Прилади для вимірювання атмосферних опадів

Лабораторне заняття №9

Види і типи атмосферних опадів. Методи і прилади для вимірювання опадів,

Спостереження, обробка матеріалів спостережень. Сніговий покрив, спостереження, методи і прилади вимірювань

Мета роботи: О знайомлення з видами і типами атмосферних опадів, приладами та методикою вимірювання атмосферних опадів, обробки матеріалів спостережень і реєстрації. Вивчити принцип роботи і конструкцію приладів для вимірювання висоти снігового покриву, його щільності, правил проведення спостережень. Засвоїти порядок визначення запасів води у снігу і проведення снігомірних зйомок.

Атмосферними опадами або просто опадами називають усі види води в її рідкому або твердому стані, які отримує земна поверхня із атмосфери.

Кількість опадів визначають за товщиною шару води (мм), який міг би утворитися на земній поверхні, коли б опади не випаровувались, не стікали і не просочувались углиб ґрунту.

Окрім кількості, атмосферні опади характеризують за їх інтенсивністю, та запасами води, які надійшли на одиницю площі земельної ділянки.

 

W_o=10Q_n, (9.1)

 

де W_o – запаси води, що надійшли з опадами, м³/га;

Q_n – кількість опадів, мм;

10 – перевідний коефіцієнт.

Таким чином 1 мм=10 м³/га; 1 мм = 1 л води на 1 м² або 10 т на га.

Важливою характеристикою опадів є тривалість їх випадання і інтенсивність, тобто кількість опадів (мм шару води), які випали за одиницю часу (за хвилину, або годину).

На метеорологічних станціях здійснюються спостереження за всіма видами опадів. Спостереження над атмосферними опадами складаються з визначення виду опадів (рідкі або тверді опади), їх інтенсивності, реєстрації часу їх випадання і визначенні кількості випадаючих опадів.

Опади, які випадають на землю із хмар, поділяються на 3 типа: облогові, ливньові і мрякові.

Облогові опади характеризуються безперервним або з короткими переривами випадінням впродовж тривалого проміжку часу без різких коливань в іх інтенсивності.

Ливньові опади відрізняються раптовістю їх початку і закінчення, різкими коливаннями інтенсивності і короткочасністю найбільш інтенсивної частині їх випадання.

Мрякові опади уявляють собою випадання багаточисленних і, разом з тим, дуже дрібних крапель води або дуже дрібних снігових крупинок.

У кожному з указаних типів розрізняють тверді і рідкі опади. До твердих опадів належать: облоговий сніх, ливньовий сніг, облоговий мокрий сніг, ливньовий мокрий сніг, снігова крупа, снігові зерні, льодова крупа, град, льодовий дощ. Рідкими опадами є: облоговий дощ, ливньовий дош, мряка, рясні тумани і роси.

Товщину шару опадів визначають з точністю до 0,1 мм.

Прилади для вимірювання атмосферних опадів

Для вимірювання використовують такі основні прилади:

- опадомір Третьякова – для вимірювання кількості рідких і твердих опадів, які випали за деякий проміжок часу. Прилад стаціонарний, застосовується на гідрометеостанціях та метеопостах;

- дощомір польовий – для вимірювання рідких опадів в польових (експедиційних) умовах;

- плювіограф – для безперервної реєстрації рідких атмосферних опадів в стаціонарних умовах;

Опадомір Третьякова. Повний комплект опадоміра складається із 2 металевих відер, кришки, тагана, чотирьох укосин, кільцевого прута для підвішування планок захисту, 16 планок захисту ланцюжка для їх скріплення і вимірювального стакану (рис. 1-3)

Відро опадоміра має форму циліндру, діаметром 159,5 мм. Приймальна площа відра – 200 см², висота відра – 40 см. Всередині відра впаяна діафрагма 3 (рис. 2), яка має форму зрізаного конусу з отвором для стоку. Для зменшення випаровування опадів із відра у літній час отвір діафрагми прикривається пробкою-воронкою. З зовнішнього боку до відра припаяний носик 8 для зливу

 

зібраних опадів. Носик закривається ковпачком 9, прикріпленим на ланцюжку 10, припаяному до відра. Відро ставиться у таган на лапки, приклепані з внутрішнього боку ніжок.

