Учебная метеостанция

Оренбургского университета

Учебная метеорологиче­ская станция (УМС) создана в сентябре 2007 г. по инициативе и поддержке известного ученого, проректора по научной работе и исследовательской деятельности Оренбургского государственного университета, доктора физико-математических наук, профессора С.Н. Летуты. Открытие УМС состоялось в декабре 2008 г., т.е. почти год оформлялись все необходимые документы, производилась закупка приборов, оборудования у специализированных предприятий Санкт-Петербурга, Омска, Ростова-на-Дону. Все приборы прошли поверку в Центре метрологии и стандартизации.
Метеоплощадка и сама станция находятся в южном секторе территории учебно-научно-производственного комплекса (УНПК) ОГУ, на территории ботанического сада.

Активное строительство на метеоплощадке

Размеры территории метеоплощадки совсем невелики, но соответствуют стандарту (26 × 26 м). Метеоплощадка — это то место, где размещают постоянные рабочие приборы и оборудование, но часть приборов находится в помещении метеостанции. Метеоплощадка находится на отметке 110 м над уровнем моря, ее поверхность нами тщательно выровнена, очищена от техногенного мусора (так как в прежние годы это были площади аппаратного завода). На метеостанции студенты кафедры географии и регионоведения геолого-географического факультета ОГУ будут проходить учебную и летнюю практику по специальной программе дисциплины «Климатология и метеорология». На метеоплощадке в свободные от занятий и исследований часы сотрудники станции проводят экскурсии для студентов, школьников и всех желающих.

Метеоплощадка готова к работе

Начнем более подробный осмотр.
Психрометрическая будка сконструирована таким образом, чтобы резервуары термометров и других приборов находились на уровне двух метров — в приземном слое воздуха. Дверца будки всегда обращена на север. Как вы думаете, почему?
Будка служит для защиты приборов от осадков, сильного ветра и солнечной радиации. Она выкрашена в белый цвет и имеет специальные жалюзи. Стоит отметить, что как на обычной метеостанции, так и на нашей всегда имеются две будки. В одной находятся термометры, психрометр, гигрометр, а в другой — гигрограф и термограф, это приборы-самописцы (на лентах которых в течение суток в автоматическом режиме происходит запись изменения температуры и относительной влажности воздуха).

Психрометрическая будка

Внутреннее устройство психрометрической будки

Психрометрическая будка
с самописцами — гигрографом и термографом

На специальном участке — так называемом «участке без растительного покрова» — производятся наблюдения за температурой поверхности почвы и на различных глубинах.
Срочный, минимальный и максимальный термометры служат для измерения температуры поверхности почвы. Зимой эти термометры кладутся на снег.
В метеорологии измеряют не только температуру поверхности почвы (температуру подстилающей поверхности), но и температуру почвы на глубине. Для этого существуют специальные приборы — термометры Савинова и вытяжные термометры.
Наблюдения по термометрам Савинова производятся только в теплое время из-за их хрупкости, они устанавливаются на глубинах 5, 10, 15 и 20 см. Установку термометров, как и других приборов, ведет по специальным ГОСТам наш инженер по метеорологическим приборам Г.М. Жиляев. Все приборы ежегодно поверяются в Центре метрологии и стандартизации. И если показания приборов отклоняются от эталонных, то вносятся поправки. Все термометры на площадке ориентированы по сторонам света (по линии восток—запад).
На каждой метеостанции постоянно установлены на зимний период снегомерные рейки. У нас на площадке их четыре, три для снегомерной съемки и одна — у мерзлотомера.
Снегомер предназначен для измерения высоты и массы вырезаемого столбика пробы снега. Он состоит из безмена (взвешивающей части) и металлического цилиндра для отбора пробы снега и определения его объема. Плотность снега определяется отношением массы к объему.

Максимальный, минимальный и срочный напочвенные термометры на поверхности снега

На любой метеостанции обязательно есть высокая мачта. На ней находится ветроизмерительный прибор — флюгер Вильда. На метеостанциях флюгеры бывают двух видов: один с тяжелой доской, другой — с легкой. Два флюгера с разными досками позволяют измерять различные скорости ветра. С легкой доской флюгер может измерять скорость до 20 м/с, с тяжелой — до 40 м/с. Так как в Оренбурге довольно редко ветер превышает двадцатиметровую отметку (среднегодовая скорость составляет примерно 4 м/с), у нас на станции размещен только флюгер с легкой доской.

Опускаемый настил
для подступа к термометрам

Флюгер (нем. крыло) довольно прост в эксплуатации. Его устанавливают в северной части метеоплощадки. На фото ветер имеет южное направление («дует» с юга), для определения мы смотрим, куда указывает противовес («шарик» на противоположном конце флюгарки), а скорость — 2—3 м/с — определяем по тому, к какому из штифтов отклонилась доска.

