ادوات هواشناسی را بشناسیم

تعریف علم هواشناسی :

مطالعه و بررسی فعل و انفعالات جوی و پدیده های هواشناسی که تعیین کننده وضع هوا و اقلیم می باشد . بــر پـــــایه انــدازه گیریها و دیده بانیها متکی می باشد . باید توجه داشت که دیده بانیهای هواشناسی در سراسر کره زمین با روش واحد و یکنواخت و با وسایل و ادوات استاندارد و قابل مقایسه بودن داده ها ( DATA ) انجام میگیرد . یکنواختی برنامه اندازه گیریها و دیده بانیها و سایر عملیات هواشناسی با همکاری کلیه سرویسهای هواشناسی ملی و کشوری در چهارچوب سازمان هواشناسی جهانی ( W.M.O ) تضمین شده است . بیشترین دیده بانی ها و اندازه گیریهای عوامل جوی مربوط به جو نزدیک سطح زمین می باشد که به وسیله ایستگاههای هواشناسی سطحی (سطح زمین و دریا) انجام می گیرد. در کشور ایران برنامه دیده بانی های هواشناسی در شبکه ای از ایستگاههای اصلی انجام می گیرد.داده های حاصله از این نوع ایستگاهها برای پیش بینی های جوی و مطالعه رشته های مختلف علمی هواشناسی و هوانوردی و کشتی رانی به کار گرفته می شود. علاوه بر ایستگاههای فوق تعداد زیادی از ایستگاههای کمکی اقلیم شناسی (کلیماتولوژی)به منظور برآورد نیازهای مختلف محلی برنامه دیده بانی های محدودی را اجرا می نمایند.داده ها اطلاعات ثبت شده به وسیله ایستگاههای کلیماتولوژی طی سال های طولانی بایگانی و نگهداری گردیده و به صورت سالنامه هواشناسی در می آیند که در اختیار مصرف کنندگان قرار می گرد.این داده ها برای تهیه نقشه ها و اطلس ها و پژوهش های اقلیمی مورد استفاده قرار می گیرند.

ایستگاههای هواشناسی بر حسب اینکه به منظور بررسی و پیش بینی اوضاع جوی و یا مطالعه آب و هوای منطقه ( CLIMAT ) مورد استفاده قرار گیرد به دو دسته تقسیم می شوند :

الف : ایستگاههای سینوپتیک ( Synopic Station )

ب : شبکه ایستگاههای کلیماتولوژی ( Climatological Network )

اندازه گیری ایستگاههای سینوپتیک ، عبارتند از :

– ایستگاههای سینوپتیک سطح زمین ، دریا و اقیانوسها که عوامل جوی سطح زمین و نزدیک آنرا اندازه گیری میکند .

– ایستگاههای جو بالا که فشار ، درجه حرارت ، رطوبت ، سمت و سرعت باد را در ارتفاعات مختلف جو تعیین می نماید .

– ایستگاههای خودکار ، قادرند عوامل مختلف جوی در سطح زمین را بطور خودکار اندازه گیری و در فاصله دورتری در دسترس قرار دهند .

اندازه گیری شبکه ایستگاههای کلیماتولوژی عبارتند از :

– ایستگاههای اقلیم شناسی که فقط سه نوبت در روز پارامترهای مهم هواشناسی را دیده بانی و در دفاتر مخصوص ثبت میگردد.

– ایستگاههای کشاورزی

– ایستگاههای باران سنجی که آمار آنها بیشتر مورد نیاز مؤسسات و سازمانهای تحقیقاتی در زمینه کشاورزی و آبیاری می باشد.

زمان و ساعت دیده بانی :

برای اینکه بتوان عوامل جوی دیده بانی شده را از ایستگاههای متعدد هواشناسی دریافت و روی نقشه های سینوپتیک ترسیم و آنالیز نمود ، در مرحله اول لازم است کلیه گزارشات در رأس ساعت معینی انجام شود و همزمان باشند و جهت اجرای این منظور بستگی به این دارد که تمام ایستگاههای دیده بانی از ساعت های محلی ( وقت محلی ) استفاده ننموده و مبدأ زمان معینی را در نظر بگیرند . برای این منظور از وقت و زمان متوسط نصف النهار گرینویچ UTC ( زمان هماهنگ شده بین المللی ) استفاده میشود و کلیه ایستگاههای هواشناسی موظفند گزارش خود را ، رأس ساعت معین UTC تهیه و ارسال نمایند . اختلاف افق تهران با ساعت گرینویچ سه ساعت و ۳۱ دقیقه است ولی برای محاسبه وقت UTC در ایستگاههای هواشناسی ایران از ساعت رسمی کشور سه ساعت و ۳۰ دقیقه کسر می کنیم یعنی ساعت ۱۲ ظهر بوقت تهران ، ساعت ۸/۳۰ صبح بوقت گرینویچ می باشد .

ادوات موجود در ایستگاه هواشناسی :

۱- جعبه ادوات ( اسکرین )۲-دماسنج خشک Dry Bulb Thermometer 3- دماسنج تر Wet Bulb Thermometer 4- دماسنج حداکثر Maximum Thermometer 5- دماسنج حداقل Minimum Thermometer 6- بارانسنج Rain Gauge 7- خط کش اندازه گیری برف و باران Rain and snow measuring strick 8- دستگاه اندازه گیری سمت و سرعت باد wind vane and anemometer 9- دماسنج حداقل زمین Grass Minimum Thermometers 10- دماسنج های خاک Soil Thermometers 11- تبخیرسنج Evaporimeter 12- فشار سنج جیوه ای Mercury Barometer 13- فشارسنج فلزی Aneroid barometer 14- فشارنگار Barograph 15- حرارت نگار ( دمانگار) Thermograph 16-رطوبت نگار ( نم نگار ) Hydrograph 17- باران نگار Recording Rain Gauge 18- آفتاب نگار Sunshine Recording 19- تشعشع نگار Actinograph 20- بادنگار Anemograph 21- تبخیرنگار Evaporation Recorder

