метеорологические приборы и оборудование

метеорологи́ческие прибо́ры и обору́дование — технические средства, используемые в практике наблюдений за погодой и получения количественных характеристик состояния атмосферы. Основные виды наблюдений за метеорологическими условиями взлёта и посадки летательного аппарата и полёта их по маршруту производятся с помощью следующих М. п. и о.

Анемометр — используется для определения скорости движения воздуха. Для измерения горизонтальной составляющей скорости ветра независимо от его направления используется анемометр с вертушкой — приёмной частью в виде четырёх полых полушарий, закрепленных на вертикальной оси. Погрешность измерения анемометров — 0,1 м/с и менее. При исследованиях атмосферы используются нанометрический анемометр (скорость воздушного потока определяется по разности динамических и статических давлений — Пито трубка, приёмники воздушных давлений) и термоанемометры (скорость потока определяется по степени охлаждения и, следовательно, изменения омического сопротивления помещённой в него нагретой электрическим током металлической нити). Для одновременного измерения скорости и направления ветра используют анеморумбометры, представляющие собой комбинацию анемометра и флюгарки того ила иного типа, ориентирующей прибор по направлению ветра. Измерение давления осуществляют барометрами и анероидами. В авиационной метеорологии наибольшее распространение получили ртутные барометры чашечного и сифонно-чашечного типов, принцип действия которых основан на уравновешивании атмосферного давления весом столба ртути, расположенного в вертикальной трубке. Используемые в авиационной метеорологии барометры такого типа имеют погрешность измерения абсолютного давления до 0,2 гПа. Достаточно широкое применение нашли анероиды, принцип действия которых основан на измерении меняющейся при изменении атмосферного давления деформации (прогиба) металлической мембраны, закрывающей металлическую коробку, из которой откачен практически весь воздух. Анероиды менее чувствительны, чем жидкостные барометры, и имеют погрешность измерения давления не лучше 1 гПа.

Для определения влажности воздуха в авиационной метеорологии в основном используются аспирационные психрометры, принцип действия которых основан на учёте эффекта охлаждения тела при испарении жидкости с его поверхности. Состоит из двух термометров, помещённых в защитную металлическую оправу, и вентилятора, обеспечивающего обдувание термометров исследуемым воздухом с постоянной скоростью (около 2 м/с). Один из термометров измеряет температуру исследуемого воздуха. Второй термометр измеряет некую условную температуру — его приёмный резервуар обёрнут смоченным в воде батистом. При испарении воды с поверхности батиста происходит охлаждение приёмного резервуара второго термометра. Степень охлаждения зависит от влажности воздуха. По показаниям «сухого» и «смоченного» термометров влажность воздуха определяется с помощью специальных психрометрических таблиц.

Регистратор дальности видимости (РДВ) — обеспечивает измерение и регистрацию на ленте самописца метеорологической дальности видимости в светлое и тёмное время суток. Принцип действия основан на сравнении двух световых потоков от одного источника света: один из потоков проходит через заданный слой атмосферы и с помощью призменного отражателя возвращается в прибор на фотоэлемент, второй попадает на фотоэлемент через специальную оптическую систему внутри прибора. Погрешность измерения достигает 2%.

Наземный импульсный световой измеритель высоты нижней границы облаков (ИБО) — прибор для определения расстояния до нижней кромки облаков посредством определения времени прохождения световым импульсом расстояния от передатчика (излучателя) до нижней границы облаков и обратно до приёмника световых импульсов. Инструментальная погрешность измерения высоты H нижней кромки облаков находится в пределах (10 + 0,1 H[м]) м для высот от 50 до 1000 м.

Метеорологический радиолокатор (МРЛ) — специализированный радиолокатор для получения информации об атмосфере и протекающих в ней процессах. Принцип действия основан на оценке степени ослабления принятого эхо-сигнала по сравнению с сигналом, излучаемым самим МРЛ. К МРЛ предъявляются специфические требования, обусловленные особенностями метеорологических целей: исключительно большим диапазоном изменения отражающей способности; значительными вертикальными и горизонтальными размерами, как правило превышающими геометрические размеры зондирующего импульса; относительно малой скоростью движения и большой пространственной изменчивостью. Всё это требует передатчиков большой мощности, приёмников большой чувствительности, а также антенн с большим коэффициентом направленного действия. Антенны МРЛ вращаются в горизонтальной (от 0 до 360°) и вертикальной (от 0 до 90°) плоскостях. МРЛ позволяет собирать информацию с площади радиусом до 300 км.

Система радиозондирования атмосферы (СРА) — комплекс оборудования для сбора информации о температуре и влажности воздуха, скорости и направлении ветра на различных высотах; состоит из следующих компонентов: радиозонд — прибор, включающий в себя датчики температуры, влажности и давления, а также устройство для преобразования параметров окружающего воздуха, измеряемых с помощью этих датчиков, в радиотелеметрический сигнал и передачи его на приёмное наземное устройство; поднимается в атмосферу с помощью латексной оболочки, наполненной водородом или гелием, до высот 30—40 км; приёмное наземное устройство — включающее в себя радиолокатор для приёма радиосигналов радиозонда (обеспечивает также сопровождение радиозондов на расстояние до 200—250 км от точки выпуска), определения его текущих координат, и вычислительный комплекс для обработки телеметрической информации, обработки данных и выдачи результатов.

Метеорологический спутник — искусственный спутник Земли для сбора информации о состоянии атмосферы и снабжённый аппаратурой для измерения интенсивности излучения Земли и её атмосферы в различных диапазонах длин волн. Существует два типа метеорологических ИСЗ — полярноорбитальные и геостационарные. Полярноорбитальные ИСЗ движутся по орбитам, проходящим через полярные районы, и ведут «просмотр» Земли по виткам. Полоса просмотра имеет ширину 1000 км и более. Для получения регулярной информации необходимо присутствие на орбите нескольких ИСЗ одновременно. Информация серий последовательных витков компонуется в «монтажи», позволяющие анализировать состояние атмосферы над большими территориями. Геостационарные метеорологические ИСЗ летают по орбитам, проходящим над экваториальными районами, угловая скорость их перемещения совпадает с угловой скоростью движения Земли и спутник находится всё время над одной и той же точкой её поверхности. Для получения информации по всему земному шару необходимо присутствие на орбите нескольких спутников. Частота съёма информации составляет 0,5 ч, что позволяет детально анализировать развитие во времени процессов в атмосфере. Известны отечественные метеорологические спутник «Метеор», зарубежные — «ГОЕС», «НОАА» (США), ГМС (Япония), «Метео-сат» (Европейское космическое агентство) и др.

А. А. Ляхов.