Wykład 7Wykład 7Pomiary opadów oraz Pomiary opadów oraz

parowaniaparowania

Krzysztof MarkowiczKrzysztof Markowicz

kmark@igf.fuw.edu.plkmark@igf.fuw.edu.pl

Opad atmosferycznyOpad atmosferyczny, docierający do powierzchni ziemi, , docierający do powierzchni ziemi, określany jest jako płynny lub stały produkt kondensacji określany jest jako płynny lub stały produkt kondensacji pary wodnej wypadający z chmur lub osadzany z pary wodnej wypadający z chmur lub osadzany z powietrza na gruncie. powietrza na gruncie.

Głównymi rodzajami opadów są:Głównymi rodzajami opadów są:- DeszczDeszcz- MżawkaMżawka- ŚniegŚnieg- Krupy śnieżneKrupy śnieżne- Śnieg ziarnistyŚnieg ziarnisty- GradGrad- Słupki lodoweSłupki lodowe

Ze względu na czas trwania, opady dzielimy na:Ze względu na czas trwania, opady dzielimy na:– ciągłeciągłe– przelotne przelotne

Opady atmosferyczne opisuje się, podając ich rodzaj oraz Opady atmosferyczne opisuje się, podając ich rodzaj oraz charakter.charakter.

Wysokość opadu, którą wyraża się w milimetrach, oznacza Wysokość opadu, którą wyraża się w milimetrach, oznacza grubość warstwy wody, jaka utworzyłaby się na powierzchni grubość warstwy wody, jaka utworzyłaby się na powierzchni Ziemi, gdyby woda pochodząca z opadu nie spływała, nie Ziemi, gdyby woda pochodząca z opadu nie spływała, nie wsiąkała i nie parowała.wsiąkała i nie parowała.

Natężenie opaduNatężenie opadu określa się jako szybkość z jaką wysokość określa się jako szybkość z jaką wysokość opadu narastałby na powierzchni poziomej, gdyby uniemożliwić opadu narastałby na powierzchni poziomej, gdyby uniemożliwić wodzie odpływ , wsiąkanie i parowanie.wodzie odpływ , wsiąkanie i parowanie.

Opad atmosferyczny jest parametrem o dużej zmienności Opad atmosferyczny jest parametrem o dużej zmienności przestrzenne i czasowej dlatego obserwacje opadów obarczone przestrzenne i czasowej dlatego obserwacje opadów obarczone są:są:

systematycznymi i przypadkowymi błędami metody pomiaru systematycznymi i przypadkowymi błędami metody pomiaru punktowegopunktowego

błędami wynikającymi z metod uśredniania pomiarów błędami wynikającymi z metod uśredniania pomiarów punktowych lub ekstrapolacji na tym obszarzepunktowych lub ekstrapolacji na tym obszarze

błędami z powodu zmienności przestrzennej i czasowej opadu.błędami z powodu zmienności przestrzennej i czasowej opadu.

Wymagania WMO dotyczące dokładności Wymagania WMO dotyczące dokładności pomiarówpomiarów

Suma opadu mierzona miedzy 2 obserwacjami:Suma opadu mierzona miedzy 2 obserwacjami:

0.1 mm do 10 mm i 2% powyżej (na potrzeby klimatologii)0.1 mm do 10 mm i 2% powyżej (na potrzeby klimatologii)

0.2 mm do 5 mm i 2% powyżej (na potrzeby meteo. 0.2 mm do 5 mm i 2% powyżej (na potrzeby meteo. synoptycznej)synoptycznej)

Natężenie opadu: Natężenie opadu: 0.5 mm/h do 25 mm/h, 2% dla 0.5 mm/h do 25 mm/h, 2% dla wyższych natężeń (średnia 1 minutowa na potrzeby wyższych natężeń (średnia 1 minutowa na potrzeby klimatologii), klimatologii),

0.02 mm/h do 2 mm/h, 0.02 mm/h do 2 mm/h, 0.2 mm/h dla natężeń od 2-10 0.2 mm/h dla natężeń od 2-10 mm/h i 2% dla wyższych natężeń (średnia 10 minutowa mm/h i 2% dla wyższych natężeń (średnia 10 minutowa na potrzeby meteorologii synoptycznej)na potrzeby meteorologii synoptycznej)

Grubość pokrywy śnieżnej: Grubość pokrywy śnieżnej: 1 cm (średnia z kilku 1 cm (średnia z kilku pomiarów dla potrzeb klimatologii), pomiarów dla potrzeb klimatologii), 1 cm po niżej 20 1 cm po niżej 20 cm i 5% powyżej (dla potrzeb meteorologii synoptycznej)cm i 5% powyżej (dla potrzeb meteorologii synoptycznej)

Gęstość śniegu: Gęstość śniegu: 0.01 g/cm 0.01 g/cm33..