بادنگار

بر حسب تعریف حرکت افقی هوا در سطح زمین و در سطـــــوح فوقانی جو را باد می گویند . این حرکت یـک کمیت برداری می باشد که با دو عامل جهت و سرعت مشخص می شود.سنجش واقعی باد در سطح زمین اکثـــرآ در اثر تأثیــر عوامل محلی با مشکلاتی مواجه می گردد.به علاوه سرعت باد با افزایش ارتفاع از سطح زمین زیـاد شده و جهت آن نیز تغییر میکند . برای اینکه بتوان دیده بانی های مربوط به سمت و سرعت باد را در سرویس های هواشنـــاسی مورد مقایسه قرارداد لـــذا ارتفاع ۱۰ متری از سطح زمین و در فضـــای بـاز به عنوان ارتفاع استاندارد برای اندازه گیری باد سطح زمین انتخاب شده است.اگر سمت و سرعت باد در فاصله زمانی کـــوتاه به طور قابل ملاحظه ای تغییر کند این نـــوع تغییرات قـــابل مقــایسه را تند باد لحظه ای یا باد گاستی (GUSTY WIND) گویند . زمان تداوم باد گاستی و تداوم آن نامنظم بوده و تابع هیچ قـــاعده ای نمی باشد . چنانچه باد شدیدی به طــور ناگاهی شروع به وزیدن نمــاید و برای چند دقیقه ادامه داشتــه بـاشد و سپس قطع شود آن را تند باد موقتی یا اسکوال(SQUALL) گویند.باید توجه داشت که بـادگاستی را نبـــاید با تندباد اشتباه گرفت.زیرا موقعی از کلمه GUSTY استفاده می شود که میزان تغییرات سرعــت باد از ۱۰ نـــات بیشتر باشد.در صورتی که تغییرات مذکور در SQUALL حداقل ۱۶ نات بوده و به علاوه سرعت باد به ۲۲ نـــات یا بیشتر برسد و حداقل برای مدت یک دقیقه ادامه داشته باشد. اندازه گیری جهت باد به وسیله دستگاهی به نام بادنما انجام می گیرد این دستگاه که معمولآ به صورت فلـــش فـــلزی ســاخته می شود به طــور غیر متقارن حول محور عمودی نصب شده و آزادانه می تواند در اثر وزش باد در راستای باد قرار گیرد . بــرای ایجاد تعادل نسبــت به محور جرخش در طرف دیگر بازوی فلش صفحه یا وزنـه ای نصب می شود که سطح صفــحه نسبت به سطح فلش که در معرض باد قرار می گیردبزرگ تر می باشد . بــدین جهت فلـش هیچ وقت حرکت دورانی پیــدا نمیکند بلکه با تغییر جهت وزش باد خود را در سمتی قرار میدهد که بــاد از آن سمت می وزد . سرعت باد به وسیله دستگاهی به نام باد سنج اندازه گیری می شود.از متداول ترین باد سنج ها می توان بادسنج چرخشی را نام برد که گاهی اوقات آن را آنمومتر فنجانی (CUP ANEMOMETER) نیز می نامند. این باد سنج از سه یا چهار فنجان نیم کره ای که صفحات اقطاری آن عمودی و در امتداد شعاع ها با زاویــه های مساوی در حول محور عمودی قرار گرفتــه انــد تشکیــل شده است . پس از گـــذشت زمان و تحقیقـات لازم بــادسنج سه فنجانی نسبت به نــــــوع چهار فنجانی برتری پیدا کرده و فنجانها به صورت مخروطی شکل در آمده اند.چون عملکرد نیروی باد در سطح داخلی بیشتر از سطح خارجی فنجان ها است لذا فنجان ها در اثر انرژی جنبشی باد به حـــرکت در آمـــده و در نتیجـــه سرعت دورانی بـــادسنج بـــا سرعـت خطی باد متعادل می گردد . چون سرعت دورانی بـــادسنج بـــا سرعت خـطی بـاد متناسب می باشد کافی است که سرعت دورانی بادسنج محاسبه شود تا سرعت باد حاصل شود.

دماسنج

اندازه گیری میـــزان دمـــای هـــوای آزاد در مجـــاورت سطــح زمیـــن یـــا ارتفـــاعــات بالای جـو و تعیین دمای اعماقمختلف خاک و نیز سنجش دمای سطح خاک دریاچه ها و دریا ها و اقیانوس ها از نقطه نظر مـــطالعات هواشناسی و کشاورزی حایز اهمیت است. در هواشناسی منظور تز اندازه گیری دمای سطح زمین عبـارت از انــدازه گیری دمــای هــوای آزادی که در ارتفاع ۲۵/۱ الی ۲ متری سطــح زمیــن جریان دارد می باشد . در ایــستگاههای کشاورزی ممکن است دمای هوا را در سطوح مختلف اندازه گیری نمایند.بدین معنی که دیده بانی را از سطح زمین شروع کرده و در ارتـــفاعات مختلف تا سطح ۱۰ متری زمین ادامه می دهند . انتــخاب ارتفاع ۱۰ متری بــدان علت می باشد که اکثر گیـــاهــان حداکثر تا این ارتفاع بالا می روند . ایــن اندازه گیری یعنی تعیین درجه گرمی یا سردی هـــوا به وســیله دستـــگاهی به نـــام دمــاسنج TERMOMRTER انـــجام می گیرد . هرگز نباید دما یا درجه گرمی را با گرما اشتباه گرفت . زیرا دما یــک کـــمیت نسبـی و مقایسه ای است حال آن که گرما صورتی از انرژی می باشد . در ساختمان دماسنج ها از خواص فیزیکی اجسام مــانند انبساط و انقباض و تغییر شکل و تـــغییر مقـــاومت الکتریکی که در اثر تغییرات دما حاصل می شود استــفاده می نمایند.

