Grenser for Unge Sinn (Norsk)

Nedbør er en av de mest delt erfaringer på Jorden, og jeg vil satse du regelmessig vitne til det. Noen ganger du er klar med passende klær og noen ganger ikke!, Nedbør er ofte lang og lys, noen ganger kort og tunge, og noen ganger er lang og tung. Når nedbøren er lang og tung, det kan føre til rask flom, som er farlig for innbyggere i nærområdet. Nedbør er også nødvendig, siden det gir vann til plantene og til slutt fyller elver. Fordi nedbøren er både nødvendige ressurser og en trussel, det er viktig for bedre å forstå dette naturlige fenomenet.

Det er svært sannsynlig at du allerede har lagt merke til at regn er variable over tid. Når du bor på samme sted, er det ikke regnet det hele tiden., Selv under en nedbør hendelse, styrken av nedbør kan hele tiden endre fra svært lett til svært sterk. Jo sterkere perioder med nedbør er vanligvis ganske kort. Denne typen variasjon i nedbør er også synlig på en større skala, fordi som du vet, det er våtere måneder eller år og tørketrommel seg. Det er også variasjon i hvor nedbør oppstår. Det kan regne mye på ett sted, og ikke i det hele tatt, eller med en helt annen styrke, et par kilometer unna, eller til og med et par hundre meter unna.

Variasjon er en grunnleggende funksjon i nedbør som gjør det komplisert å måle., Meteorologer (folk som studerer vær) og forskere har utviklet mange måleinstrumenter som gjør dem i stand til å studere ekstreme variasjon av nedbør. Vi vil forklare funksjonen til de tre mest brukte enheter. Dataene vi presenterer ble samlet på campus av Ecole des Ponts ParisTech, der jeg jobber.

Hvordan kan Vi Måle Mengden Regn Som Faller?

Den mest vanlige nedbør måling er total nedbør dybde i løpet av en gitt periode, uttrykt i millimeter (mm)., Vi kan For eksempel ønsker å vite hvor mange millimeter nedbør som falt i løpet av 1 h, 1 dag, 1 måned, eller 1 år.

Du kan lett få en grov måling av nedbør dybde hjemme. Bare følg disse trinnene: (1) Ta en flaske med glatte sider, klippe av den øverste delen og snu den opp ned på toppen av flasken, for å lage en slags trakt (se Figur 1A). (2) hold deg en linjal på siden av flasken, og fylle flasken med vann opp til null preg på mannen, som skal være over humper på bunnen av flasken. Humper ellers ville påvirke målingen., (3) Ta med din regn gauge utenfor, så langt som mulig fra bygninger og trær. (4) Regelmessig merk vann-nivået (for eksempel hver morgen kl 8:00 om morgenen før du går på skole) for å samle inn egne data. Hvis du planlegger å ta målinger i løpet av sommeren, noen av vann inne i flasken vil fordampe (opp til noen få mm en dag), og dette vil påvirke dine mål. For å unngå dette, kan du legge et tynt lag av olje til vann. Siden det er lettere enn vann, oljen vil flyte på toppen av vannet og hindre fordamping., Målinger som du får fra din regn-måleren forteller deg hvor mye nedbør skjedd over en viss periode av tid.

Fagfolk bruker mer komplisert enheter kalt tipping bucket regn måleinstrumenter og du kan se en i Figur 1B. Dette regn måle ser ut som hjemmelaget enheten, bortsett fra at det er to bøtter under trakten. Vannet faller ned i regn gauge vil bli rutet til en bøtte av trakten. Når det bøtte fylt, vanligvis etter 0.,2 mm regn faller, det er utformet for å automatisk tips, noe som betyr at den andre bøtte vil nå være under trakten. Prosessen starter på nytt med denne andre bøtte, før det er fylt med tips og. Regn måleren registrerer tid for alle bøtte tips, som vil gi forsker data om hvor raskt regnet faller over tid. Figur 1C viser et eksempel på data som kan hentes ved hjelp av en tipping bucket regn måle. Disse observasjonene ble gjort den 27. juni 2017. Nedbøren dybde (i mm) raskt økt mellom 13:00 og 14:00, noe som betyr at det regnet mye i løpet av denne perioden., I løpet av en periode på lett regn, denne enheten er ikke veldig nøyaktig. For eksempel, mellom 05:15 og 13:00, alt du kan fortelle er at 0,2 mm regn falt (ett tips en bøtte), men du ikke vet nøyaktig når det begynte å regne. Hvis det er mye vind, det kan også påvirke nøyaktigheten for enheten.