Wodny równoważnik śniegu: Wodny równoważnik śniegu: 2 mm do 20 mm i 10% 2 mm do 20 mm i 10% powyżej.powyżej.

Naziemne metody pomiaru opadówNaziemne metody pomiaru opadów

Wysokość opadu (metody standardowe):Wysokość opadu (metody standardowe):

Standardowy deszczomierz dobowyStandardowy deszczomierz dobowy

Deszczomierz jamowyDeszczomierz jamowy

TotalizatorTotalizator

Pluwiograf pływakowyPluwiograf pływakowy

Pluwiograf kroplowyPluwiograf kroplowy

Pluwiograf komoro-zaworowyPluwiograf komoro-zaworowy

Wysokość opadu (metody specjalne):Wysokość opadu (metody specjalne):

Deszczomierz stokowyDeszczomierz stokowy

WektopluwiometrWektopluwiometr

MikropluwiometrMikropluwiometr

mikrolimnimetrmikrolimnimetr

metody objętościowe

Wysokość opadu (metody wagowe):Wysokość opadu (metody wagowe):Pluwiograf wagowyPluwiograf wagowyPluwiometr korytkowo-wywrotnyPluwiometr korytkowo-wywrotnyLizymetr (pomiary specjalne)Lizymetr (pomiary specjalne)

Natężenie opadu (metody objętościowe):Natężenie opadu (metody objętościowe):Pluwiograf pływakowyPluwiograf pływakowyPluwiograf kroplowyPluwiograf kroplowyPluwiograf komorowo-zaporowyPluwiograf komorowo-zaporowyRadar meteorologicznyRadar meteorologiczny

Natężenie opadu (metody wagowe):Natężenie opadu (metody wagowe):Pluwiograf wagowyPluwiograf wagowyPluwiometr korytkowo-wywrotnyPluwiometr korytkowo-wywrotny

Natężenie opadu (metody optyczne):Natężenie opadu (metody optyczne):analizator widma kropelanalizator widma kropel

Standardowy deszczomierz dobowy-Standardowy deszczomierz dobowy-deszczomierz Hellmannadeszczomierz Hellmanna

Totalizator Totalizator – służy do pomiaru sum opadów przez okres – służy do pomiaru sum opadów przez okres miesiąca czy roku w odległych i najczęściej niedostępnych miesiąca czy roku w odległych i najczęściej niedostępnych miejscach.miejscach.Deszczomierz jamowyDeszczomierz jamowy – jest deszczomierzem – jest deszczomierzem standardowym umieszczonym w dole o odpowiednich standardowym umieszczonym w dole o odpowiednich rozmiarach tak aby poziom wlotu deszczomierza był na rozmiarach tak aby poziom wlotu deszczomierza był na poziomie powierzchni gruntu. Używany jest jako przyrząd poziomie powierzchni gruntu. Używany jest jako przyrząd wzorcowy we wszystkich międzynarodowych programach wzorcowy we wszystkich międzynarodowych programach kalibracyjnych.kalibracyjnych.Deszczomierz stokowyDeszczomierz stokowy – deszczomierz o powierzchni – deszczomierz o powierzchni wlotowej równoległej do nachylenia zbocza.wlotowej równoległej do nachylenia zbocza.Wektopluwiometr i oktopluwiometrWektopluwiometr i oktopluwiometr – składa się ze – składa się ze sztandarowego deszczomierza o poziomej płaszczyźnie sztandarowego deszczomierza o poziomej płaszczyźnie recepcyjnej oraz deszczomierza o pionowej płaszczyźnie recepcyjnej oraz deszczomierza o pionowej płaszczyźnie wlotowej oraz steru kierunkowego (wiatrowskazu) wlotowej oraz steru kierunkowego (wiatrowskazu) ustawiającego płaszczyznę pionowa deszczomierza pod ustawiającego płaszczyznę pionowa deszczomierza pod wiatr. Dane z tego przyrządu dają informacje o kierunku z wiatr. Dane z tego przyrządu dają informacje o kierunku z którego występują opady i o kącie padania kropel deszczuktórego występują opady i o kącie padania kropel deszczu

Deszczomierze rejestrująceDeszczomierze rejestrującePluwiograf pływakowyPluwiograf pływakowy – przyrząd mechaniczny rejestrujący – przyrząd mechaniczny rejestrujący wysokość opadu w funkcji czasu za pomocą układu wysokość opadu w funkcji czasu za pomocą układu zegarowego. Opad gromadzi się w komorze o pojemności zegarowego. Opad gromadzi się w komorze o pojemności równoważnej wysokości opadu 10 mm, zaś poziom wody równoważnej wysokości opadu 10 mm, zaś poziom wody rejestrowany jest za pomocą mikrolimnimetru pływakowego.rejestrowany jest za pomocą mikrolimnimetru pływakowego.

