Den Regnmåleren er en meteorologisk instrument beregnet til måling af mængden af nedbør (især regn ), der er faldet i et givet tidsinterval på et sted. En af de mest almindelige i vejrstationer , der er forskellige typer, nogle direkte målinger og andre automatiske. Disse kan knyttes til kontinuerlige optagere af nedbørens vanddybde og kaldes derefter pluviografer .
De data, der opnås med regnmåleren, er som alle målinger udsat for visse fejl på grund af miljøforhold, enhedens design og dens placering i forhold til omgivende forhindringer. Imidlertid gør brugen af et netværk af sådanne instrumenter det muligt at planlægge afgrøder, vandingsbehov, vandkraftpotentiale og endda give råd til befolkningen i tilfælde af voldsomme regnvejr. De kan også bruges til at kalibrere en vejrradar ved at sammenligne de mængder, der opnås med de to instrumenter.
De første målinger af kendte nedbørsmængder blev foretaget af grækerne omkring 500 f.Kr. F.Kr. Hundrede år senere, i Indien , brugte befolkningen skåle til at samle regnvand og måle. I begge tilfælde hjalp nedbørsmåling med at estimere fremtidige afgrødeudbytter.
I Arthashâstra- bogen, der blev brugt i riget Magadha , blev der sat standarder for kornproduktion , og hvert kornkammer i staten havde en sådan regnmåler til skattemæssige formål. I Palæstina , fra den II th århundrede f.Kr.. AD , religiøse skrifter nævner måling af regn til landbrugsformål.
I 1441 i Korea blev den første standard bronze regnmåler, kaldet " Cheugugi " , udviklet af videnskabsmanden Jang Yeong-sil til brug gennem et landsdækkende netværk.
I 1639 udførte den italienske Benedetto Castelli , discipel af Galileo , de første målinger af nedbør i Europa for at kende vandbidraget fra en regnfuld episode til Trasimenosøen . Han havde kalibreret en cylindrisk glasbeholder med en kendt mængde vand og markeret det tilsvarende niveau på cylinderen. Derefter udsatte han containeren for regn og markerede hver time med en markør det niveau, vandet nåede.
I 1645 udviklede den portugisiske Paulo Da Silva, en berømt portugisisk-talende pluviolog, en ny version af pluviometeret, der gør det muligt automatisk at bestemme niveauet for den gradvise udvikling af nedbør via en hakmekanisme på Benedetto Castellis måleværktøj .
I 1662, englænderen Christopher Wren udviklede den første spand pluviometer eller pluviograph, som han forbandt det følgende år med en meteograph, en enhed, der optager flere meteorologiske parametre såsom lufttemperatur, retning vind og nedbør. Dens regnmåler bestod af en modtagertragt og tre rum, der skiftede til at samle nedbøren hver time. I 1670 brugte englænderen Robert Hooke også en spandregnmåler. I slutningen af 1780'erne udviklede Louis Cotte , videnskabsmand i oplysningstiden , også et pluviometer i Frankrig, som han kaldte et udometer .
I 1863 blev George James Symons udnævnt til bestyrelsen for det britiske meteorologiske samfund , hvor han tilbragte resten af sit liv med at måle nedbør over de britiske øer . Han oprettede et netværk af frivillige, der sendte ham målinger. Symons noterede sig også forskellige historiske oplysninger om regnfuld nedbør på øerne. I 1870 offentliggjorde han en konto tilbage til 1725.
Med udviklingen af meteorologi spredes måling af målinger af de forskellige parametre i Jordens atmosfære . Regnmålere forbedres, men de grundlæggende principper forbliver de samme. I Frankrig distribuerede den meteorologiske sammenslutning oprettet af Urbain Le Verrier "Association" regnmåler. Forskellige pluviometre og pluviografer fulgte dem med tippespande. Disse omfatter regnmålere optagere flåd, anvendes fra det XIX th århundrede , og regnmålere balance.
Regnemåleren er et måleinstrument, der bruges til at finde den mængde regn, der er faldet på et område. Dets anvendelse antager, at nedbørsvandet fordeles jævnt over regionen og ikke udsættes for fordampning . Målingen udtrykkes generelt i millimeter tykkelse eller i liter pr. Kvadratmeter, men undertiden i snesevis af kubikmeter pr. Hektar til landbrug, alt sammen identisk, når vi foretager omdannelsen (1 mm / m 2 = 1 l / m 2 = 10 m 3 / ha ). Den består af to vigtige dele:
Tragteffekten gør det muligt at reducere målefejlen ved at øge afstanden mellem hver enhed i gradueringen. Indersiden af regnmåleren består af en speciel belægning for at begrænse befugtning . Tragtkeglen skal være dybt nok, så vand kan strømme ud uden risiko for at sprøjte ud. En skærm filtrerer snavs og forhindrer regnmåleren i at tilstoppe.
Samleren skal placeres i tilstrækkelig højde, normalt en meter fra jorden, og i en afstand på flere meter fra andre genstande, så der ikke findes vand fra hoppet på jorden eller disse genstande. Kanterne på regnmålekraven skal være skråt udvendigt for at begrænse usikkerheden ved dryp dryp fra ydersiden af opsamlingskeglen.
