Sieć posterunków hydrologiczno

Meteorologia i
klimatologia leśna
• Prowadzący:
dr Wojciech Ożga
dr Longina Chojnacka –Ożga
Kontakt :
[email protected]
[email protected]
Katedra Hodowli Lasu pok. 52a lub 55
Literatura:
•
•
•
•
Bednarek A., Huculak W., Makowiec M.: Materiały do
ćwiczeń z meteorologii i klimatologii leśnej; Wyd. SGGW
Łykowski B., Madany R.: Materiały do ćwiczeń z
agrometeorologii, Wyd. SGGW
Koźmiński Cz., Michalska B.: Ćwiczenia z
agrometeorologii, Wyd PWN
Kossowska-Cezak U., Martyn D., Olszewski K.,
Lembowicz M.: Meteorologia i klimatologia. Pomiary,
obserwacje, opracowania; Wyd.PWN
Warunki zaliczenia:
 Kolokwium końcowe: - pyt. otwarte
ćwiczenia(2 pyt.) + wykłady (3 pyt.)
 Sprawozdania - dwa


1- klimat Polski
2- klimat lasu
 Obecność na ćwiczeniach
Sposoby pozyskiwania
informacji o pogodzie i klimacie
1. Bezpośrednie:
 Pomiary instrumentalne
 Obserwacje wizualne – np
zachmurzenie, ocena zjawisk
hydrometeorologicznych
(błąd subiektywny)
2. Pośrednie:

kroniki

badania geologiczne –
np. badania rdzeni lodowych (rdzenie
lodowe z Antarktydy i Grenlandii
zawierają bardzo wyraźny zapis zmian
klimatu ostatnich setek tysięcy lat.
Rekordowy rdzeń lodowy z
Antarktydy o długości 3 kilometrów,
sięga 740 000 lat wstecz.


badania palinologiczne- badania
pyłków oraz pozostałości roślinnych i
zwierzęcych w osadach jezior i
oceanów.Dokonuje się analizy
wywiertów zawierających te szczątki
organiczne. Niektóre rośliny preferują
określone temperatury, a znalezienie
ich pyłków informuje nas o klimacie
miejsca.
badania dendroklimatologiczne
Rys historyczny obserwacji meteorologicznych
1.Pierwsze przyrządy:
- deszczomierze I w.;
- barometry i termometry –XVII w.
2. Sieci obserwacyjne:
- Najstarsza sieć – florentyńska (1654 ) , obejmowała 11 stacji w
tym Warszawę
- Państwowe sieci stacji meteorologicznych – XIX w., początek
współpracy międzynarodowej w dziedzinie meteorologii i
klimatologii
3. Obecnie-
Światowa Organizacja Meteorologiczna –WMOkoordynacja pomiarów meteorologicznych na
całym świecie
Organizacja sieci meteorologicznej
w Polsce
Instytut
Meteorologii
i Gospodarki
Wodnej
Instytut Meteorologii
i Gospodarki Wodnej
Państwowa Służba Hydrologiczno-Meteorologiczna
HydrologicznoMeteorologiczna
Służba PomiarowoObserwacyjna
Służba Prognoz
Meteorologicznych
Służba Prognoz
Hydrologicznych
Państwowa Służba Hydrologiczno-Meteorologiczna
System
pomiarowoobserwacyjny
System
przesyłania
danych
Stacje synoptyczne
Stacje klimatologiczne
Posterunki meteorologiczne
Stacje opadowe V rzędu
System
przetwarzania
danych
System
dystrybucji
danych i
produktów
Sieć stacji synoptycznych
62 stacje synoptyczne:
 I rzędu –
całodobowe pomiary i obserwacje przy wykorzystaniu
aparatury standardowej i automatycznej oraz uzupełniające
je obserwacje wizualne;
 II rzędu –
całodobowe pomiary przy wykorzystaniu aparatury
automatycznej i w miarę potrzeb uzupełniające je
obserwacje wizualne (przez 8 do 12 godzin dziennie)
•
•
•
Dane przekazywane w tzw. trybie operacyjnym w postaci klucza SYNOP
(wykorzystywane bieżąco w prognozowaniu pogody)
Stacje wyposażone są w aparaturę automatyczną (I i II rząd) i
nieautomatyczną (I rząd)
całodobowa obsługa etatowa na stacjach I rzędu
Przykład depeszy
AAXX 23181 12375 32960 51601 10107 20101 30006 40135 55001 60002 80002 333 10154 20102 93000 =
W trybie godzinowym wykonywane, rejestrowane i przekazywane są wyniki
następujących pomiarów i obserwacji:
- ciśnienie atmosferyczne,
- temperatura powietrza,
- temperatura powietrza przy powierzchni gruntu,
- wilgotność powietrza,
- prędkość i kierunek wiatru,
- wysokość opadu atmosferycznego,
- stan gruntu,
- wielkości pokrycia terenu śniegiem,
- grubość pokrywy śnieżnej,
- grubość warstwy śniegu świeżo spadłego,
- gatunek śniegu oraz ukształtowanie pokrywy śnieżnej,
- zawartość wody w śniegu,
- widzialność pozioma,
- wysokość podstawy chmur,
- stopień zachmurzenia i postać chmur,
- występowanie zjawisk atmosferycznych.