Захист опадоміру складається із 16 планок 6, які мають форму рівнобедреної трапеції, зігнутих по спеціальному шаблону під кутом 70^°. Верхні кінці планок відігнуті назовні і в зібраному виді знаходяться в одній горизонтальній площині. Планки мають вирубку з вушками, крізь котрі проходить кільцевий прут, укріплений, у свою чергу, на укосинах 2. Планки розташовані на рівній відстані одне від одного і угорі і внизу стягнуті між собою відрізками ланцюжка 7.

Мірний стакан опадоміру призначений для вимірювання опадів, що потрапили у відро. Має 100 поділок. Ціна кожної поділки – 2 см³. При приймальній площі відра у 200 см² така величина поділки стакана відповідає шару води в 0,1мм.

Встановлення опадоміру. Опадомір встановлюється на метеомайданчику на дерев’яному стовпі або спеціальній металевій підставці, висотою 1,6м таким чином, щоб приймальна поверхня приладу знаходилась на висоті 2 м від поверхні землі і була суворо горизонтальна. Діаметр стовпа повинен дорівнювати відстані між ніжками тагана – 16-17 см. З північного боку опадоміру встановлюються металеві або дерев’яні східці. Правильно зібраний опадомір повинен відповідати таким вимогам:

- планковий захист опадоміру повинен уявляти собою конус з кутом його схилу 70^° до горизонту;

- верхні зігнуті кінці планок захисту повинні знаходитися у горизонтальній площині і на одному рівні з верхнім краєм опадомірного відра, встановленого в тагані;

- при вітрі планки захисту повинні вільно коливатися, повертаючись у початкове положення;

- відро для збору опадів повинно без зусиль вставлятися у таган і вийматися із нього.

Догляд за опадоміром. Не рідше 2 разів на місяць (1-го і 15-го числа кожного місяця) слід промивати опадозбірні відра гарячою водою і перевіряти їх на протікання.

Вимірювання по опадоміру. Кількість опадів вимірюється постійно впродовж всього року щоденно в установлені строки по міжнародному скоординованому часу: 0, 6, 12, 18 год. Якщо навіть випадання опадів не спостерігалось спостерігачем, що може мати місце, особливо вночі. На метеорологічних постах спостереження за опадами проводять 2 рази на добу у 8 і 20 годин місцевого часу. Вимірювання кількості опадів проводиться у наступному порядку: для вимірювання кількості випадаючих опадів спостерігач бере опадомірне відро, закриває його кришкою, відносить його до місця встановлення опадоміру і заміняє ним відро, встановлене в опадомірі, при цьому перекладаючи кришку на зняте відро. Носик відра повинен бути закритий ковпачком.

При наявності рідких опадів їх кількість вимірюється відразу після приходу спостерігача в будівлю метеостанції. З цією метою, знявши ковпачок з носику, обережно виливають через нього воду із відра у мірний стакан, притримуючи відро над стаканом до того часу, доки вода не перестане капати із носику. Опадомірний стакан з водою, вилитою із опадозбірного відра, ставиться на рівну горизонтальну поверхню. Він має 100 поділок, ціна кожної поділки – 2 см³. При приймальній площі відра у 200 см² така величина поділки стакана відповідає шару води в 0,1мм. При вимірюванні твердих опадів необхідно щоб вони розтали і потім вимірювати їх як рідкі опади або їх кількість визначають зважуванням. Для переводу кількості опадів, виміряних у поділках стакану в мм необхідно кількість поділок вимірювального стакану розділити на 10. При кожному вимірюванні опадів вводиться поправка на змочування опадомірного відра, яка визначається наступним чином:

а) рідкі або змішані опади, а також опади від паморозі, ожеледиці або туману:

- якщо виміряно 0,5 і більше поділок стакану, то до виміряної суми слід прибавляти 0,3 мм;

- якщо в опадомірному стакані при вимірюванні визначилося менше половини поділки і записано в книжці 0 поділок, то до цієї величини необхідно прибавити 0,1 мм;

- якщо випадання опадів не спостерігалося і у термін вимірювання їх у відрі не було, то у таких випадках поправка на змочування не вводиться.

