- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Не смотря на сумасшедший темп развития технологий на планете, существуют такие консервативные области знания, где любая новация может появиться только спустя десятилетия пристальных сравнительных экспериментов. Одна из таких областей — метеорология. Плюсы и минусы такого положения на примере конкретного измерительного прибора — осадкомера — предлагаю пообсуждать под катом.
В основе метеорологических измерений лежат измерения основных физических величин — температуры, давления, относительной влажности, направления и скоростей ветра. Это основные характеристики, из которых с помощью различных преобразований и подчас не простых формул восстанавливают дополнительные (но не менее важные) метеопараметры
— средние значения относительной влажности;
— упругость водяного пара;
— дефицит влажности;
— температура точки росы;
— интенсивности флуктуаций температуры и скорости ветра;
— вертикальные потоки тепла и импульса;
— характерные масштабы турбулентных флуктуаций температуры и скорости ветра
и т.д.
Все эти параметры необходимы для построения карт прогнозов и ведения трендов многолетних метеонаблюдений. Сбор данных идет уже более 150 лет и главный принцип, который действует в этой консервативной области — не торопиться менять средства измерений.
Согласно принципа корректности метрологических измерений, все измерения должны быть четко регламентированы и осуществляться одним типом измеряемого датчика. К примеру, измерять необходимо температуру. Измеряем ее в специальном боксе, на определенной высоте, в одно и тоже время каждый день, одним и тем же термометром. Вышел термометр из строя — заменяем на метрологический поверенный той же марки или типа. А если вдруг мы хотим автоматизировать процесс? Поставить цифровой датчик! Более точный и не ошибающийся в отличие от метеоролога на станции. Нельзя. Необходимо обеспечить сходимость данных и не нарушить тренд многолетних наблюдений. Таким образом, для того чтобы заменить датчик на новый — необходимо снимать показания со старого и одновременно с нового, смотреть сходимость данных и разрывы в измерениях, делать специальные сравнительные тесты и, спустя, к примеру, пять лет таких экспериментов допустить (не допустить) датчик к таким измерениям.
Самое хлопотное, пожалуй, измерение осадков. Здесь не придумано ничего лучше, чем простое ведро конструкции В. Д. Третьякова. Состоит из сосуда с приёмной площадью 200 см² и высотой 40 см, куда собираются осадки, а также специальной защиты (на фото эти лепестки вверху), предотвращающей сдувание осадков ветром. Устанавливается осадкомер так, чтобы приёмная поверхность ведра находилась на высоте 2 метра над почвой. Измерение количества осадков в мм слоя воды производится измерительным стаканом с нанесёнными на нём делениями, а количество твёрдых осадков измеряют после того как они растают в комнатных условиях. Вот такой метод. Предвижу различные злобные комментарии, но пишу так, как есть. Но не смотря на консерватизм отрасли существуют смелые разработчики и компании, которые готовы предлагать новые подходы к измерениям в метеорологии. Им даже не страшны требования долгосрочных сравнительных экспериментов, ведь заманчивая идея попасть одновременно на тысячи постов Росгидромета после прохождения всех испытаний весьма перспективна…
Разработка ИМКЭС СО РАН [1] оказалась наиболее удачной конструкцией полностью автоматизированного осадкомера. В приборе реализован оптический принцип с обработкой изображений капель и снежинок в определенном измерительном объеме.
Принцип работы предельно прост. Капли или снежинки пролетают в центре и буквально отбрасывают тени на приемник оптического излучения от источника. Измерения идут в взаимно-ортогональных областях, что снижает эффект перекрытия. Прибор (патент РФ № 119898) показал удивительные характеристики. Предельная чувствительность по количеству измеряемых осадков составляет 2•10-5 мм. В приборе устранено влияние ветрового недоучета, свойственное ведру Третьякова. Измеритель может работать в автономном режиме с выдачей информации на удаленный сервер. Интересной особенностью прибора является возможность измерения силы осадков, порывов, скоростей капель и вида осадков. Прибор способен различать дождь, снег и град.
Остается только пожелать успехов разработчикам во внедрении прибора. Таких разработок не мало. К сожалению, не совершенство системы дальнейшей коммерциализации российских разработок ограничивают возможности развития подобных проектов. Как правило, спустя некоторое время, на рынке появляются импортные аналоги и с успехом внедряются на нашем рынке. Возможно, эту участь ждет и этот прибор. Ведь основной принцип, который придуман разработчиками (теневое сканирование осадков) легко повторить, а на российскую патентную защиту всем иностранцам, как правило, глубоко наплевать.
Автор: Uris
Источник [2]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/fizika/71348
Ссылки в тексте:
[1] ИМКЭС СО РАН: http://imces.ru
[2] Источник: http://habrahabr.ru/post/239945/
Нажмите здесь для печати.