انواع دماسنج ها

دماسنج معمولي استاندارد ( Thermomete )

اين دماسنج يك لوله بسيار باريك شيشه اي مسدود است كه در انتهاي آن محفظه اي تعبيه و از جيوه يا الكل پر شده است. در داخل لوله دماسنج خلاء كامل وجود دارد. گرم و سرد شدن مخزن باعث گرم و سردشدن مايع درون مخزن شده و متعاقب آن باعث بالا و پايين رفتن مايع در داخل مخزن شيشه اي مي شود، با مشاهده سطح مايع در داخل لوله دماسنج و قرائت عددي كه روي بدنه شيشه نوشته شده است دماي هوا در آن لحظه مشخص مي شود.

دماسنج حداكثر (Max-Thermometer)

اغلب نياز است علاوه بر دماي معمولي هوا حداكثر دمايي كه در طول يك دوره معين مثلاً يك شبانه روز اتفاق افتاده است نيز اندازه گيري و تثبيت شود به اين منظور از دماسنج حداكثر استفاده مي كنند. اين نوع دماسنج با يك تفاوت جزيي تقريبا مشابه دماسنج هاي معمولي است به اين صورت كه لوله مويين آن در محلي كه به مخزن منتهي مي شود بسيار باريك شده است. هنگامي كه دما زياد مي شود جيوه داخل مخزن منبسط شده و نيروي حاصل مي تواند باعث راندن جيوه از داخل مجراي باريك بالاي مخزن به قسمت بالاي لوله گردد به اين ترتيب ارتفاع جيوه در داخل مخزن بالا مي رود و با كاهش دما مايع داخل مخزن منقبض مي شود ولي باريك بودن لوله از برگشت مايع به داخل مخزن جلوگيري مي كند و سطح مايع در داخل لوله در محلي كه بالاترين دماي قبلي اتفاق افتاده است باقي مي ماند بنابراين سطح فوقاني جيوه نشان دهنده حداكثر دماي اتفاق افتاده است.

دماسنج حداقل (Minimum Thermometer)

دماسنج هاي حداقل براي تثبيت پايين ترين دماي اتفاق افتاده در يك دوره معين به كار مي رود دماسنج هاي حداقل مشابه دماسنج هاي معمولي است با اين تفاوت كه مايع داخل مخزن اين نوع دماسنج به جاي جيوه از مايعات رقيق تر مانند الكل استفاده مي شود. به علاوه در داخل لوله مويين يك سوزن شيشه اي كه دو سر آن گرد مي باشد رها گرديده كه به عنوان شاخص از آن استفاده مي شود، وقتي دماي هوا كاهش مي يابد با انقباض مايع سطح بالاي الكل در داخل لوله مويين با اعمال نيروي كشش سطحي شاخص سوزني را نيز به طرف پايين مخزن حركت مي دهد با افزايش دما مجدداً الكل در داخل لوله مويين از اطراف سوزن عبور كرده و به طرف بالا صعود مي كند اما سوزن در پايين ترين محلي كه قبلا در اثر كشش سطحي پايين آمده بود باقي مي ماند.بنابراين قسمت بالايي شاخص شيشه اي پايين ترين دمايي را كه اتفاق افتاده است نشان مي دهد در حالي كه انتهاي سطح الكل در بالاي لوله دماي لحظه اي هوا را نشان مي دهد.

دماسنج حداقل – حداكثر (Min-Max Thermometer)

اين دماسنج تركيبي از دو دماسنج حداقل و حداكثر مي باشد، اين دماسنج از يك لوله شيشه اي U شكل ساخته شده است كه دو انتهاي آن مسدود مي باشد. قسمت پاييني لوله U شكل با جيوه پر شده است. علاوه بر جيوه قسمت بالايي لوله قسمت چپ به طور كامل از الكل پر شده است اما نصف حجم لوله سمت راست كه انتهاي آن به صورت يك مخزن گشاد شده مي باشد از الكل پر شده است و نصف ديگر آن از يك نوع گاز پر شده است. در بالاترين سطح جيوه و در داخل الكل در هر دو ستون شاخص هاي شيشه اي رنگي كه يك سوزن در وسط آن تعبيه شده است وجود دارد در اثر گرم و سرد شدن و متعاقب آن انبساط و انقباض سطح جيوه بالا و پايين مي رود. بالاترين حدي كه جيوه در شاخه سمت چپ بالا رفته است دماي حداقل و بالاترين حدي كه جيوه در شاخه سمت راست بالا رفته دماي حداكثر را نشان مي دهد.

دمانگار (Thermograph)

دمانگار يك وسيله كاملاً مكانيكي است و با استفاده از يك عنصر فلزي كه انحناي آن با دما تغيير مي كند ساخته شده است يك طرف عنصر فلزي حساس به تغييرات دما كه داراي انحنا مي باشد به بازوي اهرم طويل و متحركي بسته شده است كه اين بازو ممكن است مستقيماً دما را از روي يك مقياس ساده درجه بندي شده نشان دهد و يا اينكه انتهاي بازو به يك قلم ثبات متصل گردد. با تغيير دماي هوا انحناي فلز تغيير مي كند و اين امر با توجه به نحوه تغييرات دما باعث انحراف قلم در انتهاي بازوي مكانيكي به طرف بالا و پايين در روي كاغذ گراف مي گردد و دماها ثبت مي شوند.

