Pomiary całkowitej zawartości pary wodnej w pionowej kolumnie atmosfery Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski



Podobne dokumenty
Wyznaczanie bilansu energii i albeda powierzchni ziemi Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Podstawowe obserwacje meteorologiczne Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Wyznaczanie temperatury i wysokości podstawy chmur

Wyznaczenie masy optycznej atmosfery Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Pirometr bezdotykowy termometr na podczerwień. 1. Wprowadzenie

AX Informacje dotyczące bezpieczeństwa

Menu. Badania temperatury i wilgotności atmosfery

PIROMETR AX Instrukcja obsługi

TERMOMETR DWUKANAŁOWY AX Instrukcja obsługi

INSTRUKCJA OBSŁUGI CHY 220 TERMO-HIGROMETR. Z pomiarem punktu rosy i temperatury wilgotnego termometru

PIROMETR Z SONDĄ TEMPERATURY AX Instrukcja obsługi

KIESZONKOWY MULTIMETR CYFROWY AX-MS811. Instrukcja obsługi

MIERNIK DYSTANSU (DALMIERZ) UNI-T MIE0274 MIE0275 INSTRUKCJA OBSŁUGI

5.Specyfikacja: Uwaga!!! 1) Nie używać rozpuszczalnika do czyszczenia obiektywu. 2) Nie zanurzać urządzenia w wodzie.

Termohigrometr bezprzewodowy TFA

AX-PH Opis urządzenia

MIERNIK DYSTANSU (DALMIERZ) UNI-T MIE0276 MIE0277 MIE0278 INSTRUKCJA OBSŁUGI

Analiza Parametrów Meteorologicznych

Instrukcja obsługi miernika uniwersalnego MU-07L

ANEMOMETR Z TERMOMETREM CHY

Składniki pogody i sposoby ich pomiaru

STACJA METEO ALL-IN-ONE ATMOS 41 (METER) Wszystkie istotne parametry meteorologiczne w jednym, kompaktowym module pomiarowym! OPIS

Ćwiczenie 425. Wyznaczanie ciepła właściwego ciał stałych. Woda. Ciało stałe Masa kalorymetru z ciałem stałym m 2 Masa ciała stałego m 0

Wpływ zawilgocenia ściany zewnętrznej budynku mieszkalnego na rozkład temperatur wewnętrznych

AX-850 Instrukcja obsługi

INSTRUKCJA OBSŁUGI PRZENOŚNY PIROMETR SCAN TEMP 440

KARTA KATALOGOWA Nazwa: Miliomomierz EM480C 0.1mOhm EnergyLab Typ: EG-EM480C

INSTRUKCJA OBSŁUGI MIERNIK CĘGOWY #5490 DT-3368

Cyfrowy miernik cęgowy AX-3550

CYFROWY MIERNIK NATĘŻENIA OŚWIETLENIA AX-L230. Instrukcja obsługi

Pirometr TFA ScanTemp 330

WÖHLER CM 220. Miernik tlenku węgla (CO) Technika na miarę. Zawartość: 1. Ważne wskazówki. 2. Specyfikacja. 3. Elementy obsługi. 4. Obsługa urządzenia

1. Gniazdo pomiarowe Lo. 2. Gniazdo pomiarowe Hi. 3. Wskaźnik napięcia pomiarowego. 4. Klawisz zmiany napięcia pomiarowego

Meteorologia i Klimatologia

UT 33 B UT 33 C UT 33 D

Anemometr Extech AN100 Instrukcja obsługi

MODEL: UL400. Ultradźwiękowy detektor pomiaru odległości, metalu, napięcia i metalowych kołków INSTRUKCJA OBSŁUGI

MIERNIK TEMPERATURY / WILGOTNOŚCI / PUNKTU ROSY AX Instrukcja obsługi

Pęseta R/C do SMD AX-503. Instrukcja obsługi

Dotykowy/bezdotykowy tachometr cyfrowy AX Instrukcja obsługi

Dalmierz ultradźwiękowy. Model JT-811. Instrukcja obsługi

Zakres pomiarowy czujnika: od 20 C ~80 C / -4 F~176 F Cykl pomiarów: jeden pomiar co 0,5 sekundy

INSTRUKCJA OBSŁUGI M-320 #02905 KIESZONKOWY MULTIMETR CYFROWY

845_Mailing_PL.qxd :05 Seite 1 Rozmiar rzeczy- wisty

Odczarujmy mity II: Kto naprawdę zmienia ziemski klimat i dlaczego akurat Słooce?

