Rajoja Nuorten Mielissä (Suomi)

Sademäärä on yksi yleisimmin jakaa kokemuksia Maan päällä, ja lyön vetoa säännöllisesti todistamassa sitä. Joskus olet valmis sopivilla vaatteilla ja joskus ei!, Sademäärä on joskus pitkä ja valoa, joskus lyhyt ja raskas, ja joskus pitkä ja raskas. Kun sademäärät ovat pitkiä ja raskaita, se voi johtaa nopeisiin tulviin, mikä on vaarallista lähikansalle. Myös sateet ovat tarpeen, sillä ne tuovat vettä kasveille ja lopulta täyttävät joet. Koska sateet ovat sekä tarpeellisia luonnonvaroja että uhka, on tärkeää ymmärtää tämä luonnonilmiö paremmin.

on hyvin todennäköistä, että olet jo huomannut sateen muuttuvan ajan myötä. Kun pysyy samassa paikassa,siellä ei sada koko ajan., Sateisenkin tapahtuman aikana sateiden voimakkuus voi jatkuvasti muuttua hyvin kevyestä erittäin voimakkaaksi. Voimakkaammat sadekaudet ovat yleensä melko lyhyitä. Tällainen sademäärien vaihtelu näkyy myös suuremmassa mittakaavassa, sillä kuten tiedätte, on kosteampia kuukausia tai vuosia ja kuivempia. Myös sademäärissä on vaihtelua. Se voi sataa paljon yhteen paikkaan ja ei lainkaan tai hyvin eri vahvuutta, muutaman kilometrin päässä tai jopa muutaman sadan metrin päässä.

vaihtelu on Sademäärän perusominaisuus, jonka vuoksi sen mittaaminen on monimutkaista., Meteorologit (ihmiset, jotka opiskelevat sää) ja tutkijat ovat kehittäneet lukuisia mittalaitteita, joiden avulla ne voivat tutkia äärimmäinen vaihtelevuus sademäärä. Selitämme kolmen yleisimmin käytetyn laitteen toiminnan. Esittelemämme tiedot kerättiin Ecole des Ponts Paristechin kampuksella, jossa työskentelen.

Miten mitataan putoavan sateen määrää?

yleisin Sademäärän mittaus on tietyn jakson Sademäärän Kokonaissyvyys millimetreinä (mm) ilmaistuna., Haluamme esimerkiksi tietää, kuinka monta millimetriä sadetta satoi 1 tunnin, 1 päivän, 1 kuukauden tai 1 vuoden aikana.

sadesyvyyden mittaaminen kotona on helppoa. Seuraa vain näitä ohjeita: (1) Ota pullo sileä puolin, leikkaa pois se ylempi osa ja käännä se ylösalaisin päälle pullo, luoda eräänlainen suppilo (ks. Kuva 1A). (2) Kiinni hallitsija puolella pullo ja täytä pullo vedellä jopa nolla-merkin hallitsija, jonka pitäisi olla yli kuoppia alareunassa pullon. Töyssyt vaikuttaisivat muuten mittaukseen., (3) tuo sademittarisi mahdollisimman kauas rakennuksista ja puista. (4) huomaa säännöllisesti vedenkorkeus (esimerkiksi joka aamu klo 8.00 ennen kouluun menoa) kerätä omia tietoja. Jos aiot ottaa mittaukset kesällä, vettä pullon sisällä haihtuu (jopa muutaman millimetrin päivässä) ja tämä vaikuttaa mittauksiin. Tämän välttämiseksi voit lisätä veteen ohuen öljykerroksen. Koska öljy on vettä kevyempää, se kelluu veden päällä ja estää haihtumisen., Sademittaristasi saadut mittaukset kertovat, kuinka paljon sadetta tapahtui tietyn ajan kuluessa.

Ammattilaiset käyttävät enemmän monimutkaisia laitteita kutsutaan kaatopaikalle ämpäri sade mittareita ja voit nähdä yksi Kuva 1B. Tämä sade mittari näyttää kotitekoinen laite, paitsi että on olemassa kaksi ämpärillistä alla suppilo. Sademittariin laskeva vesi ohjataan suppilon kautta yhteen ämpäriin. Kun ämpäri on täytetty, yleensä jälkeen 0.,2 mm sadetta, se on suunniteltu automaattisesti kärki, mikä tarkoittaa, että toinen ämpäri on nyt alla suppilo. Prosessi alkaa uudelleen tällä toisella ämpärillä, kunnes se on täytetty ja vinkkejä. Sade mittari kirjaa, kun kaikki ämpäri vinkkejä, joka antaa tutkijalle tietoa siitä, kuinka nopeasti sade putoaa ajan. Kuvassa 1C on esimerkki tiedoista, jotka saadaan kaatosademittarilla. Havainnot tehtiin 27 päivänä kesäkuuta 2017. Sadesyvyys (millimetreinä) kasvoi nopeasti kello 13-14 välillä, eli tuona aikana satoi paljon., Valosateen aikana laite ei ole kovin tarkka. Esimerkiksi kello 05.15-13.00 välisenä aikana voi vain sanoa, että satoi 0,2 mm (yksi ämpärin kärki), mutta ei tiedä tarkkaan, milloin se sade kaatui. Jos on paljon tuulta, se voi vaikuttaa myös laitteen tarkkuuteen.