б) тверді опади:

- якщо виміряно 0,5 і більш поділок стакану, то до виміряної суми слід прибавити 0,1 мм;

- у всіх інших випадках поправка на змочування для твердих опадів не вводиться.

- якщо між строками спостерігалося почергове випадіння рідких і твердих або змішаних опадів, то поправка на змочування вводиться таким чином, якщо б це були рідкі опади.

Результати вимірювання опадів записуються у книжку КМ-1, а потім зводяться у таблицю ТСХ-1.

Приклад: 12 березня у 7 год було виміряно 17 поділок стакану, а в 19 год – 38 поділок стакану. У місячну таблицю за 12 березня записують 1,7+3,8 а також суму, яка дорівнює 5,5 мм.

Дощомір польовий (Давітая). У деяких випадках, наприклад при визначенні вологості на с/г полях немає необхідності в одержанні точних даних про кількість опадів. Достатньо знати кількість опадів, що випали з точністю до 1 мм. У таких випадках доцільно застосовувати простий і дешевий польовий дощомір. Він уявляє собою скляний мірний стакан, верхня частина якого розширена і служить опадозбірним циліндром з площею прийомної поверхні 30 см². На мірній частині дощоміра нанесені поділки, що відповідають 3 см³ опадів, або 1 мм шару випадаючих опадів. Для зменшення випаровування опадів, які попали у дощомір, він укомплектований лійкою. Дощомір ставлять у дерев'яний кожух, який закриває його нижню частину, і встановлюють на дерев'яному стовпі, або металевій підставці.

Спостереження по дощоміру виконуються щоденно вранці протягом теплого періоду року. Кількість опадів визначається по відліку поділки дощоміра, до якої піднялась вода. Після запису спостережень дощомір знімають з підставки виймають з нього лійку і виливають опади, а потім знову закладають лійку і встановлюють дощомір на місце.

Дощомір ґрунтовий – пластикова конусоподібна мензурка із зйомною кришкою, в якій є строго калібрований отвір, діаметром 25 мм. Висота мензурки – 15 см. Діапазон вимірювання опадів – від 0 до 145 мм. Мензурка проградуйована у мм та дюймах. До комплекту входить пластиковий штир, який служить основою для закріплення мензурки у вертикальному положенні. Його закріплюють на дерев’яній рейці або заглиблюють у ґрунт на різних відстанях від рядка посівів с/г культур. З метою більш точного вимірювання кількості опадів на досліджуваній площі використовують одночасно 5-10 ґрунтових дощомірів, залежно від розміру ділянки.

Самописці для реєстрації опадів. Дані про кількість опадів, які випадають за відносно великі проміжки часу (12 год) не завжди достатні для характеристики інтенсивності опадів, тривалості їх випадіння і т. ін. Тому необхідно вести безперервну реєстрацію опадів, що випадають за допомогою самописців. Самописці забезпечують можливість визначення кількості опадів, їх розподілу у часі і інтенсивності. Існує багато конструкцій самописців, але всі вони реєструють тільки рідкі опади. Найбільше розповсюдження з них має плювіограф.

Реєстрація кількості опадів за допомогою плювіографа. Плювіограф слугує для вимірювання тільки рідких опадів. За допомогою цього приладу може бути виміряна як загальна кількість опадів, так і їх інтенсивність. Приймачем приладу служить циліндричний сосуд 1 з приймальною площею 500 см². Нижня частина сосуду переходить у конус з декількома отворами для стоку води. До дна припаяна зливна трубка, яка вставляється у лійку трубки 2, що йде від поплавкової камери 3, яка за допомогою гвинта закріплюється на полиці всередині залізного циліндричного корпусу. Всередині камери 3 знаходиться пустотілий металевий поплавок 4, що укомплектований вертикальним стержнем 5, на якому закріплена стрілка 6, що закінчується пером. Поперечний переріз камери 3 у 9,7 рази менше перерізу приймального циліндричного сосуду 1. Збоку камери 3 є невелика трубка 7, куди вставляється за допомогою мідної гільзи скляний сифон 8.

На тій же полиці, на якій закріплена камера 3 поряд з нею на вісі закріплений барабан 9 з годинниковим механізмом. На цей барабан надівається розграфлена стрічка. Унизу шафи на її дні стоїть відро 10, куди через сифон зливаються опади із камери 3.

