Ljubiteljska meteorologija
Vetrnica 05/13 - Julij 2013 (pdf 50 Mb) - Slovensko meteorološko ... Vetrnica 05/13 - Julij 2013 (pdf 50 Mb) - Slovensko meteorološko ...
62LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAMerilna napaka temperature zrakav aluminijasto–plastičnem zaklonuSlovenskega meteorološkega forumaGregor Vertačnik in Iztok Sinjur, oba Slovenski meteorološki forumgregor.vertacnik@t-2.net, iztok.sinjur@t-2.netPovzetekNa točnost in natančnost meritev temperature zraka poleg merilne naprave močno vpliva zaklon, ki ščiti merilnonapravo pred neposrednim sončnim sevanjem, dolgovalovnim sevanjem neba in površja ter padavinami. Priprimerjavi in vrednotenju meritev v različnih zaklonih je potrebno upoštevati tudi vpliv zaklona. Člani Slovenskegameteorološkega foruma smo konec leta 2005 pričeli razvijati mrežo samodejnih temperaturnih postaj, nameščenihzlasti v mraziščih. Meritve temperature zraka izvajamo z elektronskim registratorjem iButton DS1922L vdveh vrstah zaklonov, angleški hišici in aluminijasto-plastičnem zaklonu lastne izdelave. Primerjava vzporednihmeritev v obeh zaklonih kaže na sistematične razlike, ki pa so večinoma velikostnega reda nekaj desetink stopinjeCelzija. Razlike v dnevnem času so praviloma večje kakor v nočnem in v jasnem vremenu večje kakor v oblačnem.Na podlagi meritev smo razvili prenosno funkcijo, ki povezuje meritve z omenjenim elektronskim registratorjem vobeh vrstah zaklonov.Ključne besede: meteorološke meritve, temperatura zraka, merilna napaka, sevalni zaklon, iButton, mraziščaAbstractAccuracy and precision of air temperature measurements are apart from the istrument itself greatly affected byshield, protecting the instrument from direct solar radiation, longwave radiation of sky and terrestrial surface andprecipitation. Thereby the effect of radiation shield has to be considered when comparing and interpreting measurementsinside various shields. Members of Slovenian Meteorological Forum have set up a network of automatictemperature stations since 2005 and placed the stations mostly in frost hollows. Temperature measurements aremade by data logger iButton 1922L, which placed in two different types of radiation shields, Stevenson screenand aluminum-plastic home-made shield. Comparison of parallel measurements in both types of shields showssystematic differences, however mostly on the order of few tenths of Celsius degree. The difference is usuallylarger during daytime than night-time and in clear-sky conditons than in overcast conditions as well. On the basisof these measurements a transfer curve has been developed, relating measurements with iButtons placed inaforementioned types of radiation shield.Keywords: : meteorological measurements, air temperature, observational error, radiation shield, iButton, frosthollowsUvodMeteorološke meritve temperature zraka so obremenjenez merilno napako, ki je vsaj skupek napakemerilnika in napake zaradi vpliva zaklona, ki ščitimerilnik pred neželenimi vplivi. Na napako meritvetemperature zraka tako znatno vplivajo vremenskerazmere. Mednje sodijo zlasti neposredno in odbitokratkovalovno (sončno) in dolgovalovno, infrardeče(zemeljsko) sevanje, zastajanje zraka znotraj zaklona,ohlajanje zaradi izhlapevanja vode na mokri površinimerilnika ali zaklona, v puščavah pa tudi odlaganjepeska na zaklon in merilnik. Zaklone ločimo po obliki,velikosti, načinu prezračevanja in materialu, iz kateregaso izdelani. Po obliki sta najpogostejša tipa zaklonz žaluzijami in zaklon iz krožnikov, ki so naloženi edenna drugega. Zakloni so lahko izdelani iz lesa, plastikeali kovine (Lacombe in sod., 2011).