Pluwiometr kropelkowyPluwiometr kropelkowy – elektroniczny przyrząd do pomiaru – elektroniczny przyrząd do pomiaru natężenia opadu. Opad przechwytywany jest za pomocą natężenia opadu. Opad przechwytywany jest za pomocą standardowego kolektora opadów spływa do urządzenia, które standardowego kolektora opadów spływa do urządzenia, które formuje krople o jednakowej objętości. Liczba kropel zliczana w formuje krople o jednakowej objętości. Liczba kropel zliczana w jednostce czasu jest miara natężenia opadu. Krople zliczane są jednostce czasu jest miara natężenia opadu. Krople zliczane są przed jeden z mechanizmów:przed jeden z mechanizmów:

1.1. Odpowiednio czułym mechanizmem z korytkiem wywrotowym i Odpowiednio czułym mechanizmem z korytkiem wywrotowym i czujnikiem impulsówczujnikiem impulsów

2.2. Czujnika konduktometrycznego, którego elektrody zwierane są Czujnika konduktometrycznego, którego elektrody zwierane są każdorazowo przez spadają kroplekażdorazowo przez spadają krople

3.3. Licznika fotoelektrycznego kropelLicznika fotoelektrycznego kropel

PluwiografPluwiograf

Pluwiometr korytkowo-zaporowyPluwiometr korytkowo-zaporowy – opad gromadzi się w – opad gromadzi się w komorze, w której po napełnieniu następuje otwarcie komorze, w której po napełnieniu następuje otwarcie zaworu spustowego zamkniecie dopływu opadu. Układ zaworu spustowego zamkniecie dopływu opadu. Układ elektroniczny rejestruje to zdarzenie i pozwala elektroniczny rejestruje to zdarzenie i pozwala wyznaczyć natężenie opadu.wyznaczyć natężenie opadu.

Pluwiograf wagowyPluwiograf wagowy – układ elektroniczny rejestruje – układ elektroniczny rejestruje ciężar opadu przy pomocy czujników tensometrycznych. ciężar opadu przy pomocy czujników tensometrycznych. Opróżnianie zbiornika odbywa się ręcznie lub za pomocą Opróżnianie zbiornika odbywa się ręcznie lub za pomocą lewara lewara

Pluwiometr korytkowo-wywrotowyPluwiometr korytkowo-wywrotowy – układ składa się z – układ składa się z ruchomego korytka złożonego z dwóch identycznych ruchomego korytka złożonego z dwóch identycznych komór. Po napełnieniu jednej z nich określona ilością komór. Po napełnieniu jednej z nich określona ilością opadu następuje przeważenie i napełniana jest druga z opadu następuje przeważenie i napełniana jest druga z komór. Układ elektroniczny rejestruje każde z tych komór. Układ elektroniczny rejestruje każde z tych zdarzeń (np. za pomocą np. kontaktronu)zdarzeń (np. za pomocą np. kontaktronu)

Mechanizm korytkowo-wywrotowyMechanizm korytkowo-wywrotowy

Źródła błędów deszczomierzówŹródła błędów deszczomierzów

1.1. Czynniki InstrumentalneCzynniki Instrumentalne

2. Czynniki pogodotwórcze2. Czynniki pogodotwórcze

Błędy systematyczny wywołane wiatremBłędy systematyczny wywołane wiatrem

Błędy systematyczny wywołane zwilżaniemBłędy systematyczny wywołane zwilżaniem

Błędy systematyczny wywołane parowaniemBłędy systematyczny wywołane parowaniem

Błędy systematyczny wywołane bryzgami (odbiciami Błędy systematyczny wywołane bryzgami (odbiciami kropel deszczu o podłoże)kropel deszczu o podłoże)

Błędy ekspozycyjne deszczomierzyBłędy ekspozycyjne deszczomierzy

Błędy w ocenie obszarowej opaduBłędy w ocenie obszarowej opadu

ŹródłaŹródła

błędówbłędów

Modyfikacja przepływu wokół wlotu deszczomierza

Metody optyczneMetody optyczne

Obecnie coraz szerzej stosowane są metody optyczne. Obecnie coraz szerzej stosowane są metody optyczne. Analiza widmowa promieniowania rozproszonego na Analiza widmowa promieniowania rozproszonego na kroplach pozwala na szacowanie ich wielkości oraz kroplach pozwala na szacowanie ich wielkości oraz koncentracji. koncentracji.