При випадінні дощу вода, яка стікає по зливній трубці циліндричного сосуду попадає у камеру 3. Поплавок 4, який знаходиться у камері 3, починає підніматися і перо 6, яке пов’язано із його віссю буде на папері буде малювати криву, що піднімається, при цьому підйом цієї кривої тим крутіше, чим інтенсивніше випадають опади.

Стрічка, яка надівається на барабан із годинниковим механізмом розграфлена таким чином, що вертикальні лінії відповідають часові, а горизонтальні – кількості опадів, що випадають, у десятих долях мм. Коли вода підніметься до рівня згину сифона, він почне діяти і швидко спустошить камеру 3. Опади, які продовжують надходити із дощомірного сосуду, примусять поплавок знову підніматися. Вид запису на стрічці плювіографа приведений на рисунку 6. Прямі вертикальні лінії, які ідуть від верхнього краю стрічки до її нульової межі відповідають моментам зливу сифона. Використовуючи цей запис можливо визначити кількість опадів як за добу, так і за кожний час, а також характер їх випадіння.

Приклад. Як видно із частини плювіограми (рис. 6) дощ почався у 12 год 05 хв і майже з однаковою інтенсивністю продовжувався до 14 год 20 хв, після чого дещо послабшав. У 15 год 20 хв почалася злива. Інтенсивність цієї зливи поступово посилювалася, так як після зливу опадів сифоном крива піднімається ще більше, чим до зливу. У 16 год 28 хв злива перейшла у слабкий дощ, який повністю закінчився у 16 год 5 хв.

Встановлення плювіографу і догляд за ним. Плювіограф встановлюють на метеорологічному майданчику на дерев’яному стовпі або на особливий дерев’яний столик, ніжки якого добре закопані у землю. Крім того плювіограф кріпиться за допомогою дротяних обтяжок, які прикріплюються до кілочків, забитих у землю на відстані 75 см від приладу. Призначення цих обтяжок – попереджувати плювіограф від струсів, що дає можливість уникнути коливань у записі приладу. Висота верхнього краю плювіографу над грунтом повинна бути 2 м. Верхній край приймального сосуду повинен бути суворо горизонтальним. Стрічка плювіографа на метеостанціях змінюється щоденно у 19 год по місцевому часу. При цьому при зміні стрічки відмічають на ній час установки і зняття стрічки. Замінивши стрічку, визначають вимірювальним стаканом кількість опадів, злитих сифоном у сосуд 8 і записують кількість опадів на знятій стрічці.

Восени до морозів прилад розбирається, виймається поплавкова камера, барабан з годинниковим механізмом, контрольний сосуд і прибирають їх у будівлю станції. Вісь барабана змазується вазеліном. Прийомний сосуд закривається кришкою, а корпус закривається на замок.

Обробка записів на стрічках плювіографу заключається у визначенні кількості випадаючих опадів, тривалості їх випадання і інтенсивності (кількості) опадів, які випадають за 1 хв.

Обробка стрічок починається з розбивки запису дощу на рівні часові проміжки. Після цього на кривій запису помічають штрихами олівцем характерні (переломні) точки. Характерними точками вважають такі, після яких помітно змінюється нахил кривої запису. Зазвичай ці точки відповідають початку і кінцю дощу, початку і кінцю переривів дощу, початку зливу і зміні інтенсивності дощу. Після виділення характерних точок на стрічці виконують підрахунок кількості опадів, які випали з початку дощу до кожної характерної точки і визначають час їх настання, при цьому враховується розмітка годинних ліній.

Результати обробки записують на стрічці олівцем вище або нижче запису дощу. Кількість опадів, які випали від початку дощу до кожної окремої точки перелому виражається у цілих і десятих долях мм і записується у чисельнику, а час настання характерних точок – у знаменнику (Рис. 6).

Якщо кількість опадів, підрахованих по стрічці, менше кількості, яка виміряна контрольним сосудом, то цей дефект ліквідується шляхом введення поправки. Результати обробки заносяться у таблицю ТМ-14.