Sieć posterunków
hydrologiczno-meteorologicznych
Lp.
Stacje i posterunki
1 III rząd – stacje klimatologiczne
2 IV rząd – posterunki meteorologiczne
3 V rząd – posterunki opadowe
Razem
Razem
209
982
1191
Sieć posterunków
hydrologiczno-meteorologicznych
III rząd – stacje klimatologiczne
IV rząd – posterunki klimatologiczne
- Stacje wyposażone w aparaturę automatyczną oraz mogą być obsługiwane
przez obserwatora (obsługa etatowa lub obserwator ryczałtowy)
- dane przekazywane w trybie operacyjnym
- w trybie godzinowym wykonywane, rejestrowane i przekazywane są dane:
- temperatura powietrza,
- temperatura powietrza przy powierzchni gruntu,
- wilgotność powietrza,
- prędkość i kierunek wiatru,
- wysokość opadu ciekłego,
•
W przypadku, gdy na stacji zatrudniony jest obserwator, w
trybie terminowym wykonywane są uzupełniające pomiary:
- temperatura powietrza,
- temperatura powietrza przy powierzchni gruntu,
- wilgotność powietrza,
- prędkość i kierunek wiatru,
- wysokość opadu atmosferycznego,
- stan gruntu,
- wielkości pokrycia terenu śniegiem,
- grubość pokrywy śnieżnej,
- grubość warstwy śniegu świeżo spadłego,
- gatunek śniegu,
- zawartość wody w śniegu,
- zachmurzenie,
- występowanie zjawisk atmosferycznych.
Sieć posterunków
hydrologiczno-meteorologicznych
V rząd – posterunki opadowe
V rząd – posterunki opadowe
 Aparatura automatyczna – notowanie wyników w trybie godzinowym
W przypadku zatrudnienia obserwatora ryczałtowego, w trybie terminowym
wykonywane są pomiary w zakresie:
- wysokość opadu atmosferycznego,
- stopień pokrycia terenu śniegiem,
- grubość pokrywy śnieżnej,
- grubość warstwy śniegu świeżo spadłego,
-gatunek śniegu i ukształtowanie pokrywy śnieżnej.
Suma dobowa opadu zapisywana jest o godz. 6.00 (UTC) ale pod datą dnia
poprzedniego
Wyniki pomiarów i obserwacji wykonywanych na stacjach meteorologicznych
gromadzone są w komputerowej Centralnej Bazie Danych Historycznych (CBDH),
utrzymywanej w Wydziale Baz Danych (WBD), stanowiącym część Centrum
Hydrologiczno-Meteorologicznej Służby Pomiarowo-Obserwacyjnej (CHMSPO).
Dane są przechowywane bez określenia daty ważności tzn. wieczyście.