Przyrządy tego typu noszą nazwę analizatorów widma Przyrządy tego typu noszą nazwę analizatorów widma kropelkropel

Wielkości produktów kondensacjiWielkości produktów kondensacji

1 1 m – jądra kondensacjim – jądra kondensacji10 10 m - typowa kropla chmurowam - typowa kropla chmurowa50 50 m - duża kropla chmurowam - duża kropla chmurowa100 100 m - mżawkam - mżawka1 mm - typowa kropla deszczu1 mm - typowa kropla deszczu

Przyrząd do pomiaru widzialności oraz natężenia Przyrząd do pomiaru widzialności oraz natężenia opaduopadu

DistrometrDistrometr

Przyrząd do pomiaru wielkości kropel deszczu oraz prędkości ich opadania.

Istnieje wiele odmian distrometrów o zasadzie działania opartej miedzy innymi na:

1. Pomiarach optycznych (analiza obrazu oraz pomiar zmiany transmisji promieniowania)

2. Pomiarach akustycznych (detektorem jest czuła błona rozpostarta nad mikrofonem)

3. Pomiarach energii kinetycznej opadających kropel (detektor jest czuła waga elektroniczna)

Distrometr OptycznyDistrometr Optyczny

An Optical Disdrometer for Measuring Size and Velocity of Hydrometeors Journal of Atmospheric and Oceanic Technology: Vol. 17, No. 2, pp. 130–139.

Wiązka światła emitowanego przez diodę laserowa (780 nm, Wiązka światła emitowanego przez diodę laserowa (780 nm, moc 3 mW) ma wymiary: 30 mm x 1 mm oraz 160 mm moc 3 mW) ma wymiary: 30 mm x 1 mm oraz 160 mm długości. długości. Detektorem jest pojedyncza fotodiodaDetektorem jest pojedyncza fotodiodaPrzy braku kropel napięcie wyjściowe wynosi 5V. Przy braku kropel napięcie wyjściowe wynosi 5V. Hydrometeory przesuwające się w obszarze wiązki powodują Hydrometeory przesuwające się w obszarze wiązki powodują redukcje sygnału w skutek procesów ekstynkcjiredukcje sygnału w skutek procesów ekstynkcjiNapięcie spada proporcjonalnie do obszaru światła Napięcie spada proporcjonalnie do obszaru światła blokowanego przez krople (blokowanego przez krople (przyrząd działa w obszarze przyrząd działa w obszarze rozpraszania geometrycznegorozpraszania geometrycznego))Długość trwania zaburzenia sygnału pozwala oszacować Długość trwania zaburzenia sygnału pozwala oszacować prędkość opadania cząstkiprędkość opadania cząstkiUkład optyczny przewidziany jest na pomiar ekstynkcji w Układ optyczny przewidziany jest na pomiar ekstynkcji w czasie większym od 2 ms. Np. dla płatków śniegu czas ten czasie większym od 2 ms. Np. dla płatków śniegu czas ten jest dłuższy jest dłuższy Rozmiar cząstek jest wyznaczany na podstawie maksymalnej Rozmiar cząstek jest wyznaczany na podstawie maksymalnej redukcji sygnału. Zakłada się przy tym, że cząstki są redukcji sygnału. Zakłada się przy tym, że cząstki są sferyczne. Dla płatków śniegu założenie to jest często sferyczne. Dla płatków śniegu założenie to jest często błędne jednak w tym przypadku stosuje się analizę po błędne jednak w tym przypadku stosuje się analizę po zespole statystycznym rejestrowanym w czasie 60 s, która zespole statystycznym rejestrowanym w czasie 60 s, która daje pełniejszą informacje o wielkości płatków śniegu.daje pełniejszą informacje o wielkości płatków śniegu.

Metody zdalne-RadaryMetody zdalne-Radary

Radary pozwalają na obserwacje opadów , jednak ze Radary pozwalają na obserwacje opadów , jednak ze względu na trudności interpretacyjne sygnału względu na trudności interpretacyjne sygnału odbitego (tzw. odbiciowości) nie istnieją „skuteczne odbitego (tzw. odbiciowości) nie istnieją „skuteczne metody” na obliczanie wysokości opadów na metody” na obliczanie wysokości opadów na podstawie pomiarów radarowych. podstawie pomiarów radarowych.