Hvordan kan Vi Måle Størrelsen av Dråper Regn?

Hva er nedbør laget av? Dråper regn, selvsagt! Regn måleinstrumenter er ikke sensitive nok til å være i stand til å ta målinger av enkelte dråper regn. For å begynne å samle inn data om dråper og deres størrelse, må du ha en enhet som kalles en disdrometer.,

Før du beskrive en «ekte» disdrometer, her er hvordan du kan lage en hjemme (se Ref. for en mer detaljert beskrivelse). Følger du disse trinnene: (1) Ta en tallerken og legg et par millimeter av mel over det. (2) Når det regner, gå ut med plate dekket, avdekke den for et par sekunder, så noen dråper kan falle på det og lage små kratere, og deretter gå tilbake inne. (3) Analysere resultatet.

vil Du se noe lignende som det som er vist i Figur 2A, og du vil merke at det faller ikke alle har samme størrelse—noen er svært små og noen er veldig stort!, Faktisk, kratere er større enn den synker fordi vannet litt sprer seg når den treffer platen, men de fortsatt gjøre deg i stand til direkte å visualisere stort utvalg av slippe størrelser, selv i en svært kort tid.

Som du kan forestille deg, meteorologer og forskere ønsket en enhet mer automatisk og presis enn melet plate! Nå er de i hovedsak bruker optisk disdrometers, som virker som vist i Figur 2B. Denne typen disdrometer er laget av to deler: en sender og en mottaker. Senderen genererer et ark av lys et par mm i høyden. Mottakeren er på linje med senderen, som betyr at når det ikke regnet, mottakeren mottar alle lys., Imidlertid, når en dråpe går gjennom ark med lys, gjett hva som skjer? Mengden av lys som mottas er mindre, fordi en del blir blokkert av fallet. Hvis dråpe faller svært raskt, varigheten av nedgang i mottatt lys vil være kort. Dette er hvordan nedover hastighet (speed) av fallende drop er estimert. Hvis fallhøyden er stor, signal målt ved mottakeren vil reduseres mer enn med en mindre nedgang. Dette er hvordan slippe størrelse er beregnet. På denne måten, størrelsen og hastighet for hver dråpe som passerer mellom senderen og mottakeren er målt.,

dråper Regn kan være så stor som 5-6 mm. Større dråper er delt i sitt fall. Faktisk på denne størrelsen de er ikke sterke nok til å motstå kraften i vinden de føler da faller raskt. Den hastigheten som faller fall øker med størrelsen: 1 mm-dråper faller på 3 m/s mens 5 mm dråper (veldig store) faller på 8 m/s. Figur 2C viser antall dråper av hver størrelse, som falt under en storm som fant sted 27. juni 2017 i Paris-området. Små dråper er mye mer tallrike enn de store. Men ikke glem at en 1 mm slippe har et volum 125 ganger mindre enn en 5-mm drop!, Dette betyr at selv om de er ikke mange, store dråper konto for mye av nedbøren dybde. La oss nå vurdere påfølgende tiden trinn på 30 s. Deretter, ved å legge til volumet av alle drops som gikk gjennom disdrometer i løpet av en 30-s tid trinnet, kan du estimere mengden av regn dybde som falt under hver 30-s time trinn. Dette anslaget vil gi deg regn pris, og det er vanligvis uttrykt i mm/h. Regn pris gir deg en pekepinn på styrken av nedbør., Regn pris tilsvarer regn dybde som ville samle over 1 h, hvis regnet rangere vært konstant i løpet av denne timen (som faktisk skjer aldri i det virkelige liv). Figur 2D viser regn pris (i mm/h), med 30-s tid trinnene, under samme 27. juni 2017 event. Den sterke variasjonen i regn pris kan lett sees i grafen.