PIROMETR MS-6522A, 6522B, 6522C MASTECH INSTRUKCJA OBSŁUGI

KT 33 MULTIMETRY CYFROWE INSTRUKCJA OBSŁUGI. Strona 1

INSTRUKCJA OBSŁUGI. p400/p410

INSTRUKCJA OBSŁUGI MINIPIROMETR MODELE: 8870, 8871, 8872

Wstęp do Geofizyki. Hanna Pawłowska Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

Pomiary promieniowania słonecznego Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Instrukcja obsługi kalibratora napięcia i prądu pętli

Kalibrator IRS- 350 Black Body Voltcraft Instrukcja obsługi Nr produktu:

NIEINWAZYJNY MIERNIK WILGOTNOŚCI DREWNA EM-4812

Feuchtigkeits-Detector Moisture detector. Instrukcja obsługi... 34

INSTRUKCJA OBSŁUGI TERMOMETR CYFROWY DO SOND TYPU K CHY 700

V & A VA6530 Termometr pirometryczny Numer katalogowy #4896

INSTRUKCJA OBSŁUGI TERMOMETR RTD Z PODWÓJNYM WEJŚCIEM TES-1318

ST 630 PIROMETR Z CELOWNIKIEM LASEROWYM

Pirometr przenośny model: 8861B

4. Specyfikacja. Utrzymanie Obiektyw można czyścić za pomocą sprężonego powietrza lub wilgotną bawełnianą szmatką

ZJAWISKO PIEZOELEKTRYCZNE.

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

INSTRUKCJA OBSŁUGI. Nr produktu Termometr TFI 54. Strona 1 z 5

ST 630 PIROMETR Z CELOWNIKIEM LASEROWYM

OZNACZENIE WILGOTNOSCI POWIETRZA 1

Ćwiczenie nr 10. Pomiar rezystancji metodą techniczną. Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru rezystancji.

DOZYMETRIA I BADANIE WPŁYWU PROMIENIOWANIA X NA MEDIA BIOLOGICZNE

6M 500V 6M 1000V MEGAOMOMIERZ

Temat: Elementy pogody i przyrządy do ich pomiaru. Konspekt lekcji przyrody dla klasy IV. Dział programowy. Przyroda i jej elementy.

INSTRUKCJA OBSŁUGI PROGRAM DO ODCZYTU DANYCH Z PIROMETRU IR THERMOMETER

Laserowy miernik odległości - AX-DL100

AX Instrukcja obsługi. UWAGA: Instrukcja ta opisuje trzy modele, które zostały rozróżnione za pomocą oznaczeń model A, B i C.

POGODA 2005 GMINY LIPOWIEC KOŚCIELNY. Pomiary dokonywane w Turzy Wielkiej (53 o N, 20 o E ; 130 m n.p.m.)

Instrukcja obsługi. Wöhler RF 220 Miernik wilgotności i temperatury. Spis treści: 1. Informacje ogólne. 2. Specyfikacja 3. Obsługa 4.

Miernik wilgotności materiałów Extech MO257, pomiar nieinwazyjny

BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA

INSTYTUT METEOROLOGII I GOSPODARKI WODNEJ INSTITUTE OF METEOROLOGY AND WATER MANAGEMENT. TYTUŁ : Dane agrometeorologiczne w modelu SWAT

VI-D4. Wilgotnościomierz do podłoży

INSTRUKCJA OBSŁUGI TERMOMETR CYFROWY

Stacja pogodowa. Model THB197S INSTRUKCJA OBSŁUGI. Nr produktu

Pirometr/Termometr Laserowy. Instrukcja obsługi

Termometr cyfrowy. Model DM-300. Instrukcja obsługi

Termo-higrometr EM 502A

Wzorcowanie mierników temperatur Błędy pomiaru temperatury

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘśEŃ BADANIE ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO METODĄ STATYCZNĄ. POMIAR MAŁYCH DEFORMACJI

6M 500V 6M 1000V MEGAOMOMIERZ INSTRUKCJA OBSŁUGI

Wskazania odległości: 1. Poza zakresem kalibracji (CT-3060>1000), "1- - -" będzie wyświetlane

testo Instrukcja obsługi Nr produktu: Strona 1 z 9

Meteorologia i Klimatologia Ćwiczenie IV. Poznań,

3. Warunki hydrometeorologiczne

SPITSBERGEN HORNSUND

Higrometr Extech RH101

Art. Nr Laserowy miernik odległości MeterMaster Pro. INSTRUKCJA OBSŁUGI

Cechy klimatu Polski. Cechy klimatu Polski. Wstęp

Termohigrometr TFA , zew. -40 do +70

Pirometr na podczerwień Voltcraft IR S

STAN GEOEKOSYSTEMÓW POLSKI

Transkrypt:

Pomiary całkowitej zawartości pary wodnej w pionowej kolumnie atmosfery Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski Czas trwania: 10 minut Czas obserwacji: tuż przed lub tuż po pomiarach fotometrem słonecznym Wymagane warunki meteorologiczne: brak chmur w szczególności blisko zenitu Częstotliwość wykonania: 1-3 razy w ciągu dnia Poziom szkoły: wszystkie Materiały i przyrządy: pirometr 1. Wstęp Para wodna odgrywa bardzo ważna rolę w atmosferze. Jest najważniejszym gazem cieplarnianym regulującym w znacznym stopniu temperaturę dolnej atmosfery oraz przyczynia się do powstawania chmur i opadów. Na ogół zawartość pary wodnej w powietrzu opisujemy poprzez wilgotność względną mierzoną na wysokości 2 metrów nad powierzchnią ziemi. Wielkość ta mówi nam, w jakim stopniu powietrze jest nasycone parą wodną, czyli jak dużo pary wodnej może jeszcze pomieścić powietrze. Wilgotność względna 100% oznacza, że powietrze jest w pełni nasycone parą wodną a dalszy wzrost zawartości pary wodnej powoduje kondesacji pary wodnej powodując powstawanie mgły lub chmury. Jednak przy wilgotności względnej 100% powietrze może zawierać różną ilość pary wodnej. Im wyższa temperatura tym wyższa zawartość pary wodnej i odwrotnie. Widzimy, więc, że wilgotność względna nie jest najlepszym wskaźnikiem zawartości pary wodnej w powietrzu. Alternatywną wielkością fizyczną jest całkowita zawartość pary wodnej w pionowej kolumnie atmosfery. Określa ona jak sama nazwa wskazuje jak dużo pary wodnej znajduje się naszymi głowami. Wielkość tę wyraża się w [g/cm 2 ] lub w [cm] skondensowanej wody. Średnia wartość tej wielkości w Polsce waha się pomiędzy 1 a 2 cm, przy czym zimą jest bardzo mała (często po niżej 0.5 cm) zaś latem wysoka (może sięgać 4 cm. Wartości te pokazują, że zawartość pary wodnej w atmosferze jest niewielka w porównaniu do innych gazów. Mimo to 1

pełni ona bardzo ważną rolę. Podobnie przedstawia się z ozonem gdyż jego zawartość sięga jedynie ok. 0.3 cm a mimo tego skutecznie chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. Zawartość pary wodnej w atmosferze jest też pewnym wskaźnikiem sum opadów. Skoro mamy średnio ok. 1-2 cm pary wodnej tyle też maksymalnie może wypaść wody z chmur. W pewnych okolicznościach sumy opadów są znacznie większe, bo powietrze przemieszcza się. W pewnych obszarach opadów w danym okresie nie ma za to są w innym i to istotnie większe niż wskazywałaby na to zawartość pary wodnej. Całkowita zawartość pary wodnej jest wielkością istotną z punku widzenia promieniowania słonecznego oraz promieniowania ziemskiego. W pierwszym przypadku para wodna osłabia ilość energii dochodzącej do powierzchni ziemi, zaś w drugim skutecznie obniża ucieczkę promieniowania ziemskiego w przestrzeń kosmiczną (zwiększa efekt cieplarniany). Więcej na ten temat w opisie do ćwiczenia o efekcie cieplarnianym. Zawartość pary wodnej jest również istotna z punktu widzenia własności fizycznych zanieczyszczeń powietrza. Duża część aerozoli jest higroskopijna co oznacza, że para wodna kondensuje na nich nawet przy niskiej wilgotności względnej. Pojawiająca się na aerozolu warstwa wody zmienia ich własności fizyczne. Z tego powodu pomiary aerozoli prowadzi się równolegle z pomiarami zawartości pary wodnej z pionowej kolumnie powietrza. Zmienność czasoprzestrzenna zawartości pary wodnej jest bardzo duża. Z tego powodu istotne znaczenie ma monitoring tej wielkości. W niewielu stacjach pomiarowych w Polsce wykonuje się tego typu pomiary, przez co proponowane obserwacje mają istotne znaczenie dla monitoringu atmosferycznego. 2. Przyrządy pomiarowe Przyrządem, który będzie wykorzystany podczas obserwacji jest pirometr. Przyrząd ten służy do bezdotykowego pomiaru temperatury. Pirometr mierzą ilość (natężenie) energii emitowanej przez ciała w określonej jednostce czasu poprzez pomiar temperatury elementu, na który pada promieniowanie termiczne (termoparę). Obecnie pirometry coraz częściej stosuje się do pomiaru temperatury ciał fizycznych np. pirometr lekarski służy do pomiaru temperatury ciała człowieka czy temperatury przygotowywanych posiłków. 2