Odbiciowość Odbiciowość ZZ r r66

Więcej o radarach będzie w dalszej części wykładuWięcej o radarach będzie w dalszej części wykładu

WstępWstęp

ParowanieParowanie

TranspiracjaTranspiracja – parowanie z roślin – parowanie z roślin

EwapotranspiracjaEwapotranspiracja – sumaryczne parowanie z wody, – sumaryczne parowanie z wody, gleby i roślin.gleby i roślin.

Parowanie zależy od następujących czynnikówParowanie zależy od następujących czynników

1.1. Ilości dostarczanego ociepla (głównie przez Ilości dostarczanego ociepla (głównie przez promieniowanie)promieniowanie)

2.2. Gradientu prężności pary wodnej pomiędzy Gradientu prężności pary wodnej pomiędzy powierzchnia parującą a otoczeniempowierzchnia parującą a otoczeniem

3.3. Temperatury powierzchni parującejTemperatury powierzchni parującej

4.4. Prędkości wiatru tuż nad powierzchniąPrędkości wiatru tuż nad powierzchnią

5.5. Powierzchni parującejPowierzchni parującej

6.6. Ciśnienia atmosferycznegoCiśnienia atmosferycznego

7.7. Stanu powierzchni parującejStanu powierzchni parującej

Parowanie potencjalneParowanie potencjalne (zdolność (zdolność ewaporacyjnaewaporacyjna atmosfery)atmosfery)

Parowanie rzeczywisteParowanie rzeczywiste, , na które składa się parowanie z na które składa się parowanie z powierzchni wody, gruntu i z roślinnościpowierzchni wody, gruntu i z roślinności

ParowanieParowanie

2

2

2

2

v x

q

z

qk

x

qh

t

q q wilgotność właściwa

kv =2 10-5 m2/s

Natężenie parowania

2/3vR

kSp

DkS

p

eE

)BvA(D

Wzór Daltona

D –niedosyt wilgotności względem temp. wody. Na stacjach mierzony jest względem temp. powietrza

v prędkość wiatru na 10 metrach

Ponadto na wielkość parowania mają wpływ:Ponadto na wielkość parowania mają wpływ:

Rodzaj wegetacjiRodzaj wegetacji

Głębokość gleby objętej systemem korzeniowym roślinGłębokość gleby objętej systemem korzeniowym roślin

Całkowita powierzchnia ulistnienia i porów.Całkowita powierzchnia ulistnienia i porów.

Natężenie parowaniaNatężenie parowania jest definiowane jako suma strat jest definiowane jako suma strat wody wyparowanej w jednostce powierzchni w jednostce wody wyparowanej w jednostce powierzchni w jednostce czasu.czasu.

Wymagania stawiane przez WMOWymagania stawiane przez WMO

Dokładność pomiaru parowania: Dokładność pomiaru parowania: 0.1 mm do 5 mm i 2% 0.1 mm do 5 mm i 2% dla większych ilości (dla potrzeb klimatologii)dla większych ilości (dla potrzeb klimatologii)

0.5 mm (suma dobowa) (dla potrzeb hydrologii)0.5 mm (suma dobowa) (dla potrzeb hydrologii)

Przyrządy do pomiaru parowaniaPrzyrządy do pomiaru parowaniaAtmometryAtmometry – przyrządy wykorzystują sztuczne porowate – przyrządy wykorzystują sztuczne porowate powierzchnie, które są zwilżane w celu określenia parowania. powierzchnie, które są zwilżane w celu określenia parowania. Parowanie określa się metodą wagową.Parowanie określa się metodą wagową.

EwaporometryEwaporometry – sztuczne zbiorniki wody o powierzchni – sztuczne zbiorniki wody o powierzchni swobodnej, o różnych powierzchnia czynnych i rożnej swobodnej, o różnych powierzchnia czynnych i rożnej ekspozycji. Parowanie okresie się przez pomiar różnicy poziomu ekspozycji. Parowanie okresie się przez pomiar różnicy poziomu wodywody