Regnmålere var oprindeligt manuelle, det vil sige at en meteorologisk tekniker skulle komme regelmæssigt for at læse højden af den regn, der var faldet og tømme enheden. I begyndelsen af XXI th århundrede, er de ofte udstyret med sensor elektronik, der tillader kontinuerlig optagelse og remote data. Manuelle regnmålere bruges dog stadig af amatører eller frivillige observatører af klimatiske netværk. Der er fire typer regnmålere / pluviografer: gradueret cylinder (kendt som direkte aflæsning), vippeskovl, balance (eller Fisher og Porter) og optisk.
Standard gauge blev udviklet i begyndelsen af XX th århundrede og består af en gradueret cylinder, i hvilken samleren strømmer. I de fleste af disse regnmålere er gradueringen hver 0,2 mm op til 25 mm . Hvis der falder for meget regn i hovedenheden, ledes overskuddet til en anden container.
Når du tager målingen, noterer teknikeren den højde, der er nået på cylinderen, for at finde ud af, hvor meget regn der er faldet. Hvis der er vand i overskudsbeholderen, skal han overføre det til en anden gradueret cylinder for at tilføje det til målingen. Teknikeren skal tømme regnmåleren mellem hver aflæsning.
StandardEn sådan regnmåler siges at være "normal" eller "standard", når den er godkendt som en standard på nationalt niveau.
TotalizerRegnemålere, der bruges i sjældent besøgte stationer, såsom en bjergstation, indeholder frostvæske og en væske såsom olie, der forhindrer vandet i at fordampe. De har en større kapacitet, fordi aflæsninger kan foretages ugentligt eller månedligt.
Regnemålene nedenfor er alle udstyret med et registreringssystem. Oprindeligt var pluviografen en stylus, der kontinuerligt registrerede data - mængde nedbør og forløbet tid - på et gradueret papir placeret i nærheden af enheden, der giver et pluviogram . Derefter blev signalet fra regnmåleren transmitteret med ledning til en lignende optager placeret på vejreteknikerens kontor under aflæsningerne. Dette tillod sidstnævnte at foretage observationer hurtigere og når som helst uden at skulle gå til vejrstationen hver gang .
Dataene sendes nu til en digital optager, som kan overføre disse oplysninger til et brugerdistributionsnetværk. Dette muliggør brug af automatiske vejrstationer . Disse data kan behandles for at give øjeblikkelige nedbørshastigheder, time, total mængde osv.
Med tippespandManifolden leder regnen til en slags lille svingjigger, der er dannet af to metalbeholdere eller spande, lille størrelse på hver side af en vandret akse. Kapaciteten på disse beholdere svarer til 0,1, 0,2 eller 0,5 mm vand afhængigt af enhedens nøjagtighed. Der er altid en skovl vandret og overfor samlerens udløb, den anden skaber en vidvinkel nedad. Vandet akkumuleres i den vandrette, der vipper, når det når den nødvendige vægt og udleder dets vand ved tyngdekraften. Mængden af nedbør måles ved antallet af skråninger lavet af skovlene, detekteret af et mekanisk, magnetisk eller optisk system.
I et mekanisk system er reserveskovlen i kontakt med en metalstang og lukker derfor et elektrisk kredsløb. Ved at vippe er det den anden skovl, der lukker dette kredsløb. Passagen fra en kontakt til en anden er angivet på pluviografens graf. I et magnetisk system skifter en magnet, der er fastgjort på skovlen, en magnetisk kontakt ( reed switch ), hvilket skaber en impuls ved hver hældning, der tillader optælling. I et optisk system skærer den vippende skovl en lysstråle, som registreres af en optisk diode, og et computersystem tæller den ned. Som med skala regnmålere kan et varmesystem smelte snefald og måle vandækvivalenten med faldet sne . Dette system er endda nødvendigt, hvis enheden bruges i den kolde årstid.
Fordelen ved denne regnmåler er at måle nedbørshastigheden ud over den samlede måling, hvilket indikerer intensiteten af sidstnævnte. Men når nedbørshastigheden er for stor, for eksempel 400 mm / t , er opsamlingens åbning muligvis ikke stor nok, og der opnås en kumulativ effekt i tragten, som fordrejer hastigheden uden at ændre den samlede ophobning. I regnvejr er nedbørshastigheden ofte for lav til også at blive rapporteret. Nogle algoritmer er udviklet til at tage disse begrænsninger af enheden i betragtning. Spandens regnmåler er ikke så nøjagtig som den direkte måling, for hvis regnen slutter, før den vandrette spand er fuld, tælles vandet i den ikke. Værre er, at en vindskift kan få den til at vælte senere og give en falsk ophobning, når der ikke er regn.
På balanceI stedet for en gradueret cylinder modtager Fisher og Porter Rain Gauge regn i en container fastgjort til en skala. Et tyndt lag olie anbringes i beholderen inden brug. Dette vil flyde på regnvandet fra opsamleren og forhindre fordampning . Når apparatet næsten er fyldt, tillader en ventil det automatisk at tømmes. I vintermånederne tilsættes frostvæske også, så vandet ikke fryser.