Miten mitataan sadepisaroiden kokoa?

mistä sademäärä on tehty? Sadepisaroita. Sademittarit eivät ole riittävän herkkiä ottamaan mittauksia yksittäisistä sadepisaroista. Jotta voit alkaa kerätä tietoja pisaroista ja niiden koosta, tarvitset laitteen nimeltä disdrometer.,

ennen ”todellisen” disdrometrin kuvaamista, näin voit tehdä sellaisen kotona (katso viite. tarkempi kuvaus). Noudata seuraavia ohjeita: 1) Ota lautanen ja laita muutama millimetri jauhoja sen päälle. (2) Kun sataa, mennä ulos levy peittää, paljastaa sen muutaman sekunnin niin tippoja voi pudota ja luoda pieniä kraattereita, sitten mennä takaisin sisälle. 3) analysoi lopputulos.

huomaat jotain vastaavaa, mitä on esitetty Kuvassa 2A, ja huomaat, että tipat eivät kaikki ole samankokoisia—jotkut ovat hyvin pieniä, ja jotkut ovat erittäin suuria!, Itse asiassa kraatterit ovat pisaroita suurempia, koska vesi leviää hieman sen osuttua lautaselle, mutta niiden avulla voit silti suoraan visualisoida pisaroiden suuren valikoiman, jopa hyvin lyhyen ajan.

Kuten voitte kuvitella, meteorologien ja tutkijoiden halusi laite enemmän automaattinen ja tarkka kuin jauhot levy! He käyttävät nykyään pääasiassa optisia disdrometrejä, jotka toimivat Kuvan 2b mukaisesti. tällainen disdrometri on valmistettu kahdesta osasta: lähettimestä ja vastaanottimesta. Lähetin tuottaa muutaman millimetrin korkuisen valolevyn. Vastaanotin on linjassa lähettimen kanssa, eli kun ei sada, vastaanotin vastaanottaa kaiken valon., Kuitenkin, kun pisara kulkee läpi arvatkaa mitä tapahtuu? Vastaanotetun valon määrä on pienempi, koska osa tukkeutuu pudotuksesta. Jos pudotus osuu hyvin nopeasti, vastaanotetun valon vähenemisen kesto on lyhyt. Näin arvioidaan putoavan pudotuksen laskunopeutta (nopeutta). Jos pudotus on suuri, vastaanottimen mittaama signaali pienenee enemmän kuin pienemmällä pudotuksella. Näin pudotusta arvioidaan. Näin mitataan jokaisen lähettimen ja vastaanottimen välissä kulkevan pisaran koko ja nopeus.,

sadepisarat voivat olla jopa 5-6 mm. isommat pisarat jakautuvat niiden pudotessa. Itse asiassa tämän kokoiset ne eivät ole tarpeeksi vahvoja vastustamaan tuulen voimaa, jota ne tuntevat pudotessaan nopeasti. Nopeus, joka laskee laskee kasvaa niiden koko: 1-mm tippaa pudota 3 m/s, kun 5-mm tippaa (erittäin suuret) syksyllä 8 m/s. Kuva 2C osoittaa, määrä tippaa kunkin koon, joka putosi myrskyn aikana, joka tapahtui 27. kesäkuuta 2017 Pariisin alueella. Pieniä pisaroita on paljon enemmän kuin suuria. Mutta älä unohda, että 1 mm pisara on tilavuus 125 kertaa pienempi kuin 5 mm pisara!, Tämä tarkoittaa, että vaikka niitä ei ole paljon, suuret pisarat muodostavat suuren osan sadesyvyydestä. Tarkastellaan nyt peräkkäiset vaiheet 30 s. Sitten, lisäämällä tilavuus kaikki laskee, että läpi disdrometer aikana 30 s aika-askel, voit arvioida määrä sadetta syvyys, joka putosi aikana jokainen 30 sekunnin aika-askel. Tämä arvio antaa teille sateen korko, ja se ilmoitetaan yleensä mm/s. Sade korko antaa sinulle käsityksen vahvuus sademäärä., Sade korko vastaa sade syvyys, joka voisi kertyä yli 1 s, jos sateen määrä pysyi vakiona tämän tunnin aikana (joka itse asiassa ei koskaan tapahdu tosielämässä). Kuvassa 2D esitetään sadealue (mm/h) 30 S: n aikaaskeleilla saman 27.kesäkuuta 2017 tapahtuman aikana. Sadetahdin voimakas vaihtelu näkyy helposti kuvaajassa.