Ewapotranspirometry – Ewapotranspirometry – sztuczne, zagłębione zbiorniki sztuczne, zagłębione zbiorniki oddzielone od otoczenia, wypełnione woda i posiadające tę oddzielone od otoczenia, wypełnione woda i posiadające tę samą pokrywę rośliną jak obszary otaczające. Natężenie samą pokrywę rośliną jak obszary otaczające. Natężenie ewapotranspiracji mierzone jest za pomocą rejestracji zmian ewapotranspiracji mierzone jest za pomocą rejestracji zmian ciężaru zbiornikaciężaru zbiornika

Lizymetry – Lizymetry – urządzenie do przechwytywania wody opadowej urządzenie do przechwytywania wody opadowej infiltrującej w głąb przez otwory na jej powierzchni oraz do infiltrującej w głąb przez otwory na jej powierzchni oraz do wyznaczania potencjalnego natężenia ewapotranspiracji jako wyznaczania potencjalnego natężenia ewapotranspiracji jako różnicy zmierzonych objętości opadu oraz odpływu różnicy zmierzonych objętości opadu oraz odpływu podziemnego.podziemnego.

EwaporometryEwaporometry

Ewaporometr Piche'aEwaporometr Piche'a

Ewaporometr Wilda Ewaporometr Wilda

AtmometryAtmometry

Atmometr Piche’a Atmometr Piche’a Głównym elementem jest szklana rurka o długości 22.5 Głównym elementem jest szklana rurka o długości 22.5 cm zakończona bibuła o powierzchni S=13.8 cmcm zakończona bibuła o powierzchni S=13.8 cm22 z której z której paruje woda.paruje woda.

Pomimo swojej prostoty przyrząd ma swoje wady i braki. Pomimo swojej prostoty przyrząd ma swoje wady i braki. Na wskazania maja znaczny wpływ:Na wskazania maja znaczny wpływ:Zmiany powierzchni parującej na skutek osadzania się Zmiany powierzchni parującej na skutek osadzania się kurzukurzuFluktuacje prędkości przepływu powietrza w klatce Fluktuacje prędkości przepływu powietrza w klatce meteorologicznejmeteorologicznejJakość bibuły filtracyjnejJakość bibuły filtracyjnejZmiany rozmiarów bibułyZmiany rozmiarów bibułyStrata wody z powodu kapaniaStrata wody z powodu kapania

EwaporometryEwaporometry

WildaWilda – zbiornik o powierzchni S=200 cm – zbiornik o powierzchni S=200 cm22 umieszczony na wadze. Przyrząd nie jest obecnie już umieszczony na wadze. Przyrząd nie jest obecnie już używanyużywanyUżywane zbiorniki ewaporometryczne:Używane zbiorniki ewaporometryczne:Amerykański klasy A (średnica 1.21 m, głębokość 25.5 Amerykański klasy A (średnica 1.21 m, głębokość 25.5 cm)cm)GGI 3000 (średnica 61.8 cm, głębokość około 60 cm)GGI 3000 (średnica 61.8 cm, głębokość około 60 cm)

Są one umieszczane w dwojaki sposób:Są one umieszczane w dwojaki sposób:1.1. W gruncie tak, że powierzchnia wody znajduje się W gruncie tak, że powierzchnia wody znajduje się

blisko powierzchni gruntublisko powierzchni gruntu2.2. Ponad gruntem, gdy całe urządzenie i powierzchnia Ponad gruntem, gdy całe urządzenie i powierzchnia

parująca znajdują się na niewielkiej wysokości ponad parująca znajdują się na niewielkiej wysokości ponad gruntemgruntemPoziom wody mierzy się za pomocą wodowskazu. Poziom wody mierzy się za pomocą wodowskazu. Wodę uzupełnia się aby poziom nie zmieniał się więcej Wodę uzupełnia się aby poziom nie zmieniał się więcej niż o 5-10 mmniż o 5-10 mm

Ewaporometry rejestrująceEwaporometry rejestrujące

Istnieje kilka automatycznych ewaporometrów. Istnieje kilka automatycznych ewaporometrów. Najczęściej poziom wody otrzymywany jest na stałym Najczęściej poziom wody otrzymywany jest na stałym poziomie. Regulowany jest przez system zaworów a za poziomie. Regulowany jest przez system zaworów a za pomocą mikrolimnigrafu pływakowego rejestruje się ilość pomocą mikrolimnigrafu pływakowego rejestruje się ilość dolewanej lub spuszczanej wody. dolewanej lub spuszczanej wody. Główna wada jest niewystarczająca dokładność pracy Główna wada jest niewystarczająca dokładność pracy obu zaworów.obu zaworów.Innym przykładem jest przyrząd hydroakustyczny w Innym przykładem jest przyrząd hydroakustyczny w którym zmiany wody wywołane parowaniem i opadami którym zmiany wody wywołane parowaniem i opadami mierzone są za pomocą precyzyjnego mierzone są za pomocą precyzyjnego hydroakustycznego miernika poziomu wody.hydroakustycznego miernika poziomu wody.