آفتاب نگار

خورشید یکی از منابع اصلی و بزرگ برای کره خاکی بوده و به طور مستقیم و یا غیر مستقیم روی فعل و انفعالات و پدیده های فیزیکی آن موثر می باشد.تابش خورشید در رشد نباتات و زندگی انسان و حیوانات رل بسیار مهمی داشته و در کشاورزی و صنعت به وجود نور بیش از پیش احتیاج پیدا می شود.در سازمان های مختلف هواشناسی جهان از جمله شبکه هواشناسی کشور ما معمولا از دو نوع وسیله برای اندازه گیری تابش خورشیدی استفاده می شود.دسته اول آن از سری دستگاههایی می باشند که فقط مدت تابش خورشید را ثبت می کنند و به نام آفتاب نگار (SUNSHINE RECORDER) معروفند.دسته دوم دستگاههایی هستند که مقدار شدت تشعشع خورشید را اندازه گیری و ثبت می کنند که به تشعشع سنج معروفند.

فشار سنج

جو زمین به علت وزنش فشاری بر روی سطح زمین و سایر سطوحی که در آن غوطه ور هستند وارد میکند.گر چه جو زمین قابل رویت نیست با وجود این از ماده تشکیل شده است و به همین جهت دارای جرم (MASS) می باشد.عاملی که جو را در اطراف زمین نگه می دارد نیروی جادبه زمین است. وزن جو به علت نیروی جاذبه زمین بوده که اتمها و مولکوتهای تشکیل دهنده جو را به طرف خود می کشد.بنابراین می توان گفت که فشار جو برابر وزن ستون عمودی از هوا با سطح مقطع واحد می باشد که از سطح زمین تا بالاترین حد جو ادامه دارد و معادله ابعادی آن به صورت P=L^-1MT^-2 می باشد.

به طور کلی سه روش جهت اندازه گیری فشار جو وجود دارد دقیق ترین روش استفاده از فشارسنج های جیوه ای (MERCURY BAROMETERS) می باشد که از خاصیت صعود و نزول جیوه داخل لوله فشارسنج استفاده می شود.هنگامی که فشار جو تغییر می کند سطح جیوه داخل مخزن فشار سنج تحت تاثیر تغییرات فوق قرار گرفته و جیوه داخل لوله فشارسنج پس از تبدیل به شریاط استاندارد فشار جو را به دست میدهد . روش دیگر اندازه گیری فشار سنج استفاده از فشارسنج های الاستیک (ارتجاعی) (ELASTIC BAROMETERS) می باشد.عنصر حساس این نوع فشار سنج ها محفظه خالی از هوا (آنروِیید)بوده که تغییرات فشار جو سبب انبساط یا انقباض آنرویید می گردد.در نتیجه با ثابت شدن یک سر آنرویید به بدنه دستگاه تغییرات ایجاد شده به سردیگر آن که به عقربه ای متصل است منتقل گسته و عقربه بر روی صفحه ای که به واحد فشار درجه بندی شده است فشار جو را نشان می دهدو بالاخره سومین روش اندازه گیری فشار جو استفاده از نقطه جوش یک مایع مثل آب به کمک دستگاهی به نام هیپسومتر(HYPSOMETER) می باشد.از آنجاییکه نقطه جوش یک مایع تابع فشاری است که در تحت آن فشار می جوشد لذانقطه جوش مایع می تواند در تعیین فشار جوی به کار رود.مایعی که معمولا به کار می رود آب خالص می باشد و مقدار حقیقی که اندازه گیری می شود درجه حرارت بخاری است که بلافاصله در سطح آزاد مایع در حال جش قرار دارد.

باران سنج

ریزش های جوی که به صورت باران و برف و تگرگ و یا مخلوطی از برف و باران (SLEET) و شبنم انجام می گیرد بارندگی نامیده می شود. میزان بارندگی و نیز مقدار تبخیر از سطح آب و یا آبهای سطحس در تعیین میزان ذخایر آب های سطحی و زیر زمینی اهمیت زیادی دارد اندازه گیری مقدار بارندگی در تمام سطح کره زمین به علت نداشتن یک شبکه کامل ایستگاههای باران سنجی به طور دقیق امکان پذیر نیست.در سرویس های هواشناسی منظور از تعیین میزان بارندگی عبارت از جمع مقادیر بارندگی مایع و معادل مایع هر بارندگی جامد از قبیل برف و تگرگ بر حسب ارتفاع می باشد.بنابراین تمام بارندگی ها بایستی به طور دقیق و روشن اندازه گیری شود.مقادیر مذکور ترجیحا بر حسب میلی متر اندازه گیری شده و دقت عمل در اندازه گیری های روزانه ۰.۱mm در اندازه گیری های هفتگی و ماهیانه ۱mm می باشد.مقدار ریزش برف بر حسب سانتی متراندازه گیری می شود.با تقریب می توان گفت که ۱cm از برف تازه معادل ۱mm باران می باشد.مع الوصف نسبت مذکور به غمق و نوع برف بستگی دارد.در بعضی از کشورها مقدار بارندگی و عمق برف بر حسب اینچ و اجزل آن اندازه گیری می شود.برای تبدیل واحدهای مذکور به یکدیگر از رابطه زیر استفاده می شود:

۱ INCH = 2.54cm = 25.4mm

ساده ترین و متداول ترین روش اندازه گیری ریزش باران استفاده از باران سنج(RAIN GAUGE) می باشد .این دستگاه از قسمتهای مختلف تشکیل شده است .یک قسمت آن از یک قیف با طرح مخصوص ساخته شده که دارای لبه تیزی است.قسمت دیگر آن(لوله باران سنج) استوانه شکل بوده که آب باران به وسیله قیف مذکور به داخل آن هدایت می شود.استوانه فلزی و پایه نگهدارنده از اجزا تشکیل دهنده ای دستگاه می باشد.قطر دهانه قیف باران سنج ها مشخص بوده و بین ۱۰-۲۰cm انتخاب می شود.قطر دهانه قیف و لوله باران سنج ها طوری انتخاب می شود که سطح مقطع دهانع قیف نسبت مشخص با سطح مقطع لوله باران سنج داشته باشد.هر یک از کشورها قطر مشخصی برای دهانه باران سنج های شبکه هواسناسی خود انتخاب کرده اند.در ایران قطر دهانه باران سنج ها ۸ اینچ انتخاب گردیده است.