Сніговий покрив

У помірних широтах взимку опади випадають переважно у вигляді снігу, внаслідок цього встановлюється сніговий покрив. Розподіл його у значній мірі залежить від місцевих умов. Основну роль відіграє вітер, який переносить сніг з одного місця на інше, і рельєф місцевості. Розподіл снігового покриву, його висота, щільність, тривалість залягання і умови розтавання мають велике значення для різних галузей господарської діяльності людини і, насамперед, для землеробства і транспорту. Сніговий покрив має малу теплопровідність, завдяки цьому у холодний період року він захищає ґрунт від глибокого і сильного промерзання, а посіви озимих культур і багаторічних трав – від вимерзання. Теплопровідність снігу залежить від його щільності: чим менше щільність, тобто чим більш рихлий сніг, тим менша його теплопровідність.

Сніговий покрив уявляє собою великий запас води і є найважливішим джерелом зволоження ґрунту. Завдяки цьому він оказує великий вплив на врожай, особливо у тих районах, де восени та взимку випадає мало опадів, тобто у степовій частині України. Сніговий покрив служить засобом боротьби з посухою, шкідлива дія якої може у значній мірі бути ослаблена шляхом зрошення полів талими сніговими водами, які накопичуються у ставках та водосховищах.

Сніговий покрив впливає на характер коливання рівня і кількості води у річках. Талі снігові води, які стікають у русло річок і озер, створюють весняну повінь, розміри якої залежать від багатьох причин, головними з яких є висота і щільність снігового покриву на початок весняного сніготанення. Наявність даних спостережень над сніговим покривом дозволяють попередньо передбачити розміри весняної повені, своєчасно планувати і здійснювати необхідні агротехнічні заходи і т. д.

Вимірювання опадів у зимовий період за допомогою опадомірів не дає достатньо надійних величин. Деяким допоміжним методом для орієнтовного обчислення запасів води у снігу може слугувати вимірювання висоти і щільності снігового покриву.

Спостереження і вимірювання висоти снігового покриву. Спостереження за сніговим покривом пол­­­­­­ягають у визначенні наявності снігового покриву, ступінню покриття їм околиць станції, вимірюванні його висоти і щільності. Крім того проводяться спостереження за характером залягання снігового покриву і його структурою, а також наявністю і товщиною льодової кірки і стані ґрунту під снігом.

Спостереження за сніговим покривом здійснюються з моменту його появи до повного зникнення у районі станції, щодобово після ранкового (7 год.) строку спостереження.

Для визначення ступеню покриття сніговим покривом спостерігач повинен оцінити візуально у відсотках з точністю до 10% (0,1частина видимої околиці приймається рівною 1 балу; якщо снігом вкрита вся видима околиця – це 10 балів), яка частина видимої околиці станції покрита снігом. Характер залягання снігового покриву визначається наступними словами: рівномірний (без наметів); помірний-нерівномірний (невеликі намети) без оголених місць або з оголеними місцями; дуже нерівномірний (великі замети) без оголених місць або з оголеними місцями; з проталинами; лежить тільки місцями.

Спостереження за наявністю снігового покриву, ступеню покриття і характеру залягання заносяться у книжку для запису спостережень за сніговим покривом (КМ-5).

Знак наявності снігового покриву () записується у відповідну графу книжки у всі дні без винятку, коли у момент спостережень вся видима околиця станції або більше половини її була вкрита снігом. Ступінь покриття снігом видимої околиці станції записується у відсотках у тій же графі книжки КМ-5 після знаку снігового покриву. Якщо снігом була вкрита тільки половина або менше половини видимої околиці, то знак не ставиться, а записується тільки ступінь покриття снігом.

У тих випадках, коли сніговий покрив утворився після ранкового строку спостережень і зник до 7 год. наступного дня, тобто не попав у книжку КМ-5 ні за поточний, ні за наступний день, знак снігового покриву записується у графі «Атмосферні явища» книжки КМ-1 і цей запис переноситься із книжки КМ-1 у примітки книжки КМ-5. Характер залягання снігу записується словами у відповідній графі книжки КМ-5.

