Задание Измерение высоты и плотности снежного покрова

Принадлежности: весовой снегомер, постоянная снегомерная рейка, установленная на метеоплощадке; переносная снегомерная рейка.

Порядок выполнения задания

1. Ознакомиться с устройством весового снегомера и подготовить его к наблюдениям (вынести из помещения, проверить равновесие с пустым цилиндром).

2. Определить высоту снежного покрова по постоянной снегомерной рейке, установленной на метеорологической площадке.

3. Выбрать участок ровного залегания снежного покрова и провести с помощью снегомера трехкратное измерение веса и высоты снежной пробы.

4. По полученным данным вычислить плотность снежного покрова

5. Результаты наблюдений и вычислений записать в виде таблицы 9.

Таблица 9

Высота снежного покрова по рейке, см	№ отсчетов по снегомеру, см	Высота снежного покрова по шкале снегомера, см	Число делений весов, n	Плот-ность снега, d, г/см3	Средняя величина плотности, г/см'

Контрольные вопросы

1. Какие требования предъявляются к выбору участков для наблюдений за высотой и плотностью снежного покрова?

2. Как вычисляют плотность снежного покрова по весовому снегомеру?

3. Каким образом можно подсчитать запас воды в снежном покрове?

Отчет по заданию должен содержать

1. Схему снегомера.

2. Результаты наблюдений, записанные по указанной выше форме.

Тема 10 Ветер

Ветром называется горизонтальное перемещение воздуха относительно земной поверхности. При определении скорости ветра в приземном слое воздуха в полевых условиях пользуются анемометрами. Чашечные и контактные анемометры применяются обычно при градиентных измерениях, необходимых для расчета турбулентных потоков тепла и влаги в нижнем слое атмосферы. С их помощью можно получить среднюю скорость ветра за нужный интервал времени.

Для получения характеристик ветра на метеорологических станциях в настоящее время применяют флюгер и дистанционные приборы – анеморумбометры. Наблюдения за ветром включают: а) измерение средней скорости ветра за промежуток времени 2 или 10 мин; б) определение максимального значения мгновенной скорости ветра в том же интервале времени (скорость ветра при порывах); в) определение среднего направления ветра за 2 мин.

Ручной чашечный анемометр

А немометры служат для измерения средней скорости ветра за определенный промежуток времени. По конструкции приемной части различают 2 вида анемометров: а) чашечные (с полушариями) – для измерения средней скорости ветра любого направления в пределах от 1 до 20 м/сек; б) крыльчатые – для измерения средней скорости направленного воздушного потока от 0,3 до 5 м/сек (в трубках и каналах вентиляционных систем).

Приемная часть ручного чашечного анемометра состоит из металлической крестовины, на концах которой укреплены четыре полых полушария, обращенных выпуклостями в одну сторону (рис. 14). Полушария защищены от механических повреждений специальной рамкой и насажены на ось. Ось в своей нижней части имеет винтовую нарезку, которой она соединяется с рядом шестеренок передающего механизма, заключенного в пластмассовый или металлический корпус. Счетный механизм имеет три циферблата. На одном из них (большом) нанесены деления от 0 до 100, на другом – сотни делений и на третьем – тысячи.

В нижней части футляра сбоку имеется арретир, с помощью которого первая шестеренка передающего механизма может быть отведена или соединена с червячной нарезкой оси. В первом случае вращение полушарий под влиянием ветра происходит вхолостую (счетчик отключен), во втором – оно передается на стрелки циферблатов (счетчик включен). По обе стороны арретира имеются два неподвижных кольца, которыми пользуются для включения счетчика при помощи шнурка в тех случаях, когда анемометр находится высоко и до арретира нельзя достать рукой. Шнурок привязывают к концу арретира серединой, а концы его продевают через неподвижные кольца. Снизу под корпусом имеется стержень с винтовой нарезкой для установки анемометра на деревянном шесте в вертикальном положении.

Наблюдения по анемометру проводятся следующим образом: наблюдатель становится лицом к ветру и устанавливает анемометр на заданной высоте так, чтобы шкала была обращена в подветренную сторону, а плоскость циферблата располагалась перпендикулярно к направлению ветра. Затем необходимо записать показания всех стрелок (начальный отсчет). После этого включают счетчик анемометра, поставив арретир в верхнее положение, и одновременно пускают в ход секундомер на определенный промежуток времени (1, 2 и т.д. мин). По истечении срока выключают прибор и секундомер, записывают конечный отсчет.