انواع بادنما از جهت شكل جهت نما :

۱- بادنماي يك صفحه اي ۲- بادنماي دو صفحه اي ۳- بادنماي كيسه اي ۴- بادنماي صوتي (اولتراسونيك) ۵- بادنماي حرارتي ۶- بادنماي پاندولي (Wind Transmiter)بادنماي الكتريكي وسيله اي براي اندازه گيري لحظه اي سمت و سرعت باد بر حسب متر بر ثانيه.

اجزاي دستگاه : ۱- بدنه فلزي ۲- پروانه سرعت سنج ۳- پره جهت نما ۴- سوكت اتصال و كابل ( Wind Indicator)نمايشگر عقربه اي باد وسيله اي براي نمايش سمت و سرعت باد بصورت لحظه اي و مجزا از يكديگر (Digital Wind Vane)بادنماي ديجيتالي وسيله اي براي اندازه گيري و نمايش لحظه اي و معدل سمت و سرعت باد در طول مدت دو و يا ده دقيقه بصورت ديجيتالي و قابل نصب روي ايستگاه خودكار.( Wind Recorder) باد نگار مكانيكي وسيله اي براي اندازه گيري و ثبت ماهانه سمت و سرعت باد بصورت مكانيكي بر حسب متر بر ثانيه .اجزاي دستگاه : ۱- بدنه فلزي ۲- ساعت رول چرخان ۳- فنجان سرعت سنجپ ۴- پره جهت نما ۵- رول كاغذي يك ماهه۶- خط كش مخصوص استخراج اطلاعات باد( دو عدد)( Ultrasonic Anemometer )بادنماي صوتي ( اولتراسونيك ) وسيله اي خودكار براي اندازه گيري و ثبت مداوم سمت و سرعت باد بصورت شبانه روزي و قابل نصب بر روي ايستگاه اتوماتيك هواشناسي.اجزاي دستگاه :۱- بدنه حسگر فلزي ۲- جعبه تقسيم و حافظه اصلي ۳- باتري خشك و قابل شارژ ۴- كارت حافظه جهت برداشت اطلاعات ۵- نرم افزار رايانه اي ۶- نمايشگر ديجيتالي سمت و سرعت بادحسگر سمت و سرعت باد وسيله اي براي اندازه گيري دقيق و شبانه روزي سمت و سرعت باد با استفاده از حسگرفوق العاده حساس حرارتي و قابل نصب روي ايستگاه اتوماتيك هواشناسي .

ادوات سنجش تشعشع در ايستگاههاي هواشناسي :

خورشيد يكي از منابع اصلي و بزرگ انرژي باي كره خاكي بوده و بطور مستقيم و يا غير مستقيم روي فعل و انفعالات و پديده هاي فيزيكي آن موثر مي باشد . در سازمان هاي مختلف هواشناسي جهان از جمله كشور ما از دو نوع وسيله براي اندازه گيري تابش خورشيدي استفاده مي شود . دسته اول آن سري از دستگاههايي مي باشند كه فقط مدت تابش خورشيد را ثبت مي كنند و بنام آفتاب نگار معروفند.دسته دوم دستگاههايي هستند كه مقدار شدت تشعشع خورشيد را اندازه گيري و ثبت مي كنند.

( Sunshine Recorder)

طول مدت آفتابي بوسيله آفتاب نگار تعيين مي شود و اين دستگاه قادر است فواصل زمانهايي را كه خورشيد مي درخشد بر روي كارت هاي مخصوص ثبت نمايد.سه نوع كارت كه هر يك از انها داراي شكل و اندازه خاص مي باشند در دستگاه فوق در فصول مختلف سال مورد استفاده قرار مي گيرند. ۱- كارت هاي مستقيم ( كارت هاي بهاري و پاييزي)۲- كارتهاي قوسي شكل طويل ( كارتهاي تابستاني)۳- كارتهاي قوسي شكل كوتاه ( كارتهاي زمستاني )آفتاب نگار بر روي پايه محكمي به ارتفاع ۳۰/۱ متري از سطح زمين در ضلع جنوبي محوطه ايستگاه كار گذاشته مي شود . و تنظيم آن در طي سه مرحله انجام مي گيرد:

الف – تنظيم براي تراز ب – تنظيم براي نصف النهار ج- تنظيم براي عرض جغرافيايي

اجزاي آفتاب نگار : ۱- پايه فلزي همراه با پيچ هاي تنظيم و تراز مخصوص ۲- نيمكره فلزي نا قص با شيار هاي مخصوص كارت آفتاب نگار ۳- كره كريستالي ( عدسي كروي) همراه با پايه فلزي و يك كمان مدرج

( Albedometer Sensor)حسگر آلبيدومتر تركيبي از دو حسگر تشعشع يا پيرانومتر مي باشد كه حسگر بالايي جهت اندازه گيري ميزان تابش كلي خورشيد و حسگر رو به پايين ميزان تابش منعكس شده از سطح را اندازه گيري مي نمايند حسگر فوق مي تواند ميزان تابش در طيف بين ۳۱۰ تا ۲۸۰۰ نانومتر را اندازه گيري نمايد.

مكان نصب حسگر در قسمت جنوب شرقي سكوي هواشناسي ودر ارتفاع حدود ۳۰/۱ متر مي باشد.

(Diffuse Solar Radiation Sensor)حسگر اندازه گيري تابش پراكنده آسمان كه بعلت وجود يك حلقه سياه رنگ كه از طلوع تا غروب خورشيد فقط مي تواند بازتابش پراكنده حاصل از پراكنش نورتوسط ذرات ابر و يا ذرات معلق ديگر در جورا اندازه گيري نمايد.جهت قرارگيري حلقه در فصول مختلف سال با تغييرزاويه تابش وگردش خورشيد در آسمان بايستي توسط ديدبان در فواصل زماني مشخص تنظيم شود.

