Bir hava durumu istasyonu, birlikte bakıldığında size yerel koşullar hakkında bir fikir verecek olan bireysel ve özel araçlardan oluşan bir koleksiyondur. Geniş bir alana yayılmış birçok bağımsız hava istasyonuna bakıldığında ve bu meteoroloji istasyonu verileri zamanla gözlemlendiğinde, modeller ortaya çıkar ve bununla birlikte hava durumunu daha doğru tahmin etme yeteneği gelir.
Hava durumunu ölçmek için kullanılan tüm aletlerin isimlerini açıklamak bir kitap gerektirse de, bakabileceğimiz şey, tam özellikli bir ev hava istasyonunda en yaygın olarak bulunan hava durumu araçlarıdır.
Termometreler
Bir termometre, her türlü hava durumu ölçümünün temel aracıdır. “Termometre” kelimesi temelde “ısı ölçer” anlamına gelir. Bir termometre size etrafındaki havadaki bağıl enerjinin (ısı olarak) bir göstergesini verecektir. “Neye göre?” Diye soruyorsunuz. Hava istasyonları, deniz seviyesindeki suyun donma ve kaynama noktasına göre kalibre edilmiş termometreler kullanır.Önemli olan herkesin aynı referans noktalarını kullanmasıdır. Bu şekilde, yalnızca zaman içindeki sıcaklığınızı izlemekle kalmaz, aynı zamanda diğer herkesin sıcaklığına da bakabilir ve karşılaştırabilirsiniz
Her zaman böyle değildi. Daniel Gabriel Fahrenheit, sıcaklık ölçeğini ilk ortaya çıkardığında, referans noktaları sudan çok daha soğuk bir sıcaklıkta donan özel bir tuzlu su çözeltisi kullanılarak oluşturuldu ve diğer uçta vücut sıcaklığını kullandı. Bu daha sonra donma ve kaynama referans noktalarını kullanmak için değiştirildi, ancak şimdi kullandığımız oldukça tuhaf ölçeği bize bıraktı.
Anders Celsius, modern referans noktalarını kullanarak santigrat sıcaklık ölçeğini geliştirdi, ancak başlangıçta 0 ° ‘de kaynar su ve 100 °’ de dondu. Tuhaf değil mi? F ° ‘den C °’ ye ve geriye çevirmek artık çok kolay, peki ya bir ölçek yükselirken diğeri azalırsa?
Hava ölçümlerinde kullanılan farklı termometreler
En çok bilinen termometre cıva termometresidir. Bu, Fahrenheit’in 300 yıl önce icat ettiği termometrenin aynısı. Bu mükemmel ve hassas bir araçtır ve genellikle hava durumu ölçümleri için hala kullanılmaktadır. Nitekim, süslü modern dijital meteoroloji istasyonu termometrenizi yüksek kaliteli bir civa termometresine göre kalibre etmeniz sıklıkla önerilir.
Diğer bir yaygın termometre, bimetalik yay hareketine sahip olandır. Bunlar genellikle sundurmalarda ve bahçelerde görülür. Bunlar hassas aletler değildir, ancak sıcaklığı bir bakışta görmek için kullanışlıdırlar.
Elektronik termometreler, dijital ev hava istasyonlarında en yaygın türdür. Sayısallaştırılması ve iç mekan ekranına iletilmesi kolay bir sinyal üretirler. Termistörler, sıcaklığı elektriksel olarak ölçmek için kullanılan en yaygın elektronik bileşendir. Termistörler, sıcaklık yükseldikçe ve düştükçe elektrik dirençlerini değiştirir, bu nedenle bir termistör boyunca voltajdaki bir artış veya azalma, sıcaklıktaki bir artış veya düşüşle ilişkilendirilir.
Başka bir yaygın elektronik termometre silikon diyotlar kullanır. İçlerindeki voltaj sıcaklıkla değişir. Silikon diyotlar bir silikon entegre devreye dahil edilebilir .