LJUBITELJSKA METEOROLOGIJA63Težavo pri izdelavi zaklona predstavlja nasprotje meddvema dejavnikoma: zaščita proti sevanju in omočenjunasproti zadostnemu zračenju. Rezultat pri izdelavizaklona je tako nujno kompromis za zmanjšanje skupnegavpliva obeh dejavnikov (Meulen in Brandsma,2008). V notranjost tipičnega meteorološkega zaklonaprodre nekaj odstotkov kratkovalovnega sevanja,hitrost vetra znotraj pa je običajno manj kot polovicahitrosti vetra zunaj zaklona (Hubbard in sod., 2001;Lin in sod., 2001). Naravno prezračevanje zaklonovje tako pri nas večinoma manjše od priporočil WMO– hitrost vetra znotraj zaklona bi morala biti vsaj 2,5m/s (Lin in sod., 2001, ki se sklicuje na WMO, 1983).Pomembno vlogo pri meritvi temperature v meteorološkemzaklonu igra velikost termometra ali temperaturnegatipala. Z zmanjševanjem velikosti se zmanjšujenapaka zaradi sončnega obsevanja, ki segreva tipalo(Erell in sod., 2003).Med najpomembnejši lastnosti zaklona, ki vplivajo nanapako izmerjene temperature v zaklonu, sodita emisivnostzaklona v vidnem in infrardečem delu spektra– pri valovnih dolžinah, ki jih najmočneje oddajajoSonce, Zemljino površje in ozračje. Energijsko bilanconeprozorne površine zaklona pri ravnovesni temperaturilahko zapišemo kot:(1)kjer sta R sin R tgostoti toka vpadlega sončnega inzemeljskega sevanja, a sin a tpripadajoča absorbcijskakoeficienta, σ Stefan-Boltzmannova konstanta, Ttemperatura površja zaklona, L pa predstavlja izgubotoplote na enoto časa in površine s konvekcijo (Fuchsin Tanner, 1965). Zadnji člen v enačbi (1) lahko zapišemokot:(2)torej s sorazmerno odvisnostjo od koeficienta h, kipredstavlja učinkovitost konvekcijskega odvajanjatoplote in temperaturne razlike med zaklonom (T)in zrakom (T a). V enačbo (1) vstavimo enačbo (2) injo preoblikujemo, tako da na desni strani ostanejo»sevalni« členi:(3)Ob močnem sončnem obsevanju je površina zaklonaobičajno toplejša od okoliškega zraka – obe stranienačbe (3) sta v tem primeru pozitivni. Pri stalnivrednosti h je temperaturna razlika T — T amanjša,kadar je razmerje a s/a tmajhno. Le ob majhnemrazmerju a s/a tje lahko zaklon tudi hladnejši od okoliškegazraka. Snovi s takšno lastnostjo so na primersvetle nekovinske površine, z visoko emisivnostjo vIR delu spektra in hkrati majhno emisivnostjo (visokimalbedom) v vidnem delu spektra (medmrežje 7in medmrežje 8). Podobno velja za nekatere sijočekovinske površine, ki so prevlečene s prosojno snovjoz visoko emisivnostjo v IR delu spektra (Fuchs inTanner, 1965). V nočnem času je prvi člen na desnistrani enačbe (3) praktično nič in je temperaturnarazlika pri danih vremenskih pogojih odvisna od a t. Vjasnih nočeh je dolgovalovno sevanje površja zaklonapraviloma večje od dolgovalovnega sevanja okolicein neba, zato je zaklon hladnejši od okoliškega zraka.Temperaturna razlika narašča z a tin v tem primeru jeza zaklon primeren material, ki slabo seva v dolgovalovnemdelu spektra. Med takšne materiale sodijomnoge kovine (medmrežje 7).Zgodovina preskušanja različnih zaklonov in njihovihizboljšav sega v 19. stoletje. Thomas Stevenson je vdrugi polovici 19. stoletja razvil novo vrsto zaklona, kiso ga na prelomu stoletja izboljšali. Zaklon, izdelan izlesa in prebarvan z belo barvo, se je razširil po svetuin se marsikje obdržal do danes. Pri nas temu zaklonupravimo angleška (meteorološka) hišica ali meteorološkahišica (v nadaljevanju hišica). Z nastopom modernihin manjših merilnikov ter avtomatizacijo meritev obkoncu 20. stoletja so se namesto hišice začeli uveljavljatimanjši zakloni. Novejši zakloni