شمارنده ديجيتالي تشعشع كه با اتصال به حسگر مي تواند ميزان تابش يا بازتابش را اندازه گيري و نمايش دهد حسگر فوق از طريق كابل رابط مي تواند به رايانه متصل شده و با استفاده از نرم افزار خاص بررسي اطلاعاتي شود.خروجي داده ها در دستگاه فوق با واحد كيلو ژول بر متر مربع مي باشد.

ادوات سنجش بارندگي در ايستگاههاي هواشناسي:

ريزشهاي جوي كه بصورت باران ، برف ، تگرگ ، و يا مخلوطي از برف و باران و شبنم انجام مي گيرد بارندگي ناميده مي شود. ميزان بارندگي و نيز مقدار تبخير از سطح خاك و يا آبهاي سطحي در تعيين ميزان ذخاير آبهاي سطحي و زير زميني اهميت زيادي دارد . در سرويسهاي هواشناسي منظور از تعيين ميزان بارندگي ، عبارت از جمع مقادير بارندگي مايع و معادل مايع هر بارندگي جامد از قبيل برف و تگرگ بر حسب ارتفاع مي باشد. مقادير بارندگي برحسب ميلي متر اندازه گيري شده و دقت در اندازه گيري هاي روزانه ۱/۰ ميلي متر و در اندازه گيري هاي هفتگي و ماهيانه ۱ ميلي متر مي باشد ميزان ريزش برف بر حسب سانتي متر اندازه گيري مي شود . با تقريب مي توان گفت كه ۱ سانتي متر برف تازه معادل ۱ ميلي متر باران مي باشد.

انواع ادوات سنجش بارندگي : ۱- باران سنج معمولي ( با قطر دهانه ۸ اينچ برابر با ۳۲/۲۰ سانتي متر) ۲- باران سنج ديتا لاگري ( با قطر دهانه ۲۵/۶ اينچ برابر با حدود ۱۶ سانتي متر) ۳- باران نگار نوع وزني ( با قطر دهانه ۲۵/۶ اينچ برابر با حدود ۱۶ سانتي متر)۴- باران نگار نوع سيفوني يا نوع شناور و با قطر رديف هاي ۲ و۳

مشخصات باران سنج معمولي :۱- قطر دهانه ۸ اينچ برابر با ۳۲/۲۰ سانتي متر( قيف باران گير) ۲- نسبت مساحت سطح دهانه به مساحت سطح لوله جمع كننده داخلي يك به ده مي باشد. ۳- داراي خط كش چوبي مدرج كه هر سانتي متر معادل يك ميلي متر بارندگي است. ۴- ارتفاع نصب از سطح ايستگاه يك متر( از دهانه باران سنج تا سطح ايستگاه) ۵- استوانه باران سنج در حقيقت بدنه باران سنج را تشكيل مي دهد و قادر است آب اضافي را در خود جمع كند. ۶- پايه نگهدارنده كه بصورت سه پايه فلزي مي باشد.

مشخصات فني باران سنج ديتا لاگري : ۱- قطر دهانه ۲۵/۱۶- اينچ برابر با حدود ۱۶ سانتي متر (Tipping Bucket)2- حسگر اندازه گيري ميزان باران بصورت ظرف مايل-پيمانه اي ۳- حجم هر پيمانه ۱/۰ ميليمتر معادل ۲ گرم آب ۴- دامنه كاركرد دستگاههاي مجهز به بخاري (۳۰- تا ۷۰+ ) درجه سلسيوس ۵-دامنه اندازه گيري بارندگي در مدت زمان ۱ دقيقه بين صفر تا ۱۰ ميليمتر ۶- قابليت نگهداري اطلاعات بارندگي بين ۱ تا ۲ ماه و يا ارسال اطلاعات لحظه اي از طريق مودم
۷- قابليت اتصال به ايستگاه خودگار ۸- ارتفاع نصب( ارتفاع دهانه تا سطح ايستگاه يك متر )

مشخصات فني باران نگارنوع وزني : ۱- قطر دهانه ۲۵/۱۶ اينچ برابر با حدود ۱۶ سانتي متر ۲- اندازه گيري انواع بارندگي بر اساس سيستم وزني ۳- داراي سطل مخصوص جمع آوري انواع بارندگي۴- داراي سيستم تعادل وزنه اي كه حركت آن بوسيله اهرم به بازوي قلم منتقل و در نتيجه مقدار بارندگي بوسيله قلم بر روي نقشه دستگاه ( گراف هفتگي-ماهيانه) ثبت مي گردد.۵- مقدار ۲۰ گرم وزن اندازه گيري شده معادل يك ميلي متر بارندگي مي باشد.۶- دستگاه قادر است در يك رفت و برگشت روي گراف ميزان ۱۶۰ ميلي متر بارندگي را ثبت نمايد.۷- وجود پره هاي باد شكن در اطراف دهانه دستگاه در مناطق باد خيز۸- تاثير دماي هوا و تبخير آب ذخيره شده در سطل مخصوص و نيز استخراج دقيق شدت بارندگي ازروي گراف ثبت شده از عيب هاي اصلي دستگاه مي باشند.۹- ارتفاع نصب( ارتفاع دهانه تا سطح ايستگاه ۲ متر)

مشخصات فني باران نگار نوع سيفوني ( شناور) :