Göz önünde bulundurulması gereken bir diğer husus, kızılötesi güneş radyasyonunun, termometreler de dahil olmak üzere Güneş’e maruz kalan her şeyi ısıtmasıdır. Güneş radyasyonu kalkanı olmayan bir hava durumu ölçüm aracı olmasa da, termometreniz doğrudan güneş ışığında ise sıcaklık ölçümleriniz önemsiz olacaktır.
Güneş kalkanları iki temel biçimde gelir; pasif ve aktif. Pasif güneş korumasının örnekleri, termometreyi evin gölgesine, bir ağacın gölgesine, bu amaçla yapılmış bir güneş kalkanı koymak olabilir.
Evin gölge sorunu: Gölgeli kalmaz ve evin ısıl ataleti vardır. Termometreyi bir yapının yanına koyarsanız, o yapının sıcaklığını alırsınız, bu da sıcaklığı çevreleyen havadan daha yavaş değiştirir.
Ağaç gölgesi sorunu: Ağaçlar, terleme yoluyla daha soğuk bir hava akışı oluşturur ve ağacın altındaki sıcaklık, bölgenin genel sıcaklığını temsil etmez.
Sıcaklık sensöründen Stevenson ekranı gibi küçük bir havalandırmalı kutuya kayanlardan bu amaçla yapılmış çok sayıda güneş radyasyonu kalkanı vardır.
Aktif güneş koruması, temiz havayı sıcaklık sensörü üzerinden hareket ettirmek için kalkan üzerine veya içine bir fan takılmasını içerir. Bu bazen FARS veya fan aspirasyonlu radyasyon kalkanı olarak bilinir. Bence en iyi çözüm bu.
Higrometreler
Bir higrometre, havadaki su buharı içeriğini ölçer. Buna genellikle nem diyoruz. Nem olmasaydı hava oldukça sıkıcı olurdu, değil mi?
1700’lerin sonlarında, on inçlik bir insan saçı parçası kullanılarak bir higrometre yapıldı. Saçın higroskopik olma özelliği vardır, yani suyu çeker ve tutar. Saç daha fazla su tuttukça uzar ve tabii ki kurudukça kısalır. Saçın higroskopik özelliğini ve akıllı bir mekanizmayı kullanarak ilk higrometre geldi. Artık kimse bunu yapmıyor, ama isim kaldı.
Günümüzde kullanılan mekanik bir higrometre, ıslak ampul-kuru ampul higrometresi olarak da adlandırılan psikrometre olarak adlandırılır. Temel olarak, bu iki termometreden ve biri ıslak bir kumaşla kaplı ampulden oluşur. Psikrometre havada döndürüldüğünde, ıslak olan buharlaşma ile soğutulur ve bağıl nem, her iki termometrede farklı okumalar kullanılarak bir psikrometre çizelgesinde aranır.
Nem ölçümü her zaman zor olmuştur. Termometrelerin aksine, hidrometrelerin deniz seviyesinde donma ve kaynama gibi kolay bir referans çerçevesi yoktur. Kişisel hava istasyonlarında kullandığımız higrometrelerin çoğu bağıl nemi algılar ve bağıl nem, havanın sıcaklığına ve toplam su içeriğine bağlıdır. Bu nedenle, bir higrometre ve termometre eşleştirilir ve bir termo-higrometre olarak adlandırılır.
Çoğu insan için yeterince iyi olması gereken bir kalibrasyon yöntemi, doymuş tuz yöntemidir. Bu yöntemi kullanmak için, küçük bir kaba biraz sofra tuzu (sodyum klorür) koyun ve “ıslak kum” kıvamı elde etmek için damıtılmış su ekleyin. Ardından kabı ve higrometrenizi kilitli bir torbaya koyun ve 12 saat kadar bekletin. (Higrometrenizi tuza koymayın!)% 75 bağıl nem dengesine ulaşmak bu kapalı sistemin doğasıdır.