so tudi cenejši odhišice (Barnett in sod., 1998).Glavna hiba hišice je njena toplotna kapaciteta, kizavira temperaturne spremembe zraka v njeni notranjosti.V naravno prezračevani hišici izmerjen časovnipotek temperature zraka zaostaja za nekaj minutglede na zunanje razmere (Lacombe in sod., 2011;Meulen in Brandsma, 2008; Brandsma in Meulen,2008). Z odličnim instrumentom je merilna napaka vtem zaklonu običajno kvečjemu nekaj desetink stopinjeCelzija. Večje napake, velikosti 1 °C, se pojavljajov sončnem in mirnem vremenu in pri hitrih spremembahtemperature zraka. Snežna odeja na tleh zaradiodboja svetlobe dodatno poveča pozitivno napako vsončnem vremenu (Lacombe in sod., 2011; Meulen inBrandsma, 2008; Mueller, 1984; Z'graggen, 2006).Zakloni, ki so sestavljeni iz krožnikov, so odzivnejši nazunanje spremembe temperature zraka. Na tržišču sodanes na voljo številne izvedbe, ki se glede na merilnonapako močno razlikujejo. Ta je običajno manjša priumetno (prisilno) prezračevanih zaklonih, a so razlikemočno odvisne od kraja meritve in vremenskih razmer(Lacombe in sod., 2011; Meulen in Brandsma, 2008;Brandsma in Meulen, 2008; Hubbart in sod., 2005;Larre in Hegg, 2002; Davis Instruments, 1999).Pri izbiri temperaturnega zaklona je pomembendejavnik njegova cena, zlasti pri ljubiteljskih vremenoslovcih.Ti so v zadnjih letih razvili obsežno mrežo t.i.ljubiteljskih meteoroloških postaj – povečini samodejnih.Nekateri so svoje merilnike namestili v hišico ali
- Page 11 and 12: LJUBITELJSKA METEOROLOGIJA11Slika 3
- Page 13 and 14: LJUBITELJSKA METEOROLOGIJA13Pregled
- Page 15: LJUBITELJSKA METEOROLOGIJA15tempera
- Page 18 and 19: 18 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAPredst
- Page 20 and 21: 20 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAprojek
- Page 22 and 23: 22LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAMatjaž
- Page 24 and 25: 24 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAMoram
- Page 26 and 27: 26 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAO vrem
- Page 28 and 29: 28 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAVremen
- Page 30 and 31: 30Zasedanje COP18/CMP8 v Dohi18. za
- Page 32 and 33: 32Dosežena je bila operacionalizac
- Page 34 and 35: 34Lokalni organizacijski odbor so s
- Page 36 and 37: 36Sklop o sistemih v ozračju in nj
- Page 38 and 39: 38Višina gladine morjaMaja Jeromel
- Page 40 and 41: 40Strokovni izlet Slovenskega meteo
- Page 42 and 43: 42Letni občni zbor SMD 2012Miha De
- Page 44 and 45: 44Prednovoletno srečanje članov S
- Page 46 and 47: 46POVZETEK MAGISTRSKEGA DELAkotlini
- Page 48 and 49: 48POVZETEK MAGISTRSKEGA DELAOblika
- Page 50 and 51: 50 POVZETEK MAGISTRSKEGA DELAizbrat
- Page 52 and 53: 52POVZETKI DIPLOMSKIH NALOGIzračun
- Page 54 and 55: 54LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAPodnebj
- Page 56 and 57: 56 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAPrve t
- Page 58 and 59: 58 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJA20Temp
- Page 60 and 61: 60 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAodeje
- Page 64 and 65: 64 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAnjeno
- Page 66 and 67: 66 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAneposr
- Page 68 and 69: 68 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAin nei
- Page 70 and 71: 70 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJA5BP za
- Page 72: 72 LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAodklon
- Page 75 and 76: LJUBITELJSKA METEOROLOGIJA75PRILOGA