Щоденні спостереження за висотою снігового покриву здійснюються на одній або двох спеціально вибраних ділянках: відкриті і захищені, або на одній із них. Відкрита ділянка, площею не менше 400 м², вибирається посередині рівного обширного поля (лугу) і т. д. Відстань до ближнього лісу або суцільних крупних будівель не повинна бути менше 20-кратної висоти дерев або будівель. Захищена ділянка, розміром не менше 400 м², вибирається на широкій поляні у лісі, парку або великому саду, яка надійно захищена від дії вітру. Відстань ділянки від країв поляни повинна бути не менше 20-кратної висоти дерев, але не ближче 10 метрів від них. Ділянки повинні бути постійними. І Спостереження на них повинні здійснюватися із року в рік.

Прилади для вимірювання. Для щоденних спостережень за висотою снігового покриву використовуються постійні снігомірні стаціонарні або переносні снігомірні рейки (рис. 7). Вони виготовляються із дерев’яних брусків, довжиною 180 см, шириною 6 см і товщиною 2,5см. Рейка забарвлюється білою масляною фарбою і має на лицьовій стороні шкалу у см. Кожна непарна поділка шкали забарвлюється чорною фарбою. Нижній кінець рейки, від якого починаються поділки, має залізний наконечник, довжиною 5 см. Виготовляються також металеві переносні рейки із дюралюмінієвих трубок.

Всі снігомірні рейки повинні мати повірене клеймо. Визначення висоти снігового покриву за допомогою переносної рейки виконується шляхом втикання рейки загостреним кінцем вертикально у сніг. При цьому необхідно перевірити щоб рейка дійшла до поверхні ґрунту, але не увійшла в нього.

Встановлення постійних снігомірних рейок. На кожній із ділянок встановлюються восени по 3 постійних снігомірних рейки. У теплий період року, приблизно за місяць до утворення снігового покриву. Кожній рейці присвоюється свій номер (№1, 2, 3…). Поблизу рейок поверхня ґрунту повинна бути вирівняна і має бути скошена трава. Рейки встановлюються посередині ділянки таким чином, щоб утворився приблизно рівнобічний трикутник. Відстань від одної рейки до другої повинна бути не менше 10 м.

Для встановлення рейки у ґрунт вбивається дерев’яний брусок, довжиною 60см, і товщиною 6 см. На бруску на 24 см від його верхнього кінця вирізається виступ, до якого пригвинчується рейка (рис. 7 а) брусок вбивається у ґрунт таким чином, щоб 0 рейки співпадав з поверхнею ґрунту. Рейка повинна бути встановлена вертикально.

Висота снігового покриву визначається за показами усіх рейок на обох ділянках щоденно один раз на добу вранці. Відлік висоти снігового покриву виконується з точністю до 1 см. При зніманні відліку спостерігач повинен знаходитися на відстані 2-3 м від рейки. За висоту снігового покриву приймається та поділка, проти якої знаходиться рівень снігового покриву. По відліку за 3 рейками розраховується середня висота правди снігу округлюється до цілих см.

У випадках застосування переносної снігомірної рейки необхідно провести не менше 3 вимірювань на відстанях від оточуючих предметів не менше, ніж 10 м. Вимірювання проводяться на ділянках для установки постійних рейок і завжди на непорушеному сніговому покриві.

При обчисленні середньої висоти снігового покриву за день необхідно розділити суми висот снігового покриву на число усіх рейок ділянки, не виключаючи тих, біля яких снігу у даний день не було, або було дуже мало.

Спостереження за щільністю снігу. Вимірювання щільності снігу виконується на кожній із 2 ділянок (захищеної і відкритої), які слугують для щоденних спостережень за висотою снігового покриву. З цією метою на ділянках, де встановлюються постійні рейки, виділяються спеціальні майданчики, розмірами не менше 50-60 м². Вимірювання щільності снігу на ділянках для щоденних снігомірних спостережень виконується регулярно 1 раз у 5 днів (5, 10,15,20,25 числа і у останній день кожного місяця). Щільність визначається ранком після вимірювання висоти снігового покриву. У період бурного весняного розтавання і при сильних відлигах зимою вимірювання щільності снігу повинні виконуватись щоденно. Вимірювання щільності снігу не проводиться, коли висота снігового покриву менше 5 см.

Снігомір ваговий використовується для визначення щільності (об’ємної маси снігу) у польових умовах шляхом вирізання приладом проби снігу, яка потім зважується. Об’єм цієї проби визначається по висоті вирізаного стовпа снігу і площі поперечного перерізу циліндра снігоміру.