۱- قطر دهانه ۲۵/۶ اينچ برابر با حدود ۱۶ سانتي متر۲- اندازه گيري ميزان بارندگي مايع توسط يك شناور سبك و توخالي۳- در اثر بالا رفتن سطح آب در مخزن (سيلندر باران نگار) شناور هم بالا رفته و توسط سيستم اهرمي به نوك قلمي كه روي كاغذ مدرج ( گراف يا رول) منتقل شده و ميزان بارندگي بصورت منحني رسم مي شود.۴- با هر تخليه خودكار ميزان ۱۰ ميلي متر بارندگي ثبت مي شودو مدت زمان تخليه حدود ۱۰-۱۵ ثانيه طول مي كشد.۵- دستگاه قادر است ميزان و زمان بارش ( از زمان شروع تا خاتمه بارندگي ) در طول يك هفته و يا يك ماه را اندازه گيري و ثبت نمايد.۶- دامنه دمايي كاركرد دستگاه مجهز به بخاري بين ۲۰- تا ۶۰+ درجه سلسيوس مي باشد.۷- دقت اندازه گيري دستگاه ۱/۰ ميلي متر بارندگي مايع است.۸- ارتفاع نصب (ارتفاع دهانه تا سطح ايستگاه ۲ متر).۹- شدت و مدت بارند گي هاي قابل ملا حظه به راحتي از روي گراف قابل استخراج است.

آزمايشگاه دما و رطوبت و فشار

اداره استاندارد فني در بخش آزمايشگاهها وظيفه مهم آزمايش و كاليبراسيون انواع تجهيزات و حسگرهاي هواشناسي در سطح كشور را بر عهده دارد .

تجهيزات موجود در آزمايشگاه دما و رطوبت عبارتند از :

۱- چمبر ( اتاقك جوي ) دما و رطوبت نوع مدل قديمي و با سلكتور هاي كنترل كننده دستي

مشخصات فني : ابعاد فضاي موثر ( عرض ۶۰۰ ميلي متر، ارتفاع ۶۰۰ ميلي متر و عمق ۷۰۰ ميلي متر مي باشد ) مقياس دما ( دما توسط رگولاتور بين ۴۰- تا ۱۰۰+ درجه سانتي گراد قابل تنظيم است) مقياس رطوبت هوا ( ميزان رطوبت هوا در فاصله دماي ۱۰+ تا ۸۰+ درجه سانتي گراد تا حد اكثر رطوبت نسبي ۹۵% قابل تغيير است. حداقل رطوبت نسبي در دماي ۲۰+ درجه سانتي گراد برابر ۲۵% و دماي بالاي ۴۰+ درجه سانتي گراد ۱۰% مي باشد . ميزان دقت متوسط رطوبت نسبي ۳% مي باشد.در بعضي مقادير دقت ممكن است تا ۵% كاهش يابد )رطوبت سازي در داخل اتاقك توسط يك مولد بخاري برقي انجام مي گيرد كه عمل گرم كنندگي آن توسط يك بخاري برقي صورت مي گيرد .سرماي لازم در هنگام سرما دهي و همچنين رطوبت گيري از هوا در جريان آزمايش با شرايط جوي (CHF 2 CL FREON) R22توسط يك كمپرسور تك پله انجام مي گيرد .ماده سرما زا فريون بوده كه بدون ضرر ، بي بو و غير قابل احتراق مي باشد.(وزن ماده سرما زا حدود ۷ كيلو گرم است)

۲- چمبر ( اتاقك جوي) دما و رطوبت نوع جديد و تجهيزات كنترل كننده تمام اتوماتيك

مشخصات فني :ابعاد فضاي موثر ( عرض ۱۳۲۰ ميلي متر، ارتفاع ۱۱۸۰ ميلي متر و عمق ۱۱۱۰ ميلي متر)مقياس دما ( دما توسط سيستم كنترل اتوماتيك بين ۷۰- تا ۱۸۰+ درجه سانتي گراد قابل تنظيم است)مقياس رطوبت هوا ( ميزان رطوبت هوا در فاصله دماي ۷+ تا ۸۸+ درجه سانتي گراد بين ۱۰%تا حداكثر رطوبت نسبي ۹۸% قابل تغيير است. ميزان دقت متوسط رطوبت نسبي۵/۲% -/+ درصدمدت زمان لازم براي سرما و گرما دهي چمبر در حالت بدون بار بصورت جدول زير مي باشد.

زمان لازم ( دقيقه) ،محدوده دمايي، رديف

سرما دهي

۳۸         از ۱۸۰+ تا ۶۵- درجه سانتي گراد ۱

۲۲         از۷۱+ تا ۶۵- درجه سانتي گراد ۲

۱۷         از ۸۵+ تا ۴۰- درجه سانتي گراد ۳

گرما دهي

۲۹         از ۶۵- تا ۱۸۰+درجه سانتي گراد ۱

۵/۱۴      از ۶۵- تا ۷۱+ درجه سانتي گراد ۲

۱۳         از ۴۰- تا ۸۵+ درجه سانتي گراد ۳

سرما ي لازم در هنگام سرمادهي توسط دو كمپرسور خنك كننده متوالي تامين مي شود.

تا دماي ۴۰- درجه سانتي گراد) ) R-404 A – الف : كمپرسور با قدرت۱۵ اسب بخار و با گاز

( از دماي ۴۰- تا ۷۰- درجه سانتي گراد) R-508 B – ب : كمپرسور با قدرت ۱۵ اسب بخار و با گاز

آزمايشگاه فشار سنجي اداره استاندارد فني داراي وظايف مهم نگهداري و كاليبراسيون بارومترهاي استاندارد ملي كشور و همچنين نگهداري وكنترل كاركرد انواع تجهيزات فشارسنجي در سطح كشور و نيز خدمات دهي به ساير ارباب رجوع مي باشد.