Rys.1 PIR882-C Pirometr Compact Stosowany będzie pirometr kompaktowy PIR 882C (widoczny na zdjęciu) jednak doświadczenie może być przeprowadzone dowolnym pirometrem, którego zakres temperatury jest, co najmniej w przedziale od -50 do 50 C. Przyrząd charakteryzuje się prostym sposobem obsługi oraz nowoczesną, ergonomiczną obudową. Wyposażony jest w celownik laserowy pozwalający na precyzyjne określenie punktu pomiarowego. Posiada funkcje podświetlenia wyświetlacza oraz zatrzymania wyniku pomiaru (Data Hold). 3. Przeprowadzenie obserwacji Pomiar przeprowadzamy jedynie, gdy okolice zenitu pozbawione są chmur. Przebieg procedury pomiarowej: 1. Skieruj pirometr w kierunku zenitu 2. Naciśnij czerwony przycisk 3. Sprawdź czy jednostkami temperatury są stopnie Celsiusa, jeśli nie to naciśnij przycisk o C. 4. W celu wykonania pomiary temperatury naciśnij i trzymaj czerwony przycisk. W czasie pomiaru na wyświetlaczu pojawia się napis SCAN. Wyniki są odświeżane 2.5 razy na sekundę. 5. Przez 5 sekund obserwuj wskazania przyrządu i oszacuj wartość średnią temperatury. 6. Po zakończeniu pomiaru (zwolnieniu czerwonego przycisku) przyrząd zapamiętuje ostatnią wartość i wyświetla napis HOLD. 7. Przyrząd wyłącza się automatycznie. 8. Punkty 4-5 powtórz 5 razy. 9. Raz w miesiącu sprawdź stan baterii poprzez odłączenie baterii i podłączenie jej do miernika uniwersalnego. Jeśli napięcie jest mniejsze niż 8 V wymień baterie na nową. 3

Uwaga: Nigdy nie kieruj przyrządu w kierunku słońca Dodatkowo w czasie pomiarów mierzymy temperaturę powietrza. W tym celu korzystamy z termometru zaokiennego lub termometru w klatce meteorologicznej, (jeśli takową posiadamy). Wyznaczenie całkowitej zawartości pary wodnej na podstawie pomiarów temperatury zenitu nieboskłonu wymaga dość skomplikowanych obliczeń, które będą wykonane automatycznie na serwerze projektu. Zależność te obrazuje poniższy wykres. Na osi x przedstawiono temperaturę zenitu, zaś na osi y całkowitą zawartość pary wodnej w cm. Im niższa temperatura tym mniejsza zawartość pary wodnej. Aby to wyjaśnić należy uświadomić sobie, że najwięcej pary wodnej jest w dolnej atmosferze. Podczas wysokiej zawartości pary wodnej promieniowanie nie może przenikać przez wilgotne warstw atmosfery stąd też przyrząd rejestruje temperaturę niskich (ciepłych) warstw atmosfery. W przypadku suchego powietrza do przyrządu dociera również promieniowanie z wysokich (zimnych) poziomów atmosfery. Tym samy wartość temperatury w tym przypadku jest niska. Rys.2 Zależność całkowitej zawartości pary wodnej w [cm] od temperatury nieboskłonu w zenicie. 4

4. Protokół wyników Wypełnij tabele wpisując datę pomiaru, godzinę w czasie uniwersalnym (odjąć 2 godziny dla czasu letniego lub odjąć 1 godzinę dla czasu zimowego), temperaturę powietrza mierzona zwykłym termometrem oraz wyniki kolejnych pięciu pomiarów pirometrem. W ostatniej kolumnie oblicz wartość średnią pomiarów pirometrem z dokładnością do jednego miejsca po przecinku. W celu wyznaczenia zawartości pary wodnej korzystamy z serwera gdzie wpisujemy wyniki pomiarów a program automatycznie poda nam wynik i zapisze dane obserwacyjne. data godzina [UTC] temperatura powietrza [ C] Temperatura w kolejnych pomiarach [ C] I II III IV V średnia 5. Analiza wyników Na podstawie wielu obserwacji odpowiedz na pytanie czy istnieje zależność pomiędzy temperaturą powietrza a zawartością pary wodnej w atmosferze? Czy widoczne są jakieś różnice w zawartości pary wodnej w zależności od kierunku wiatru? 6. Literatura [1] Forrest M. Mims III,Lin Hartung Chambers, and David R. Brooks, 2011: Measuring Total Column Water Vapor by Pointing an Infrared Thermometer at the Sky. Bulletin of the American Meteorological Society, 2011, 1311-1320. [2] Maghrabi, A., and R. Clay, 2010: Precipitable water vapour estimation on the basis of sky temperatures measured by a single-pixel IR detector and screen temperatures under clear skies. Meteor. Appl., 17, 279 286. 5