Ваговий снігомір складається із циліндра з кришкою терезів і лопатки (рис. 8). Циліндр 1, висотою у 60 см має на одному кінці товсте кільце 2 з гостро заточеним краєм або розведеною пилкою. Площа перерізу циліндра = 50 см². На боковій поверхні циліндра є шкала, яка розділена на см для вимірювання стовпа снігу, що вирізається. 0 шкали точно співпадає з нижнім краєм кільця 2. На другий кінець циліндра надівається кришка 3. На циліндр приладу при його виготовленні надівається рухоме кільце 4 з дужкою 5.Кільце вільно переміщується по всій довжині циліндра. Дужка слугує для підвішування циліндра на ваги, які складаються із лінійки 6, що поділяється призмою 7 на 2 нерівних плеча. Призма, що обернена ребром униз, опирається на підвіс 8. На короткому плечі є друга призма, яка обернена гострим ребром угору і на яку надівається крючок 9 для підвішування циліндра. По довгому плечу рухається вантаж 10 з вирізом, через який видно поділки шкали. На кінці плеча є виступ 11, призначений для того, щоб вантаж не зісковзував з лінійки. На лінійці терезів нанесена шкала, кожна дрібна поділка якої відповідає вазі у 5г. Для зручності відліку кожна 10-та (більш довга) поділка позначена цифрою.

При встановленні рухомого вантажу на 0-ву поділку рейки пустий циліндр, який підвішений на крючку, повинен врівноважувати ваги. Переміщення вантажу по рейці на 1 поділку шкали відповідає вазі проби у 5г. Такі поділки шкали вибрані тому, що сніг, вагою у 5 г у розплавленому стані створює у циліндрі діаметром 50 см² шар води у 0,1 см або 1 мм.

Спостереження. За пів години перед спостереженням снігомір виносять із будівлі для того, щоб він отримав температуру зовнішнього повітря. Перед спостереженням необхідно перевірити рівновагу ваг з підвішеним до них пустим циліндром. Перевіривши 0 ваг погружають циліндр вертикально сніг, заточеним краєм униз. При висоті снігового покриву менше 0 см сніг прорізається до поверхні землі. Потім беруть відлік висоти снігового покриву по шкалі циліндру з точністю до 1 см, відгрібають лопаткою сніг з одного боку циліндра і підводять її під нижній його край; піднімають циліндр разом з лопаткою, перевертають його нижній краєм уверх, очищають циліндр від снігу, який пристав ззовні і підвішують його до терезів, стають спиною до вітру і приводять терези у рівновагу, після чого виконують відлік тої поділки шкали лінійки, з якою співпадає риска на скошеному краї прорізі у рухомому вантажі терезів. Перед тим, як взяти нову пробу, необхідно знову перевірити рівновагу терезів.

Якщо висота снігового покриву перевищує висоту циліндру, то весь стовп снігу береться не в 1, а у декілька прийомів. При визначенні щільності снігу на постійних ділянках необхідно брати 3 проби з різних частин ділянки з непорушеного снігового покриву. Спостереження над щільністю снігового покриву записуються у книжку КМ-5, де для кожного дня вимірювань відведено 2 строки: одна для захищеної ділянки і друга для відкритої.

Розрахунок щільності снігу визначається по вазі і об’єму його проби, при цьому вага взятої проби = 5n г, де n – число поділок шкали терезів, а об’єм 50h см³, де h – висота взятої проби. Звідси щільність снігу d буде дорівнювати

(9.2)

На основі даних про щільність снігу і його висоту можливо розрахувати також і запас води у сніговому покриві, тобто висоту шару води, який утворюється при таненні всього снігового покриву. Вага води взятої проби = 5n, що чисельно відповідає і об’єму води у взятій пробі. Якщо розділити цей об’єм на площу перерізу снігоміру і помножити на 10, то отримаємо висоту шару води у мм .