Centralna Baza Danych Historycznych:
- Baza Danych Meteorologicznych
- Baza Danych Hydrologicznych
W obu bazach cząstkowych:
- zbiór słownikowy zawierający podstawowe informacje o stacjach pomiarowych
- zbiory zawierające tabele z danymi
Sieć posterunków hydrologiczno-meteorologicznych (z funkcją
telemetryczną) – posterunek meteorologiczny
Sieć posterunków hydrologiczno-meteorologicznych (z funkcją
telemetryczną) – posterunek meteorologiczny
Czujniki
Dataloger
Retransmiter
Radiomodem
Sieć posterunków hydrologiczno-meteorologicznych (z funkcją
telemetryczną) – posterunek opadowy
Sieć posterunków hydrologiczno-meteorologicznych
(z funkcją telemetryczną) – posterunek opadowy
Dataloger
Modem GPRS
Radiomodem
Retransmiter
Czujniki
Sieć
radarów
meteorologicznych
POLRAD
RĘBIECHOWO
ŚWIDWIN
POZNAŃ
LEGIONOWO
PASTEWNIK
BRZUCHANIA
RAMŻA
RZESZÓW
Mapa Polski z siecią radarów meteorologicznych POLRAD (8)
Sieć wykrywania lokalizacji
wyładowań atmosferycznych
PERUN
System PERUN wykrywa i podaje miejsce wystąpienia
wyładowań, określa typ wyładowania (doziemne, chmurowe)
oraz najważniejsze parametry elektryczne wyładowania, takie
jak np. prąd w kanale wyładowania, polarność wyładowania
doziemnego (dodatnie lub ujemne) i inne parametry związane
z charakterystyką wykrytego sygnału.
OLSZTYN
GORZÓW
BIAŁYSTOK
TORUŃ
WARSZAWA
KALISZ
CZĘSTOCHOWA
WŁODAWA
SANDOMIERZ
Mapa Polski z siecią wykrywania i lokalizacji wyładowań atmosferycznych PERUN
Sieć pomiarów aerologicznych
Pomiary aerologiczne - pionowy sondaż atmosfery do
wysokości 30-40 kilometrów.
ŁEBA
LEGIONOWO
WROCŁAW
Mapa Polski ze stacjami aerologicznymi
Stacja odbioru danych satelitarnych
Stacja odbioru danych satelitarnych odbiera dane z satelitów
NOAA i EUMETSAT. Stacja ta jest zainstalowana w Krakowie.
Meteorologia nie może się obecnie obejść bez
wielkoobszarowych zdjęć satelitarnych. To na nich
widać
skupiska
chmur
i
kierunek
ich
przemieszczania się, a analizując zdjęcie po zdjęciu
poznajemy czas ich przemieszczania się.
Anteny do odbioru
zdjęć z satelitów
METEOSAT i NOAA
Antena do odbioru zdjęć z satelity MSG
Stacje specjalne:
1. Agrometeorologiczne
2. Biometeorologiczne
3. Fenologiczne
4. Drogowe
5. Naukowe
(badawcze np. leśne, miejskie)
Miejsce obserwacji meteorologicznych –
stacja meteorologiczna
Lokalizacja stacji:
- stacja musi być reprezentatywna dla obszaru, którego warunki
klimatyczne ma charakteryzować.
Podstawowe wymagania:
-
Teren otwarty, oddalony od przeszkód terenowych ( budynków, wysokich
drzew i innych przedmiotów utrudniających wymianę powietrza)
Teren wyrównany, porośnięty trawą (systematycznie koszoną)
Miejsce obserwacji – ogródek meteorologiczny
Ogródek meteorologiczny
Położenie ogródka
• w odległości 30 m od ogródka nie mogą znajdować się
żadne budowle, drzewa, krzewy oraz uprawy sztucznie
zraszane;
• w odległości ponad 30 m od ogródka mogą stać małe
pojedyncze obiekty np. parterowy dom czy drzewo, jednak
ta odległość nie może być mniejsza niż 10-cio krotna ich
wysokość;
• w odległości ponad 100 m od ogródka może być luźna
zabudowa i małe grupy drzew
• w odległości ponad 300 m od ogródka mogą znajdować się
zwarte zespoły drzew (sady i parki);
• w odległości co najmniej 500 m od ogródka mogą stać już
wielopiętrowe bloki mieszkalne.
Tradycyjne przyrządy meteorologiczne a
nowe systemy pomiarowe
• Lata 90-te to początek szerokich zmian przyrządów
pomiarowych używanych w meteorologii i klimatologii.
• Stare przyrządy „analogowe” zostają zastępowane
elektronicznymi, pojawiają się automatyczne stacje
meteorologiczne.
• Rozwijane są całe systemy pomiarowe obejmujące
kompleksowe pomiary atmosferyczne
• Zmieniają się standardy co szczególnie z punktu widzenia
klimatologii jest niekorzystne.