Ev hava istasyonlarında kullanılan higrometre çeşitleri
Kapasitif higrometreler
Bunların çalışma şekli, bir kapasitörün plakaları arasındaki malzemenin su buharını toplaması ve böylece kapasitansı değiştirmesidir. Kapasitif higrometreler doğru bir şekilde kalibre edildiğinde, ±% 2 RH’ye kadar hassas olabilirler. Bu higrometreler, değişen bağıl neme karşı hoş bir doğrusal tepkiye sahiptir. Davis hava istasyonları bu tür bir higrometre kullanır. Bu kapasitörler elektriksel çevrelerine tepki verir ve bu şekilde kalibre edilmelidir.
Dirençli higrometreler
termo higrometre
Bir termo higrometre
Dirençli higrometreler, higroskopik bir maddeye karşı direnci ölçerek çalışır; ne kadar fazla su buharı emilirse direnç o kadar düşük olur. Bu tip higrometre, sıcaklık değişimleri için düzeltilmelidir, bu da devreyi daha karmaşık hale getirir, ancak elektrik ortamlarına duyarlı değildirler. Bu, değiştirmeyi kolaylaştırır. Accurite ve Oregon Scientific meteoroloji istasyonları ve diğerleri bu tip higrometre kullanır. Bunu biliyorum çünkü benimkini parçalara ayırdım
Barometreler
Barometreler, barometrik basınç olarak da adlandırılan atmosferik basıncı ölçmek için kullanılır. Basınçtaki değişiklikler, bir hava değişikliğinin önde gelen bir göstergesidir. Yönü, değişim oranını ve basınç değişiminin büyüklüğünü izleyerek, nasıl bir hava durumu bekleyeceğiniz konusunda iyi bir fikir edinebilirsiniz.
Çoğu insan, bir zamanlar içeceğinden parmaklarını üstünden bir pipet çekmiş ve pipette sıvı tutabileceklerini fark etmişlerdir. Torricelli’nin barometresinin arkasındaki fikir budur. Büyük anlaşma, değil mi? Ancak Torricelli’nin 1600’lü yılların başlarında, bu fenomeni açıklamak imkansızdı. Yerleşik bilim, bir vakumun imkansız olduğunu ve havanın ağırlığı olmadığını söyledi. Toricelli’nin öğretmeni Galileo bile buna inanıyordu, sonra Kilise bunun doğru olduğunu söyledi ve Galileo bu zamana kadar onlarla tartışmamayı öğrenmişti.
Torricelli, vakum kavramının gerçek olduğunu kabul ederek ve aynı zamanda atmosfere biraz ağırlık vererek, bilimi Galileo’nun kendisiyle aynı ölçekte ilerletti. Bu tabii ki tehlikeli bir iş. Torricelli üç yıl sonra 39 yaşında öldü.
Torricellian barometre ya da daha yaygın olarak adlandırılan civa barometre ilginç görünümlü hava aracı olabilir, ama etrafında sepetine hep civa bir kavanoz pratik değildir.
Aneroid barometresi
Bu, aneroid hücre adı verilen, boşaltılmış ve sızdırmaz hale getirilmiş bir metal kutunun genişlemesini veya daralmasını kullanan sıvısız bir barometredir. Hücrenin küçük hareketleri, bir metreyi hareket ettirmek için kaldırılır. Bunlar oldukça küçük yapılabilir ve hareket etmesi kolaydır. Aneroid barometrelerin bir başka güzel yanı da elektriksel olmamalarıdır
Elektronik Barometreler
Elektronik barometreler, konsept olarak aneroid barometreleri andırır. Bir aneroid hücreye mekanik bağlantı yerine, çok küçük bir aneroid hücre üzerinde bir elektronik gerinim ölçer bulunur. Gerinim ölçer esnemeyle bozulduğunda, karşısındaki direnç değişir ve okuma, atmosferik basıncımıza dönüştürülür. Elektronik barometreler küçük, çok, çok küçük yapılabilir! Bazen ‘ mikroelektromekanik sistemler ‘ barometrelerinde olduğu gibi mems barometreleri olarak adlandırılırlar . Bunlar, ev hava istasyonlarında en sık kullanılan barometrelerdir.
Görebileceğiniz gibi, barometreler iyi altimetreler yapar; sadece sıfıra ayarlayın, ardından bir tepeye çıkın ve tepenin yüksekliğini anlayabileceksiniz.
