3.1.1. Наземна метеорологія (метеорологічні станції)

Вимірювання приземних параметрів атмосфери і поверхні забезпечують метеорологічні станції. Метеорологічна станція – це комплекс приладів, призначених для проведення спостережень за погодою. Розрізняють аналогові й цифрові метеорологічні станції.

Класична (аналогова) метеорологічна станція забезпечує вимірювання:

• температури повітря (термометр, психрометр); 

• атмосферного тиску (барометр);

• вологості повітря (гігрометр, психрометр);  

• швидкості вітру (анемометр);

• напрямку вітру (флюгер);

• опадів (опадомір);

• температури на поверхні грунту і на декількох глибинах його верхнього шару (термометри). 

Зазначимо, що прилади для вимірювання температури і вологості повітря захищають від дії прямої сонячної радіації, від опадів та поривів вітру, тому для цього їх поміщають у будках особливої ​​конструкції (психрометричних будках). Стандартна висота розміщення будки – 2 м над поверхнею.

Станадартні приземні метеорологічні вимірювання проводять через кожні три години, починаючи з 00 годин Всмесвітнього часу (UTC). За потреби безперервного відстежування основних метеопараметрів використовують записувальні прилади, такі як: термографи, барографи, гігрографи, метеорографи, анемографи тощо.

Цифрова метеорологічна станція – це дистанційна система приладів для автоматичного вимірювання і передачі в канал зв'язку значень атмосферного тиску, температури і вологості повітря, вітру тощо, перетворених на закодовані електричні сигнали. Автоматичні метеорологічні станції використовуються, насамперед, у важкодоступних і необжитих районах, на морських акваторіях тощо.

З метою оцінювання якості вимірювань приповерхневих метеорологічних параметрів використовують здебільшого повні (сумарні) похибки вимірювань, що включають систематичні та випадкові складові. Для таких похибок установлють дві градації – оптимальну і граничну. Оптимальна похибка визначення атмосферного тиску становить 0,5 гПа, гранична - 1 гПа. Вимоги до горизонтальної щільності пунктів вимірювань залежать від сфери використання і коливаються від 10 до 250 км. При вимірюванні приповерхневої вологості повітря рекомендують витримувати оптимальну похибку на рівні 5%, а граничну - 10% з такою ж горизонтальною щільністю вимірювань, що і атмосферного тиску. Вимірювання температури повітря біля поверхні рекомендується проводити з точністю 0,5 і 1°С, відповідно.

Зазначимо, що рекомендовані в метеорології точності вимірювання приповерхневих метеопараметрів вже не завжди забезпечують необхідні результати вимірювань, що можуть бути отримані із опрацювання супутникових віддалемірних спостережень як в радіо-, так і в оптичному діапазоні (ГНСС-вимірювання і лазерна локація супутників). Так, для забезпечення точності цих результатів на міліметровому рівні необхідно зменшити похибки вимірювання, насамперед, атмосферного тиску і відносної вологості в декілька разів. Наприклад, на станції лазерної віддалеметрії Львівського національного університету імені Івана Франка встановлена цифрова метеорологічна станція WS3600, що забезпечує точність вимірювання (в діапазонах) основних метеопараметрів:

• атмосферний тиск, гПа 0.1 (1100 ÷ 300);

• температура повітря, °С 0.1 (-30 ÷ 60);

• відносна вологість повітря, %, 3 (1 ÷ 100).