Hvordan Gjør Vi Nedbør Maps?

Til nå har vi bare diskutert enheter som kan gi målinger av nedbør på en presis plassering., Både regn måleinstrumenter og disdrometers bare gi deg en idé om regn som falt på dem, men ikke på de omkringliggende områder eller 20 km unna. For å skape nedbør kart, som er kart med hvor mye regn som har falt over en gitt tidsbegrensing (for eksempel, 5 min eller 1 h) på flere steder, må vi stole på værradar.

funksjon av værradar er oppsummert i Figur 3A. Første, radar utstyr overfører en elektromagnetisk bølge i en retning som overfører noen av energi gjennom atmosfæren., Når denne energien når en vanndråpe i en sky, en liten del av energien blir sendt tilbake til radar utstyr. Deretter utstyret måler dette svært liten del av energien som mottas fra alle fall. Ved hjelp av spesielle dataprogrammer, det er mulig å konvertere mengden av energi som mottas til mengden av regn. Det er viktig å huske på at en radar ikke direkte måler mengden av regn, men i stedet måler mengden av energi som sendes tilbake av den synker. Dette konvertering av energi i mengden regn viser seg å være vanskelig og folk er fortsatt å gjøre forskning for å forbedre det ., For eksempel, i dag drop størrelsesfordeling og slippe beliggenhet i en radar pixel er antatt homogene. Det er over en forenkling av virkeligheten som kan påvirke målingene . Dataprogrammet gjør at radar utstyr for å estimere mengden av nedbør på steder som er langt unna det. Radar utstyr kan snurre rundt og kan også endre sin vinkel, slik at det kan estimere regn pris i hele sitt omgivelser.

Avhengig av type radar, det er mulig å beregne nedbør opp til 150-200 km fra radar utstyr. Mange industrialiserte land har et nettverk av radar utstyr., Ved å kombinere data som samles inn av alle de forskjellige radar utstyr, kan vi få tak i kart over nedbør over hele landet. Figur 3B viser et eksempel på en håndholdt radar kart målt med radar utstyr ved Ecole des Ponts ParisTech. Den variasjon av nedbør kan bli sett—legg merke til de to svært intens celler på den nedre delen av kartet, i gult og rødt.

Hva Gjorde Vi Lære?

Nedbør er svært variabelt, både over tid og mellom forskjellige steder, noe som gjør det svært vanskelig å måle., En regn-måleren i utgangspunktet samler opp vannet som faller på det, og registrerer endringer over tid nedbør dybde, som er vanligvis uttrykt i mm. Du kan få mye mer detaljert informasjon med disdrometers. En drisdrometer genererer et ark av lys som er delvis blokkert når en dråpe faller gjennom det. Størrelsen og hastighet for hver dråpe som passerer gjennom ark med lys er beregnet ut fra mengden med lys som er blokkert., For å skape nedbør kart som måler nedbør over flere steder, er vi nødt til å bruke radar, som i utgangspunktet sender litt energi i atmosfæren og analyserer del av den energien som går tilbake til det når det spretter av dråper regn i atmosfæren. Det er fortsatt en masse av forskere som jobber måter å måle nedbør over tid og på flere steder på en gang.

Ordliste

Tipping Bucket Regn Måleinstrumenter: En enhet som måler akkumulert nedbør dybde (i mm) på en presis plassering.,

Disdrometer: En enhet som måler størrelsen og hastighet for hvert regn-slipp, passerer gjennom den.

Vær Radar: En enhet som gjør det mulig å beregne nedbør kart over et stort område for ulike tiden trinn (f.eks., 5 min., 1 t, og 1 dag).

Homogene: å Være av lignende slag overalt.

interessekonflikt Uttalelse

forfatteren erklærer at forskningen ble gjennomført i fravær av kommersielle eller finansielle forhold som kan oppfattes som en potensiell interessekonflikt.,

Takk

Forfattere sterkt erkjenner delvis økonomisk støtte form Stolen «Hydrologi for Spenstig Byer» (utstyrt med Veolia) av Ecole des Ponts ParisTech.