Приклад розрахунку щільності снігового покриву. Сніговий стовп вирізаний у 3 прийоми. Висоти снігового стовпа складали 58, 53 і 18 см. Відповідно число поділок, шкали ваг – 58, 56 і 29. Знайти щільність снігу d і запас води. Визначаємо загальну висоту снігового стовпа.

h=h₁+h₂+h₃=58+53+18=129 см

І загальне число поділок по шкалі терезів

n=n₁+n₂+n₃=58+56+29=143

Тоді

Запас води рівний середньому із 3 відліків по шкалі терезів.

Снігомірні зйомки. Для вирішення ряду практичних питань спостереження над сніговим покривом є недостатніми, тому необхідно проводити на території розташування метеорологічної станції снігомірні зйомки. Снігомірні зйомки є найдосконалішим способом вивчення розподілу снігового покриву і охоплюють значні площі. У програму агрометеорологічних спостережень входить проведення снігомірних зйомок на полях з озимими культурами, на маршруті (снігомірній лінії), довжиною 1000 м. Задача снігомірних зйомок – дати характеристику умов залягання снігового покриву у різних по рельєфу і рослинності ділянках місцевості і визначити запас води у снігу як на окремих ділянках, так і для всього району. Розрізняють 2 типи снігозйомок: декадні (пентадні) і контрольні.

Снігомірні зйомки проводяться 1 раз у декаду 10, 20 числа і у останній день місяця і складаються із вимірювання висоти і щільності снігового покриву. Висота снігового покриву визначається через кожні 10 м, а щільність – через кожні 100 м, починаючи з першої. При виконанні снігомірної зйомки визначається ступінь покриття сніговим покривом снігомірної ділянки шляхом підрахунку точок промірної лінії на ділянці, вкритій снігом і діленням цього числа на загальну кількість проведених вимірів (включаючи і точки, де снігу не було).

По результатам снігомірної зйомки:

а) розраховують середню висоту снігового покриву із 100 промірів;

б) вибирають найбільше і найменше значення результатів спостережень;

в) розраховують середню щільність снігового покриву;

д) розраховують запас води у сніговому покриві.

При розрахунку середньої висоти снігового покрову суму всіх вимірювань розділити на число вимірювань, включаючи і ті випадки вимірювань, коли висота покриву виявилася малою (запис «0»), або снігу у точці вимірювання не було.

Середня щільність сніжного покрову розраховується шляхом ділення суми середніх виміряних щільностей на їх число з округленням до сотих.

Розрахунок запасу води виконується наступним чином: запас води = 10hd, де h – висота в см, а d – щільність снігового покриву.

При розрахунку запасу води у сніговому покриві по результатам снігомірної зйомки за h і d приймають середню висоту у см і середню щільність снігового покриву на ділянці снігомірної зйомки. Для переводу у мм ця величина помножується на 10.

Приклад. По даним снігомірної зйомки середня висота снігового покриву на ділянці h=28 см, а середня щільність d=0,22. Запас води у цьому випадку буде 10×28×0,22=61,6 мм ≈ 62 мм.

Обробка кожної снігозйомки виконується на станції відразу після її закінчення. Розраховані середні значення висоти, щільності снігу і запасу води по декадній (пентадній) снігозйомці записується у відповідні рядки книжки КМ-5, а по контрольній снігозйомці – у книжку КМ-6.

 

Завдання для лабораторної роботи

 

1. Ознайомитись з будовою приладів та методикою вимірювання атмосферних опадів.

2. Побудувати графік річного ходу опадів для одного із пунктів області, користуючись даними середніх багаторічних показників (додаток)

3. Розрахувати щільність снігового покриву по результатам вимірювання ваговим снігоміром.

 

Питання для самоконтролю

1. Що називається атмосферними опадами?

2. Види атмосферних опадів.

3. Характеристики атмосферних опадів.

4. Якими приладами вимірюються атмосферні опади?

5. Конструкція і принцип дії опадоміра Третьякова.

6. Вимірювання опадів за допомогою польового дощоміру.

7. Принцип дії і конструкція самописця опадів – плювіографа.

8. Спостереження, обробка і реєстрація атмосферних опадів.

9. Як визначається ступінь покриття сніговим покривом околиці метеорологічної станції.

10. За допомогою яких приладів вимірюється висота і щільність снігового покриву?

11. Як розраховується щільність снігового покриву?

12. Що таке снігомірні зйомки?

Додаток