مشخصات فني فشار سنجهاي استاندارد ملي كشور :

۱- فشار سنج جيو ه اي استاندارد نوع فورتين ( مخزن متحرك) و دامنه كاركرد فشاري بين ۸۷۰ تا ۱۱۰۰ هكتو پاسكال ( ميلي بار)

۲- فشار سنج جيو ه اي مسافرتي استاندارد نوع كييو ( مخزن ثابت ) و دامنه كاركرد فشاري بين ۵۰ تا ۱۱۰۰ هكتو پاسكال ( ميلي بار)

۳- فشار سنج جيو ه اي مسافرتي استاندارد نوع كييو ( مخزن ثابت ) و دامنه كاركرد فشاري بين ۵۰ تا ۱۰۹۰ هكتو پاسكال ( ميلي بار)

۴- فشار سنج جيو ه اي مسافرتي استاندارد نوع كييو ( مخزن ثابت ) و دامنه كاركرد فشاري بين۸۶۰ تا ۱۰۵۰ هكتو پاسكال ( ميلي بار)

STANDARD PRESSURE CHAMBER

چمبر ( اتاقك جوي ) فشار : وسيله اي آزمايشگاهي و استاندارد جهت آزمايش وكاليبره نمودن انواع تجهيزات فشار سنجي ( فشار سنجهاي جيو ه اي و ديجيتالي ، انواع فشار نگار ها ي مكانيكي و ديجيتالي ، انواع حسگر هاي مورد استفاده در دستگاههاي فشار سنجي و ايستگاههاي اتوماتيك هواشناسي) .

مشخصات فني :

ابعاد فضاي موثر ( عرض ۵۴۵ ميلي متر ، ارتفاع ۳۰۰ ميلي متر و عمق ۳۰۰ ميلي متر )دامنه كاركرد فشار بين ۷۰۰ تا ۱۱۰۰ هكتو پاسكال ( ميلي بار) داراي ورنيه كنترل از راه دور به ابعاد ۴۵*۷۱*۱۳۵ ميلي متر ( جهت قرائت اعشار فشار سنج جيوه اي)داراي موتور كاركرد در دو حالت افزايش فشار ( كمپرس هوا ) و حالت كاهش فشار ( خلا ء سازي) ۰.۲۲ KW قدرت موتوركنترل كاركرد چمبر توسط سلكتور هاي دستي .داراي بارومتر ديجيتالي مخصوص آزمايشگاهي با دقت يك صدم هكتو پاسكال و دامنه اندازه گيري بين ۶۰۰ تا ۱۱۰۰ هكتو پاسكال ( ميلي بار )

فلا سك آزمايشگاهي دماسنج :

وسيله اي آزمايشگاهي براي آزمايش و مدرج نمودن انواع دماسنج با دقت مورد نياز و در دوره ای از زمان بر حسب اندازه دامنه اي كه عمل مقايسه صورت مي گيرد .دستگاه فوق بطور همزمان براي سنجش و آزمايش ۶ دماسنج با يك دماسنج استاندارد بكار مي روداين دستگاه براي آزمايش در دامنه دمايي بين ۳۵- تا ۵۰+ درجه سانتي گراد كاربرد دارد و مايع مورد استفاده در دامنه فوق الكل سفيد مي باشد كه در مخزن مخصوص ريخته شده و مخزن ترمومترهاي مورد آزمايش درون آن قرار مي گيرند.در روي بدنه دماسنج استاندارد يك پيچ متحرك قرار دارد كه با تنظيم آن در روي دماي معيين ميتوان ميزان و زمان کارکرد موتور را راهبری نمود.

تونل باد : وسيله اي آزمايشگاهي جهت آزمايش و كاليبره نمودن كاركرد انواع بادنما و بادسنج

مشخصات فني :

آزمايش و كاليبراسيون تجهيزات و حسگر هاي باد در دامنه بين ۲ تا ۵۰ متر بر ثانيه با دقت ۱/۰ متر بر ثانيه. استفاده از حسگر لوله پيتوت ( لوله فشاري ) و مانومتر ديجيتالي در اندازه گيري مقدار جريان هواي توليد شده در تونل باداستفاده شده است كه پروانه اي DC جهت كنترل و تنظيم سرعت باد در تونل از يك موتور الكتريكي را به چرخش در مي آورد ، تغيير سرعت چرخش پروانه باعث تغيير سرعت باد خواهد شد . سرعت كنترل و تنظيم  مي گردد.(Ward-Leonard)و چرخش موتور توسط يك سيستم تشكيل شده است . ولتاژ خروجي ژنراتور DC اين سيستم از يك موتور سه فاز كويل شده به يك مولدداخل تونل اعمال مي شود و اين ولتاژ توسط يك رئوستا كه در دسترس  موتورDC میباشد ، قابل تنظيم است .اندازه قطر دهانه خروجي جريان باد تونل ۶۵۰ ميلي متر و قطر دهانه ديگر ۱۰۰۰ ميلي متر است سرعت جرخش پروانه ۹۳۰ دور در دقيقه و ميزان انرژي مورد نياز موتور ۵/۹ كيلو وات در ساعت

دستگاه مرجع تشعشع سنجي كه براي كاليبراسيون و مقايسه پيرانومترها ( حسگر هاي تشعشع سنجي)با پيرانومتر استاندارد بكار ميرود .همچنين با استفاده از دستگاه فوق مي توانيم در جهت كنترل كيفيت واطمينان از ثبات و پايداري كاركرد پيرانومترهاي موجود در شبكه تشعشع سنجي بهره برد.

شيوه اي كه در محيط آزمايشگاهي صورت مي گيرد مطابق با توصيه جهاني و استاندارد جهاني تشعشع( كاليبراسيونپيرانومترها با استفاده از منابع مصنوعي ) مي باشد. زمان لازم براي هر كاليبره حدود ۱۰ دقيقه و نيز زمان مورد نياز براي آماده شدن تجهيزات و شروعاندازه گيري ها ۳۰ دقيقه مي باشد.

ساخت كشور هلند مي باشد CM 11bپيرانومتر مرجع (استاندارد) توصيه شده براي كاليبراسيون از نوع كاليبراسيون پيرانومتر ها بايستي با دقت ۱%-/+ و در برخي حسگر ها ممكن است تا ۲% -/+ انجام شود.