• Pojawia się problem porównywalności starych i nowych
przyrządów pomiarowych. Przyrządy te najczęściej mają inne
charakterystyki co może mieć potencjalne znacznie dla badań
klimatycznych
Przyrządy na stacji meteorologicznej
• Ogródek meteorologicznyprzyrządy podstawowe
Klatka meteorologiczna
Ma za zadanie:
Ustabilizować przepływ powietrza w koło przyrządów
znajdujących się w środku
Minimalizować efekty promieniowania słonecznego
Chronić przyrządy przed opadami atmosfer., wiatrem
Budowa:
Drewniana klatka o budowie żaluzjowej, pomalowana
na biało. Budowa żaluzjowa umożliwia swobodny przepływ
powietrza. Drzwiczki klatki od strony północnej co
minimalizuje dostęp promieniowania słonecznego w czasie
wykonywania obserwacji
Klatka ustawiona jest tak, aby czujniki przyrządów
znajdowały się na wysokości 2 m n.p.g
Wewnątrz klatki –
przyrządy do pomiaru temperatury powietrza
i wilgotności powietrza
- dwa termometry zwykłe ("suchy" i "zwilżony„)
- termometry ekstremalne : maksymalny i minimalny
- czujnik temperatury i wilgotności - Vaisala
Termometry: suchy i zwilżony
Termometry ekstremalne
Czujniki do pomiaru temperatury powietrza i
wilgotności powietrza
Poletko glebowe
•
•
Obszar 2x4 m , nie porośnięte żadną roślinnością,
Pomiar temperatury gruntu na głębokościach:
1cm - termometr zwykły
5, 10, 20, 50 cm – termometry kolankowe
100 cm – termometr wyciągowy
• Pomiar temperatury powietrza nad gruntem – 5 cm nad gruntem
(termometr minimalny)
Termometr przygruntowy
5 cm n.p.g
Deszczomierz Hellmanna
tradycyjny i rejestrujacy
• Powierzchnia wlotu
deszczomierzy wynosi 200 cm2.
Wloty są umieszczone na
wysokości 1 m nad gruntem.
Deszczomierze służą do pomiaru
ilości spadłego opadu (deszczu,
śniegu, mżawki i innych).
Deszczomierz Hellmanna jest
obsługiwany przez obserwatora, a
deszczomierz rejestrujący
(czujnik MAWS) mierzy opad z
dokładnością do 0,1 mm.
Pluwiograf pływakowy
• Powierzchnia otworu
wlotowego 200 cm2
• Pojemność komory
pływakowej 200 cm3 co
odpowiada 10 mm opadu.
Umieszczony jest w niej
pływak z ramieniem
piórka które rejestruje na
nawiniętym na bębnie
papierze zmianę ilości
opadów
Detektor opadów
Wiatromierz
• Umieszczony na
maszcie 10 m
n.p.g
Heliograf Campbella-Stokesa
•
•
do pomiaru czasu usłonecznienia.
Zasada działania -wykorzystanie efektu
cieplnego lub fotochemicznego
wywoływanego przez promieniowanie
słoneczne.
Budowa: szklana kula pełniąca funkcję
soczewki, która skupia promienie sł. na
pasku papieru (są one zróżnicowane w
zależności od pory roku - najdłuższy i
najniżej położony pasek letni, pasek
średni wiosenno-jesienny i najwyżej
wkładany oraz najkrótszy pasek
zimowy). Promienie wypalają ślad,
którego długość określa czas operowania
Słońca z dokładnością do 6 minut (1/10
godziny).
• Aparatura dodatkowa –
głównie na stacjach synoptycznych
Czujnik do pomiaru usłonecznienia
• Urządzenie do
automatycznego
pomiaru dobowej
sumy usłonecznienia
- Vaisala
Pomiar polega na
zliczaniu czasu
występowania
bezpośredniego
promieniowania
przekraczającego
120 W/m2. Czujnik
MAWS.
Urządzenie do pomiaru całkowitego
promieniowania słonecznego i bilansu
radiacyjnego
•
Pyranometry MollaGorczyńskiego promieniowanie całkowite,
• pyranometr Funka - bilans
radiacyjny.
• Ciągła i automatyczna
rejestracja promieniowania
Słońca i nieba.
Widzialnościomierz
Pomiar widzialności poziomej w
zakresie od 10 m do 50 km.
Czujnik MAWS - automatycznej
stacji meteorologicznej
odbiornik
nadajnik
Laserowy miernik podstawy chmur
Pomiar wysokości
podstawy chmur
niskich, do 2500 m.
Czujnik MAWS.