EwapotranspirometryEwapotranspirometry

Lizymetr glebowy- składa się z wagi na której znajduje Lizymetr glebowy- składa się z wagi na której znajduje się grunt o grubości 1 metra. Znając ilość wody się grunt o grubości 1 metra. Znając ilość wody dostarczonej glebie przez opady atmosferyczne można dostarczonej glebie przez opady atmosferyczne można wyznaczyć wielkość parowania powierzchni gleby, także wyznaczyć wielkość parowania powierzchni gleby, także transpiracji wody przez rośliny. transpiracji wody przez rośliny.

Źródła błędów pomiarów ewaporometrycznychŹródła błędów pomiarów ewaporometrycznych

Kształt powierzchni parującej (parowanie z powierzchni Kształt powierzchni parującej (parowanie z powierzchni eliptycznej jest większe niż z powierzchni kolistej)eliptycznej jest większe niż z powierzchni kolistej)

Ekspozycja powierzchni parującej (ze względu na osłonięcie Ekspozycja powierzchni parującej (ze względu na osłonięcie od wiatru)od wiatru)

Wielkość zbiornika – „efekt krawędziowy” – parowanie z Wielkość zbiornika – „efekt krawędziowy” – parowanie z obszarów bliskich krawędzi jest większe w porównaniu z obszarów bliskich krawędzi jest większe w porównaniu z inna częścią zbiornika (efekt turbulencyjny)inna częścią zbiornika (efekt turbulencyjny)

Barwa ścian i dna zbiornikaBarwa ścian i dna zbiornika

Ubytki wody z zbiorniku spowodowane przez ptaki, owady Ubytki wody z zbiorniku spowodowane przez ptaki, owady itd.itd.

Uwzględniony niepoprawnie opadUwzględniony niepoprawnie opad

Zmiany temperatury wody (rozszerzalność temp. wody)Zmiany temperatury wody (rozszerzalność temp. wody)

Zanieczyszczenia powierzchniZanieczyszczenia powierzchni

Poziom wody w zbiornikuPoziom wody w zbiorniku

Pomiary pokrywy śnieżnejPomiary pokrywy śnieżnej

1.1. Pomiary grubości pokrywy śnieżnejPomiary grubości pokrywy śnieżnejŚniegowskaz przenośnyŚniegowskaz przenośnyŚniegowskaz stałyŚniegowskaz stałyŚniegowskaz ultradźwiękowyŚniegowskaz ultradźwiękowy

2. Pomiary równoważnika wodnego2. Pomiary równoważnika wodnegoPłyta śniegowaPłyta śniegowaŚniegomierz wagowyŚniegomierz wagowyŚniegomierz objętościowyŚniegomierz objętościowy

3. Pomiary zasobów wody w pokrywie śnieżnej3. Pomiary zasobów wody w pokrywie śnieżnejŚniegomierz ciśnieniowyŚniegomierz ciśnieniowyŚniegomierz radioizotopowyŚniegomierz radioizotopowy

Wymogi WMOWymogi WMO

Grubość pokrywy śnieżnej mierzy się z dokładnością do Grubość pokrywy śnieżnej mierzy się z dokładnością do 1 cm)1 cm)

Gęstości śniegu wyznacza się z dokładnością 0.01 g/cmGęstości śniegu wyznacza się z dokładnością 0.01 g/cm33 . Zmienia się ona w przedziale od 0.03 do 0.4 g/cm. Zmienia się ona w przedziale od 0.03 do 0.4 g/cm33..

Wodny równoważnik śniegu wyznaczany jest z Wodny równoważnik śniegu wyznaczany jest z dokładnością do 0.1 mm/cm.dokładnością do 0.1 mm/cm.

ŚniegowskazŚniegowskaz - to prosty przyrząd w kształcie miarki - to prosty przyrząd w kształcie miarki umieszczonej w glebie lub przenośny. umieszczonej w glebie lub przenośny.

Płyta śniegowaPłyta śniegowa do pomiaru wodnego równoważnika do pomiaru wodnego równoważnika śniegu. Składa się z dysku o średnicy 35.7 cm oraz śniegu. Składa się z dysku o średnicy 35.7 cm oraz umieszczonego po środku pręta. Ustawia się ją na umieszczonego po środku pręta. Ustawia się ją na powierzchni śniegu (lub gleby). Po opadach mocuje się powierzchni śniegu (lub gleby). Po opadach mocuje się na niej metalowy kołnierz i wydobywa ze śniegu. na niej metalowy kołnierz i wydobywa ze śniegu. Następnie topi śnieg i mierzy objętość wody. Następnie topi śnieg i mierzy objętość wody.

