 7 700

508 91072

9 124098

1

30

4 5 6

20 30 40

7

50

8

60 70

9 n

Pw

A

A(km )2

1100

900

700

500

300

Hipsometrijska krivasliva A = f(z)

B)

Z(mm)

P = f(A)

80

D)A) analizirani sliv

P - ukupna zapremina padavinaA - Povr{ ina slivan - Broj stanicez - Nadmorska visinaP - Visina izmerenih padavina u ta~kiP - Prose~na visina padavina u slivu

P =P /A

w

i

w

n zPi

ODREĐIVANJE ZAPREMINE I PROSEČNE VISINE PADAVINA U SLIVU

PROSEČNA VISINA PADAVINA se dobija po sledećoj jednačini

FWP =

gde je:W – ukupna zapremina pale vodeF – ukupna površina sliva

METODA PADAVINSKIH POVRŠI

A

C

A'

B

B'

C'

( )∫ ∫ ∫=x y z

dxdydzzyxPP0 0 0

,,

KIŠE JAKOG INTENZITETA

INTEZITET – odnos padavina P (u mm) i trajanja kiše τ (u minutima)

dtdPi =

SREDNJI INTEZITET KIŠE – se smanjuje sa povećanjem trajanja kiše τ po zakonu

niτΔ

τ =

( )mbai

τΔ

τ⋅+

=

SLOJ PADAVINA P –se smanjuje sa povećanjem površine F na kojoj je kiša pala po hiperboličnom zakonu

ckFPP+

=1

0

gde su: Δ, a, b, c, k, n, m, Po parametri koji karakterišu određenu kišu ili grupu kiša sa istim slojem

Parametar Δ (meteorološka sila kiše) karakteriše maksimalni intezitet kiše pri τ ⇒ 0

Parametri n i m – pokazuju stepen opadanja srednjeg inteziteta sa povećanjem τ i nazivaju se – parametri redukcije

Parametar c – je pokazatelj redukcije sloja kiše po površiniParametar Po – je maksimalan sloj kiše u tački (pri F ⇒ 0)

i

i

(mm/min)

(mm/min)

3

3

2

2

1

1

0

0

10 min

10 min

t (min)

t (min)

i = 2.2 mm/min1

i = 2.0 mm/min2

i = i1 2

i = i1 2

i > i1 2

i < i1 2

i1

i1

i2

i2

SREDNJE MAKSIMALNI INTENZITETI KIŠA

Ukoliko su parametru a = b = 1 tada sledi

m)1(i

τΔ

τ+

=

odnosno

m)1(iP

ττΔτττ

+⋅

=⋅=

REGIONALNA ZAVISNOST za maksimalnu slivu kiše Δ za različite povratne periode N glasi

Δ = A + B log Ngde suA i B – parametri koji karakterišu maksimalni intezitet kiše u različitim geografskim i fizičkim uslovima. Određuju se na bazi obrada pluviografskihtraka.N – ukupan broj godina u toku kojih će se u proseku pojaviti bar jedna kiša

sa maksimalnim intenzitetom ≥ Δ

REDUKCIONA KRIVA KIŠE JAKOG INTENZITETA – metoda ALEKSEJEVA

REDUKCIONA KRIVA KIŠE JAKOG INTEZITETA predstavlja odnos sloja kiše trajanja τ (Pτ) i 24-oročasovne kiše P24.

p,dn

p,p P

P)( ττψ =

REDUKCIONA KRIVA KIŠE SREDNJEG INTEZITETA

ττψ

τψ)(

)( pp =

Svrha – služi da se na svakoj stanici, gde postoje 24-oročasovnaosmatranja, odrede slojevi kiša i srednjeg intenziteta za kiše kraćih trajanja.

NA OSNOVU PLUVIOGRAFSKIH STANICA

Redukciona kriva kiše maksimalnog intenziteta

p,dn

p,p P

P)( ττψ =

p,dn

p,p

PI)(

)( τ

ττψ

τψ ==

p,dn

p,p

PI

d)(d

)(' τ

ττψ

τψ ==

Redukciona kriva kiše srednjeg intenziteta

Redukciona kriva kiše minimalnog intenziteta na kraju τ

NA OSNOVU KIŠOMERNIH STANICA SA Pdn,p –HOMOGEN REGION

Maksimalna visina kiše

Maksimalni srednji intenzitet

Minimalni intenzitet na kraju τ

p,dnp, P)(P ⋅= τψτ

p,dnp, P)(I ⋅= τψτ

p,dnp, P)('I ⋅= τψτ

SNEGPod pojmom sneg nazivaju se čvrste padavine koje nastaju za vreme temperatura nižih od 0oC.PRI PADANJU postoje tri vrste snega