Bu berbat bir barometre yapar. Bir barometreyi hava tahmini için iyi yapmak için herkesin aynı sayfada olması gerekir. Kullanılan referans çerçevesi, deniz seviyesindeki 29.92 Hg cinsinden ortalama küresel basınçtır. Bu yüzden irtifanızdaki basınç düşüşünü tekrar eklemelisiniz. Hava basıncı da sıcaklık ve nem ile değiştiği için, bunun da hesaba katılması gerekir.
İnternette bu amaç için hesap makineleri var veya aynı yükseklikte yerel bir havalimanınız varsa, barometrenizi onlarınkine uyacak şekilde ayarlayabilirsiniz. Acurite, patentli kendi kendini kalibre eden bir barometreye sahiptir. 33 gün boyunca 12 dakikada bir ölçüm yaparak ortalama basıncınızı alır. O halde mesele, barometrik okumanıza ortalama farkı eklemek yeterlidir.
Rüzgar Ölçerler ve Rüzgar Pervaneleri
Anemometreler rüzgar hızını ölçer ve rüzgar kanatları rüzgar yönünü algılar. Bu hava durumu araçlarının ikisi de genellikle bir arada bulunur.
Modern ev hava istasyonlarında kullanılan anemometreler üç şekilde gelir:
Dönen kup anemometresi, özel olarak tasarlanmış 3 bardak kullanır ve her yönden rüzgarı ölçebilir.
Bir pervane anemometresi, rüzgara doğru yönelmesini sağlamak için rüzgar kanadına monte edilmiş bir pervane kullanır. Bir yel değirmenine benzeyebilirler.
Bir sonik anemometre, hem hızı hem de yönü algılamak için ses dalgalarındaki bozulmaları kullanır.
Hız ve yönü belirlemek için, bu rüzgar sensörleri, bir sazdan geçen bir mıknatıs veya devri veya konumu saymak için kesilen bir ışık huzmesi kullanır. Bazı rüzgar kanatları konumu algılamak için bir potansiyometre kullanır. LaCrosse ünitemde, pervane bir mıknatıs kullanır ve rüzgar gülü bir optik sensör kullanır. Yılın belirli bir zamanında rüzgar gülü ile sorun yaşadım. Tuhaf. Görünüşe göre Güneş çok özel bir konumdayken optik algılayıcıyı engelliyor. Bu yüzden sensörün olduğunu düşündüğüm alanın etrafına biraz elektrik bandı sardım ve bu onu düzeltti.
Bir sonik veya ultrasonik rüzgar sensörü ile hareketli parçanız yoktur. İki veya üç alıcı-verici çifti, rüzgar dizi boyunca estiğinde sonik sinyaller bir çiftte diğerinden daha fazla değişecek şekilde düzenlenmiştir. Bundan rüzgar hızı ve yönü hesaplanabilir.
Rüzgarın çok yaygın ve eski bir ölçüsü Beaufort ölçeği veya BFT’dir. Bu, gözlemlenen rüzgar kuvvetini ölçer. Başlangıçta denizcilerin rüzgar kuvvetinin yelkenleri ve okyanus üzerindeki etkilerinin gözlemlerinden geliyor. Beaufort ölçeği 0’dan ölü sakin anlamına gelir ve kasırga kuvvet rüzgarları anlamına gelen 12’ye kadar uzanır. Karada, gözlemler dumanın nasıl yükseldiği ve rüzgarın ağaç yapraklarını ve dallarını nasıl etkilediğiyle ilgilidir.
Yağmur göstergesi
Bir zaman periyodu boyunca meydana gelen yağış miktarını ölçmek için bir plüometre olarak bilinen bir yağmur ölçer kullanılır. Elektronik bir yağmur göstergesi, yağmur oranını da belirleyebilir.
Dijital meteoroloji istasyonlarında kullanılan modern yağmur ölçerler, genellikle devirme kovası veya bazen devrilme kaşığı tasarımı olarak adlandırılır.