Variationen i massen af vand i beholderen omdannes til en ækvivalent til millimeter tykkelse afhængigt af vandets tæthed. De primitive modeller foretog denne transformation ved at flytte punktet på en stylus på et grafisk papir, der er specielt gradueret til dette formål. Med fremkomsten af elektronik indsamles data af en sensor og omdannes til digitale værdier direkte i en datalogger . Denne type regnmåler måler al den regn, der er faldet, og kan måle fast nedbør, såsom sne og hagl , hvis den er udstyret med et varmesystem. Det er dog dyrere end den direkte aflæsende regnmåler og kræver mere vedligeholdelse end en skovl.
OptiskDen optiske regnmåler består af en tragtopsamler, hvorunder der er en fotodiode eller en laserdiode . Nedbør måles ved at detektere optiske uregelmæssigheder. Tragt dirigerer dråberne ind i prøvevolumenet i lysstrålen. Ved at måle intensiteten af scintillationerne kan den elektronisk bestemme nedbørshastigheden.
Akkumulation er kun repræsentativt for den nøjagtige placering af regnmåleren og kan afvige meget fra andre omgivende målesteder, da nedbørshastigheden varierer meget over tid og rum. Aflæsningerne af en enkelt regnmåler er derfor ikke karakteristiske for regnen, der falder over en hel region. Derudover har hver enhed sin nøjagtighedsgrænse, og dataene lider også under andre målefejl :
For at overvinde disse mangler bruges visse rettelser undertiden, og meteorologiske stationer bruger ofte to typer regnmålere til krydskontrol af data.
I blæsende situationer er indsamlingsgraden meget lavere end virkeligheden, fordi regnen danner en vinkel med samleren. Trykvariation og turbulens nær dens åbning kan også skubbe dråber opad. Dette er vigtigere med en meget stærk vind og / eller med let nedbør som snefnug. For at afhjælpe vindens effekt er der skærme dannet af lodrette lameller placeret rundt om regnmåleren. Disse fejl er tilfældige.
Temperatur har forskellige effekter. Når de strømmer ind i opsamlertragten, er vanddråberne udsat for friktion, som varmer dem op. Derudover kan den varme, der er akkumuleret af samleren, overføres til vandet, hvis den tidligere var i solen. Disse to indgange kan fordampe en del af nedbøren, hvilket reducerer den mængde, der måles af regnmåleren.
På den anden side ekspanderer vand med varme, så volumenet for den samme regnmasse øges med temperaturen. Så i en direkte måling af regnmåler når vandet en anden højde afhængigt af temperaturen. Det er derfor nødvendigt at foretage en korrektion for at opnå værdien ved en standard temperatur, generelt 15 ° C . Denne effekt gælder ikke for andre typer regnmålere, der primært måler masse.
Endelig kan nedbør i fast form, såsom sne og hagl , blokere opsamleren. Selvom et varmesystem tillader dem at smelte, hvis nedbørshastigheden er høj, vil der være en forsinkelse mellem faldet af denne nedbør og tidspunktet for dens måling. Den bemærkede nedbørshastighed kan derfor være forvrænget, og start- og sluttiderne for den angivne nedbør vil være senere end i virkeligheden.
Manifoldets karakteristika og målemekanismen giver systematiske fejl, som delvist kan korrigeres ved hjælp af visse korrigerende ligninger. Vand har tendens til at klæbe til genstande; dette befugtningsfænomen er den første af disse fejl. Under nedbør forbliver en del af vandet således fast på væggene på opsamlingskeglen. Denne umålede mængde vand afhænger af det udstyr, der bruges i regnmåleren, og er altid den samme, hvis den er ren. Andelen af denne mængde i forhold til mængden af regn kan derfor være vigtig i tilfælde af lav nedbør. Mængden af vand, der går ind i måledelen, kan derfor være lavere end instrumentets opløsning , og spandens regnmåler registrerer muligvis ikke nogen hældning.
I tilfælde af meget kraftig nedbør, som tidligere nævnt, kan der midlertidigt akkumuleres vand i opsamleren på grund af den lille diameter af udløbshullet, hvilket fordrejer den øjeblikkelige nedbørshastighed. Eller der er vandtab i skovlens vipningstid, og regnmåleren undervurderer den samlede mængde nedbør.
Endelig kan opsamlingens åbning muligvis ikke være helt parallel med vandret, hvilket reducerer opsamlingsoverfladen og fører til en systematisk målefejl.
Hvis regnmåleren er for tæt på bygninger eller træer, kan vinden være meget forskellig fra det generelle miljø og forårsage over- eller undervurdering. I henhold til en anbefaling fra Verdens meteorologiske organisation skal overfladen på regnmålerens kant være mellem 0,5 og 2 meter over jorden, og den skal installeres et fladt sted med en lavere hældning af det omgivende terræn. 19 grader. Afstanden mellem regnmåleren og en hindring skal være mere end fire gange højden af denne forhindring.