Pahuljice heksagonalnog oblika (uglavnom pločaste)Male sferične čestice, i Fine ledene iglice

OBLIK SNEGA – se menja od prostih stubića – iglica) i pločica (kao zvezde) do složenih oblika. Objašnjava se složenim atmosferskim uslovima na koje kristali leda nailaze pri padanju.SNEG SE MENJA pod uticajem

Sopstvene temperatureVetra (sabija sneg – više u šumama nego na otvorenom terenu)Temperatura iznad nule – pahuljice se razvijaju i nastaje prekristalizacija pod dejstvom topljenja, smrzavanja i sabijanja

PahuljeSnežna pahulja nije najmanji delić snega. Ako se pogleda pažljivije uočava se da je pahuljanakupina većeg ili manjeg broja snežnih kristalarazličitog oblika. Olaf Magnus je prvi, još u 16. veku upozorio nazvezdaste oblike snežnih kristala. Otkrićem mikroskopa, a kasnije i mikrofotografisanjasnežni kristali su se mogli detaljnije analizirati. U Wermontu u SAD na prelazu iz 19. u 20. vek. ljubitelj prirode i fotograf W.A.Bentley tokom 50 godina napravio je zbirku od 5000 snimaka snežnihkristala, a da se pri tom u zbirci nisu nalazile dve fotografije kristala istih oblika. Kasnije su ove fotografije koristili mnogi umetnici i brusači dragogkamenja.

Pahulja

Neke od fotografija pahuljaW.A.Bentley

SADRŽAJ SNEGA – mešavina je pahuljica, ledenih kristala i vode,UZROČNIK JE veoma često u kombinaciji sa padavinama pojave POPLAVA na rekamaKORISTAN JE kada je topljenje snega sa planina obavlja u kasno proleće ili rano leto – povećava male vode koje se koriste za snabdevanje vodom, navodnjavanje, plovidbu i korišćenje vodnih snaga.FIZIKA SNEGA – Provodljivost toplote zavisi od gustine snega. Postoji stalna izmena toplote između vazduha i snega. Na sneg utiču; provodljivost toplote iz zemljišta, temperatura, vetar, dejstvo vodene pare iz vazduha a posebno toplote pri kondenzaciji, dobijena od toplote kiše, oblačnosti, radijacije i dr. Kapacitet snega za vodu je velik. Sneg može da zadrži značajne količine vode i naglo ih ispusti (važno za prognozu).

VODNI EKVIVALENT SNEGA – dobija se kada se kristali leda pretvore u vodu, odnosno kada se ceo sneg pretvori u vodu zajedno sa sadržanom vodom.TOPLOTNI KAPACITET SNEGA – podrazumeva se odnos potrebne toplote za topljenje snega prema toploti za topljenje iste količine leda. Kreće se od 0.5 do 1.0.MERENJE SNEGA – vrši se od početka ovog veka pomoću

Kišomera (u svom vodenom ekvivalentu)Platforme sa letvama (visina hs)Visina hs bez gustine snega ρs ne daje zalihe vode hv.

ssv hh ρ=

- Gde je

WP

s =ρ

P – težina snega u gramimaW – zapremina u cm3

Visina snega hs se meri dnevno, a gustina ρs se meri petodnevno.

PODELA SNEGA –Svež sveg - ρs = 0.1Vlažan sneg ρs = 0.15 – 0.20, pri najvećoj visini 0.25-0.30, a pri kraju zime 0.35-0.40Kašasti sneg ρs = 0.5Sneg firm (kristalasta zrnasta masa leda) ρs = 0.5Led firm ρs = 0.85Glečerski led ρs = 0.90

KARAKTERISTIKE – Kad padne novi sneg na stari, postoji tendencija izjednačavanja, gustine tako što kapilari novog snega povlače vodu izkapilara starog snega, sve dok se proces ne homogenizuje, odnosno gustinene izjednače.Pri početku topljenja gustina naglo se smanjuje (ρs = 0.49 na 0.37) zbog topljenja jednog dela kristala leda – povećavaju šupljine. Pred samo topljenje, kada je zasićena vodom, naziva se “zreo sneg”, a kad počne otpuštanje vode “prezreo sneg”. Zreli snegovi imaju gustinu ρs = 0.3-0.5, a zavise od vrste snega i uslova ležanja.

Snegomer