Devrilme kovası
Devirme kovası tasarımı, alt kısmında küçük bir delik bulunan bir yağmur toplama kabıdır. Su delikten geçer ve kalibre edilmiş küçük bir alıcıda toplanır. Sapları kesilmiş ve iki kaşığın sapları birbirine bağlı iki kaşık hayal edin. Bu, bir kaldıraç veya pivot olarak kurulur, böylece bir kaşık suyla dolduğunda aşağıya doğru eğilir ve su dışarı dökülür, bu arada diğer kaşık yukarı kaldırılır ve doldurulur.
Yağış, elektronik olarak kovaların kaç uç yaptığını sayarak ve kovaların kapasitesini toplayarak ölçülür.
Yağış oranı, kovaların ileri geri ne kadar hızlı yana yattığına göre belirlenir.
Gördüğünüz gibi, bu cihazda bazı sınırlamalar var. Örneğin, yüksek bir yağmurlama hızı göstergenin kapasitesini aşabilir ve su sadece dışarı akabilir. Ve suyun sıçramasını önlemek için devirme kova düzenlemesine makul bir hızda su beslenmesi gerekir. Diğer tarafı, dolu bir kovadan daha azını ölçemezsiniz.
Diğer bir sorun da, pislik, kuş düşmesi, böcek ve yaprakların deliği tıkayabilmesi veya devrilme mekanizmasının düzgün çalışmasını engelleyebilmesidir. Burada işleri tıkayan kir ve kum var.
Bu nedenle, bu yağmur ölçerler, kolay periyodik bakım sağlayacak şekilde yerleştirilmelidir.
Dereceli silindir
Başka bir yağmur ölçer, yağmur suyunu tutan dereceli bir silindirdir, böylece dışarı çıkıp okuyabilirsiniz. Bunlar çok doğrudur ancak manuel okuma ve boşaltma gerektirir. Bu, kalibrasyonu kontrol etmek ve hem çok yüksek hem de düşük yağış miktarını ölçmek için kişisel bir dijital hava istasyonuna iyi bir tamamlayıcı olacaktır.
Güneş Radyasyonu Sensörleri
Bunlara ayrıca piranometreler de denir. Bir güneş radyasyonu sensörü, Güneş’ten gelen ışık enerjisini ölçer ve size metrekare başına watt cinsinden bir ölçü verir. Gökyüzünün büyük bir kısmından ve mümkün olduğu kadar görünür spektrumdan gelen ışık yakalanır.
Bu, güneş parlaklığı veya enerjisinin objektif bir ölçüsüdür ve güneş enerjisi sistemlerinin kurulmasında ve tasarlanmasında yararlıdır.
Güneş radyasyonu sensörleri ayrıca çiftlikler, ormanlar, göller ve daha fazlası için evapotranspirasyonu hesaplarken mevcut buharlaştırıcı enerji girdilerini sağlar .
UV Sensörleri
Ultraviyole sensörler, Güneş’ten gelen güneş yanığına neden olan radyasyonu algılar ve rapor eder. Güneşe maruz kalma konusunda sağlık sorunları olan kişiler için UV sensörü iyi bir fikirdir.
Çiftçiler ve bahçıvanlar bu ölçümü bitki üretimine yardımcı olmak için kullanabilir. Büyüme ışıklarını kullananların da kanıtlayabileceği gibi, birçok bitki ultraviyole ışığının yüksek enerjisinden yararlanır. Elma gibi bazı meyvelerin olgunlaşması ve kırmızıya dönmesi için UV’ye maruz kalma gerekir.
Yıldırım Dedektörleri
Yıldırım dedektörleri, yıldırımın söndürdüğü elektromanyetik darbeyi (EMP) algılar. Alınan sinyalin gücü, size grevin ne kadar uzakta gerçekleştiğine dair bir fikir verir. Verilerinizi bir yıldırım izleme ağına yükleyerek, diğer dedektörlerden gelen sinyalleri kullanarak nirengi yaparak ihtarın nerede olduğuna dair bir gösterge elde edebilirsiniz.
