Розділ 3. Методи вимірювання метеорологічних величин

Метеорологічні величини - це загальна назва для різних характеристик стану повітря і підстильної поверхні, до яких, насамперед, відносяться атмосферний тиск, температура і вологість повітря, швидкість і напрям вітру, види та кількість хмарності та опадів. Для таких метеорологічних величин, якими ми в більшості оперуємо в даному курсі, а саме, атмосферний тиск, температура і вологість повітря тощо, приймаємо широко вживаний термін – метеорологічні параметри.

Для визначення метеорологічних параметрів атмосфери існує ціла низка підходів, основаних як на інструментальних, так і статистичних й модельних методах.

Із розвитком технічних вимірювальних засобів (кутомірних і, особливо, віддалемірних приладів та систем) і застосуванням їх у геодезії, постала задача визначення та врахування, насамперед, величини і зміни показника заломлення повітря на шляху проходження електромагнітної хвилі, що продукується цими приладами і системами, через земну атмосферу. Розв’язок такої задачі забезпечується наявністю на момент спостережень чи вимірювань як окремих значень, так і профілів розподілу основних метеорологічних параметрів, що є функціями показника заломлення, а саме, атмосферного тиску, температури та окремих характеристик вологості повітря.

Такі дані надають як прості метеорологічні прилади: барометри, термометри, психрометри, гігрометри тощо; так і складні метеоприлади і системи: атмосферні радіозонди, системи ракетного зондування, радіометри водяної пари, лазерні локаційні системи, а також стандартні моделі атмосфери і, особливо останнім часом, числові моделі погоди.

Практично всі підходи щодо вимірювання зазначених вище та інших метеорологічних параметрів можна розділити на дві групи – прямі і непрямі. Прямих методів вимірювань у метеорології є дуже мало. Переважна більшість зі всіх метеорологічних вимірювань - непрямі. Технології цих методів ґрунтуються на законах і співвідношеннях між різними фізичними параметрами (наприклад, залежності опору провідників від температури). У свою чергу, непрямі методи вимірювань можна розділити на три групи: локальні (контактні), дистанційні і комбіновані (змішані).

3.1. Контактні (локальні) методи вимірювання метеорологічних параметрів

Контактні (локальні) методи передбачають безпосереднє вимірювання метеорологічних параметрів за допомогою чутливих елементів-сенсорів, поміщених у досліджувану точку (обмежений об’єм) атмосфери. Ці сенсори можуть бути встановлені на поверхні (наземна метеорологія) або закріплені на висотних інженерних спорудах чи прикріплені до піднімальних засобів, для побудови профілю розподілу метеорологічних параметрів (аеростатне зондування, радіозондування, ракетне зондування). За допомогою контактних методів здійснюється велика кількість вимірювань різних параметрів атмосфери (наприклад, вимірювання температури і певних характеристик вологості повітря, атмосферного тиску, швидкості та напрямку вітру тощо).