Śniegomierz objętościowyŚniegomierz objętościowy – służy do pobierania prób – służy do pobierania prób śniegu o określonej objętości: 100 lub 200 cmśniegu o określonej objętości: 100 lub 200 cm33

Śniegomierz wagowyŚniegomierz wagowy służy do pomiaru gęstości lub służy do pomiaru gęstości lub wodnego równoważnika śniegu za pomocą specjalnej wodnego równoważnika śniegu za pomocą specjalnej sondy. Wielkości te wyznacza się w wyniku pomiaru sondy. Wielkości te wyznacza się w wyniku pomiaru grubości pokrywy śnieżnej oraz ciężaru próbki. grubości pokrywy śnieżnej oraz ciężaru próbki.

Śniegomierz ultradźwiękowyŚniegomierz ultradźwiękowy

Przyrząd składa się z nadajnika i odbiornika Przyrząd składa się z nadajnika i odbiornika umieszczonego na pewnej wysokości nad gruntem. umieszczonego na pewnej wysokości nad gruntem.

Głośnik emituje fale dźwiękowa o częstości około 40 kHz Głośnik emituje fale dźwiękowa o częstości około 40 kHz która jest odbijana od powierzchni śniegu i dociera do która jest odbijana od powierzchni śniegu i dociera do odbiornikaodbiornika

Czas po jakim fala dociera do odbiornika jest Czas po jakim fala dociera do odbiornika jest proporcjonalny do odległości pomiędzy powierzchnia proporcjonalny do odległości pomiędzy powierzchnia śniegu a odbiornikiem/nadajnikiem. śniegu a odbiornikiem/nadajnikiem.

Jest to metoda zdalna analogiczna do pomiarów Jest to metoda zdalna analogiczna do pomiarów radarowych wysokości poziomu oceanu z wysokości radarowych wysokości poziomu oceanu z wysokości orbit satelitów polarnychorbit satelitów polarnych

Dokładność przyrządów wynosi około 1 cm przy Dokładność przyrządów wynosi około 1 cm przy temperaturach -40 do 25 Ctemperaturach -40 do 25 C

Błędy śniegowskazów ultradźwiękowychBłędy śniegowskazów ultradźwiękowych

Rozpraszanie i tłumienie fali akustycznej w czasie opadów Rozpraszanie i tłumienie fali akustycznej w czasie opadów śnieguśniegu

Struktura śniegu na powierzchniStruktura śniegu na powierzchni

Wpływ wiatru wywołuje:Wpływ wiatru wywołuje:

a)a) Dryf fali akustycznej wprowadzając nieznane błędyDryf fali akustycznej wprowadzając nieznane błędy

b)b) Zmianę prędkości propagacji pod wpływem składowej Zmianę prędkości propagacji pod wpływem składowej pionowejpionowej

c)c) Zerwanie fali pod wpływem dużych prędkości i dużym Zerwanie fali pod wpływem dużych prędkości i dużym opadzieopadzie

Topnienie śnieguTopnienie śniegu

Zagęszczanie śnieguZagęszczanie śniegu

Pochylenie powierzchni śnieguPochylenie powierzchni śniegu

Pomiar zasobów wodnych w pokrywie Pomiar zasobów wodnych w pokrywie śnieżnejśnieżnej

Śniegomierz ciśnieniowyŚniegomierz ciśnieniowy – śnieg swoim ciężarem działa – śnieg swoim ciężarem działa na poduszkę pomiarową wypełniona niezamarzającą na poduszkę pomiarową wypełniona niezamarzającą cieczą. Ta kolei przepływa do kolumny pomiarowej gdzie cieczą. Ta kolei przepływa do kolumny pomiarowej gdzie mierzona jest jej wysokość. mierzona jest jej wysokość.

Śniegomierz izotopowy-Śniegomierz izotopowy- wykorzystywanie jest zjawisko wykorzystywanie jest zjawisko pochłaniania promieniowania pochłaniania promieniowania przy przejściu przez przy przejściu przez warstwę śniegu. Pozwala wyznaczyć zawartość wody w warstwę śniegu. Pozwala wyznaczyć zawartość wody w warstwie śnieguwarstwie śniegu