Обработка наблюдений. Вычтя из конечного отсчета N_к начальный N_H и разделив разность на число секунд t_сек, получаем число делений в секунду:

К каждому экземпляру анемометра прилагается сертификат в виде переводной таблицы или графика, по которым, зная число делений в с, можно определить скорость ветра в м/с. Если Vдел/с не равно целому числу, проводят десятичную интерполяцию.

Таблица 10

Пример: Анемометр № 28652

Выписка из сертификата		Данные наблюдений
Число делений/с	Скорость, м/сек	Начальный отсчет	2630
1	1,2	Конечный отсчет	3728
2	2,1	Экспозиция (с)	600
3	3,0

Обработка результатов: разность отсчетов =1098; число делений/с = 1,8.

Из сертификата находим, что 1 дел/с соответствует скорости 1,2 м/с, а 2 – 2,1 м/с. Следовательно, на разность 2 и 1 делений приходится разность скоростей 0,9 м/с, а на 0,1 – 0,09 м/с. Тогда 0,8 дел/с будет соответствовать разности скорости 0,72 м/с. Таким образом, измеренная скорость ветра равна 1,2+0,7=1,9 м/с.

Флюгер

Флюгер имеет следующее устройство (рис. 15). На стальной вертикальный стержень (1), заостренный сверху, надета металлическая трубка (2), закрытая сверху. Трубка опирается на острие стержня и свободно вращается вокруг него. На нижнюю часть трубки насажена флюгарка, состоящая из двух лопастей (3), расходящихся под углом 22°, и противовеса (4) в виде металлического шара, укрепленного на горизонтальном стержне. Под действием ветра флюгарка устанавливается так, что противовес указывает, откуда направлен воздушный поток. Для определения направления ветра в румбах на основном неподвижном вертикальном стержне (1) с помощью специальной муфты (5) прикреплены 8 металлических прутьев, ориентированных по странам света. На одном из них укрепляется буква N, направленная на север. На метеорологических станциях направление ветра определяют по 16 румбам, при этом оценивается положение флюгарки и между с межными металлическими прутьями.

Для измерения скорости ветра на верхней части вращающейся трубки укреплена рама со свободно подвешенной доской (6) – указателем скорости ветра. Она представляет собой прямоугольною металлическую пластинку размером и весом 200 г (легкая доска) или 800 г (тяжелая доска). Флюгарка, располагаясь по ветру, всегда ставит доску-указатель пер-пендикулярно воздушному потоку. Под действием давления ветра доска отклоняется от вертикального положения. Для количественной оценки величины отклонения доски служит дуга (7) с 8 штифтами (с нумерацией от «0» до «7»), каждому из которых соответствует определенная скорость ветра (табл. 6). С помощью легкой доски можно измерять скорости ветра до 20 м/с, с помощью тяжелой – до 40 м/с.

Таблица 11

Определение скорости ветра (м/сек) по отклонению доски флюгера

Доска	Положение доски у штифта
	0	0-1	1	1-2	2	2-3	3	3-4	4	4-5	5	5-6	6	6-7	7
Легкая	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	12	14	17	20
Тяжелая	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20	24	28	34	40

Флюгер устанавливается строго вертикально на деревянном столбе или металлической мачте высотой 10–12 м от поверхности земли. От высоких предметов (зданий, деревьев) флюгер должен быть отнесен на расстояние, равное 10-кратной высоте этих предметов. Для того чтобы определить направление ветра по флюгеру, необходимо подойти к основанию столба, на котором он установлен, стать под указателем направления и, наблюдая за колебаниями флюгарки в течение 2 мин, определить ее среднее положение по отношению к указателям сторон горизонта. Наблюдая за качанием доски в течение 2 мин, нужно определить ее среднее положение по отношению к штифтам. В книжке КМ-1 необходимо записать направление ветра и номер штифта, около которого (или между которым) наблюдалось среднее положение доски. Рядом в скобках записывается скорость ветра в м/с, полученная по таблице 11.

	ССЗ 1–2 л – 3 м/с
Флюгер
	ВЮВ 3–4 т– 14 м/с

В первом случае наблюдения проводились по флюгеру с легкой доской, во втором – с тяжелой.

Х арактеристика ветра по направлению и скорости определяется визуально. Направление ветра считают постоянным в том случае, если за время наблюдений противовес колеблется в пределах одного румба; в противном случае ветер характеризуют как меняющийся. По скорости ветер называют ровным, если доска колеблется в течение 2 мин около одного штифта или между двумя соседними штифтами. Если диапазон колебаний больше двух штифтов, ветер называют порывистым, при этом скорость резко меняется, возрастая до некоторого максимума и затем уменьшаясь.