- Page 77 and 78: 77Strokovni vodnikpo dvomih o globa
- Page 79 and 80: Meteorološka hišica Slovenskega m
62LJUBITELJSKA METEOROLOGIJAMerilna napaka temperature zrakav aluminijasto–plastičnem zaklonuSlovenskega meteorološkega forumaGregor Vertačnik in Iztok Sinjur, oba Slovenski meteorološki forumgregor.vertacnik@t-2.net, iztok.sinjur@t-2.netPovzetekNa točnost in natančnost meritev temperature zraka poleg merilne naprave močno vpliva zaklon, ki ščiti merilnonapravo pred neposrednim sončnim sevanjem, dolgovalovnim sevanjem neba in površja ter padavinami. Priprimerjavi in vrednotenju meritev v različnih zaklonih je potrebno upoštevati tudi vpliv zaklona. Člani Slovenskegameteorološkega foruma smo konec leta 2005 pričeli razvijati mrežo samodejnih temperaturnih postaj, nameščenihzlasti v mraziščih. Meritve temperature zraka izvajamo z elektronskim registratorjem iButton DS1922L vdveh vrstah zaklonov, angleški hišici in aluminijasto-plastičnem zaklonu lastne izdelave. Primerjava vzporednihmeritev v obeh zaklonih kaže na sistematične razlike, ki pa so večinoma velikostnega reda nekaj desetink stopinjeCelzija. Razlike v dnevnem času so praviloma večje kakor v nočnem in v jasnem vremenu večje kakor v oblačnem.Na podlagi meritev smo razvili prenosno funkcijo, ki povezuje meritve z omenjenim elektronskim registratorjem vobeh vrstah zaklonov.Ključne besede: meteorološke meritve, temperatura zraka, merilna napaka, sevalni zaklon, iButton, mraziščaAbstractAccuracy and precision of air temperature measurements are apart from the istrument itself greatly affected byshield, protecting the instrument from direct solar radiation, longwave radiation of sky and terrestrial surface andprecipitation. Thereby the effect of radiation shield has to be considered when comparing and interpreting measurementsinside various shields. Members of Slovenian Meteorological Forum have set up a network of automatictemperature stations since 2005 and placed the stations mostly in frost hollows. Temperature measurements aremade by data logger iButton 1922L, which placed in two different types of radiation shields, Stevenson screenand aluminum-plastic home-made shield. Comparison of parallel measurements in both types of shields showssystematic differences, however mostly on the order of few tenths of Celsius degree. The difference is usuallylarger during daytime than night-time and in clear-sky conditons than in overcast conditions as well. On the basisof these measurements a transfer curve has been developed, relating measurements with iButtons placed inaforementioned types of radiation shield.Keywords: : meteorological measurements, air temperature, observational error, radiation shield, iButton, frosthollowsUvodMeteorološke meritve temperature zraka so obremenjenez merilno napako, ki je vsaj skupek napakemerilnika in napake zaradi vpliva zaklona, ki ščitimerilnik pred neželenimi vplivi. Na napako meritvetemperature zraka tako znatno vplivajo vremenskerazmere. Mednje sodijo zlasti neposredno in odbitokratkovalovno (sončno) in dolgovalovno, infrardeče(zemeljsko) sevanje, zastajanje zraka znotraj zaklona,ohlajanje zaradi izhlapevanja vode na mokri površinimerilnika ali zaklona, v puščavah pa tudi odlaganjepeska na zaklon in merilnik. Zaklone ločimo po obliki,velikosti, načinu prezračevanja in materialu, iz kateregaso izdelani. Po obliki sta najpogostejša tipa zaklonz žaluzijami in zaklon iz krožnikov, ki so naloženi edenna drugega. Zakloni so lahko izdelani iz lesa, plastikeali kovine (Lacombe in sod., 2011).
Change language