miten teemme sadekartat?

tähän asti olemme keskustelleet vain laitteista, joilla sademäärät voidaan mitata tarkasti., Sekä sademittarit että disdrometrit antavat vain käsityksen niiden päälle kaatuneesta sateesta, mutta eivät lähialueille tai 20 kilometrin päähän. Luoda sademäärä karttoja, jotka ovat karttojen määrä sade, joka on pudonnut yli tietyn aikaväli (esimerkiksi 5 min tai 1 h) eri paikoissa, meidän täytyy luottaa säätutka.

toiminnan säätutka on esitetty Kuvassa 3A. Ensinnäkin, tutkalaitteiden lähettää sähkömagneettisen aallon suuntaan, joka siirtää energiaa ilmakehän läpi., Kun tämä energia saavuttaa vesipisaran pilvessä, pieni osa siitä energiasta lähetetään takaisin tutkalaitteisiin. Sitten Laitteet mittaa tämän hyvin pienen energiamäärän, joka saadaan kaikista pisaroista. Erityisten tietokoneohjelmien avulla on mahdollista muuntaa saadun energian määrä sateen määräksi. On tärkeää muistaa, että tutka ei suoraan mitata määrä sade, mutta sen sijaan toimenpiteiden määrä energiaa lähetetään takaisin tippaa. Tämä energian muuntaminen sateen määrään osoittautuu hankalaksi ja ihmiset tekevät edelleen tutkimusta sen parantamiseksi ., Tällä hetkellä esimerkiksi pisaran kokojakauman ja pudotuspaikan oletetaan tutkapikselin sisällä olevan homogeeninen. Se on todellisuuden ylikorostumista, joka voi vaikuttaa mittauksiin . Tietokoneohjelman avulla tutkalaitteisto voi arvioida sademäärää kaukana sijaitsevissa paikoissa. Tutkalaitteisto voi pyöriä ympäri ja myös muuttaa kulmaansa, jotta se voi arvioida sadetahdin koko ympäristössään.

Riippuen tutka, on mahdollista arvioida, sademäärä jopa 150-200 km: n päässä tutka-laitteet. Lukuisissa kehittyneissä maissa on tutkalaitteiden verkosto., Yhdistämällä kaikkien eri tutkalaitteiden keräämät tiedot saadaan karttoja koko maan sademääristä. Kuvassa 3b on esimerkki Ecole des Ponts Paristechin tutkalaitteilla mitatusta sadetutkakartasta. Sademäärän vaihtelu näkyy-huomaa kartan alaosan kaksi hyvin voimakasta solua keltaisina ja punaisina.

mitä opimme?

sademäärä vaihtelee suuresti sekä ajan mittaan että eri paikkojen välillä, minkä vuoksi sitä on hyvin vaikea mitata., Sade mittari pohjimmiltaan kerää vesi laskussa ja kirjaa muutoksen ajan sademäärä syvyys, joka on yleensä ilmaistu mm. Voit saada paljon enemmän yksityiskohtaisia tietoja disdrometers. Drisdrometri tuottaa valolevyn, joka on osittain tukossa pisaran pudotessa sen läpi. Jokaisen valolevyn läpi kulkevan pisaran koko ja nopeus arvioidaan tukkeutuneen valon määrästä., Luoda sademäärä karttoja, jotka mittaavat sademäärä yli useita paikkoja, meidän on käytettävä tutka, joka pohjimmiltaan lähettää energiaa ilmakehään ja analysoidaan osa, että energia, joka palautetaan, kun se pomppii pois sade putoaa ilmakehässä. On vielä paljon tutkijoita, jotka työskentelevät tapoja tarkasti mitata Sademäärä ajan mittaan ja useissa paikoissa kerralla.

Sanasto

Kaatopaikalle Ämpäri Sade Mittarit: laite, joka mittaa kumulatiivinen sademäärä syvyys (mm) tarkka sijainti.,

Disdrometri: laite, joka mittaa jokaisen sen läpi kulkevan sadepisaran koon ja nopeuden.

– Sää Tutka: laite, joka mahdollistaa laskea sademäärä karttoja laajalla alueella eri vaiheet (esim., 5 min, 1 h, ja 1 päivä).

homogeeninen: samanlainen kaikkialla.

eturistiriita Lausunto

kirjoittaja vakuuttaa, että tutkimus on tehty ilman mitään kaupallisia tai taloudellisia suhteita, jotka voitaisiin tulkita mahdollisia eturistiriitoja.,

Kiitokset

Kirjoittajat suuresti myönnettävä osittainen taloudellista tukea muodossa Tuoli ”Hydrologian Joustava Kaupungeissa” (suotu Veolia) Ecole des Ponts ParisTech.