Почвенные термометры Савинова

Основным документом на метеостанциях, устанавливающим правила и методику их функционирования, считается «Наставление гидрометеорологическим станциям и постам», которое рекомендует использовать наблюдения по флюгеру Вильда в случае выхода из строя других приборов по вет­ру (например, электрического анеморумбометра М-63М-1). Мы планируем установить его у нас на станции на следующий год. Пока же на станции установлен только флюгер, так что сбои в электроснабжении нам не страшны. Скорость ветра определяют еще и другим прибором — ручным анемометром.
На нашей метеостанции проводятся также следующие наблюдения.
• За количеством атмосферных осадков по осадкомеру. Сборником осадков является осадкомерное цилиндрическое ведро, куда попадают осадки. Оно защищено от ветра и, следовательно, падения специальными пластинами. Дважды в сутки осадки сливают в измерительный дождемерный стакан, цена деления которого составляет 1 мм слоя осадков. Если количество осадков составит 50 мм за период не более 12 часов, то этот факт считается опасным метеоявлением, которое «может представлять угрозу жизни или здоровью граждан» (Федеральный закон от 2 февраля 2006 г. № 21-ФЗ).

Снегомерные рейки — переносная и стационарная

Мерзлотомер для определения глубины промерзания почвы

• Атмосферное давление определяем по барометру-анероиду и барографу, которые размещены в помещении станции.
• Температуру воздуха, в том числе максимальную и минимальную, определяем по термометрам, размещенным в психрометрической будке. По показаниям сухого и смоченного термометров с использованием специальных «Психрометрических таблиц» находим характеристики влажности воздуха (относительную и абсолютную влажность, точку росы, дефицит насыщения). Так, например, если по сухому температура 7,2 °С, а по смоченному 6,5 °С, то точка росы — 5,6 °С, абсолютная влажность — 9,1 гПа, относительная — 90%, а дефицит насыщения — 1,1 гПа.

Снегомер

Флюгер Вильда на 10-метровой мачте

Для определения показателей влажности воздуха используем аспирационный психрометр Ассмана, который можно переносить, т.е. брать с собой, проводя в полевых условиях изучение микроклимата. Например, мы думаем, что удастся обнаружить с помощью психрометров наличие «острова тепла» над центральной частью города, который способствует формированию «городского бриза», влияющего на повышение уровня загрязнения воздуха этой перегретой, особенно летом, части города.
Форму облаков определяем визуально и сверяемся с фото по международному «Атласу облаков».
В наши планы входит разработка программы наблюдений перламутровых и серебристых облаков — этих загадочных небесных явлений.
Проводим наблюдения:
• за опасными атмосферными явлениями: шквалами, грозами, метелями, туманами, мглой и смогом, пыльными бурями;
• за оптическими явлениями: разнообразием гало — противосолнцем, паргелиями (ложные Солнца), глорией, гало Бугера или белой радугой, «восточной зарей» или «тенью Земли», мечтаем увидеть «зеленый луч», изумрудной вспышкой озаряющий небо после заката или перед восходом Солнца, и лунную радугу (о существовании которой мы знаем из книги Аристотеля «Метеорологика»), которую наблюдать удавалось многим, но нам пока нет;
• за горизонтальной дальностью видимости мы наблюдаем по ориентирам, расстояния до которых известны, т.к. заранее определены с помощью GPS- навигатора.
Продолжительность солнечного сияния определяем по гелиографу, стеклянный шар которого собирает солнечные лучи в фокус, и при перемещении луча на ленте появляется линия прожога. По длине линии в часах и считают продолжительность сияния. В Оренбурге за год получается величина более двух тысяч часов, почти как в Крыму.
Все наблюдения и измерения производятся в строгом соответствии с принятыми международными и отечественными нормами, установленными Всемирной метеорологической организацией и Росгидрометом. Помимо стандартной программы работ на метеостанции осуществляются некоторые дополнительные наблюдения. К ним относятся измерения глубины промерзания почвы (по мерзлотомеру). Отсчеты по мерзлотомеру начинают проводить после даты перехода среднесуточной температуры воздуха через ноль градусов (осенью 2008 г. это произошло 6 ноября). Кроме того, мы проводим наблюдения за отложениями слоя льда (на специальном гололедном станке), инеем и изморозью (по ледоскопу). Отложение измеряется по толщине слоя льда на проводах, а также по объему воды, получившейся от таяния отложения.

Ручной анемометр

Осадкомер

Барометр-анероид

Барограф

В программу работ включены исследования твердых атмосферных осадков (их классификация в соответствии с указаниями Международной комиссии по льду и снегу, выяснение причин многообразия и наличия необычных форм).
Для автоматизированной обработки и логического контроля текущих данных метеорологических наблюдений, выпуска бюллетеня метеорологических наблюдений разрабатывается комплекс пpогpаммного обеспечения УМС-ОГУ.
Программа регулярных наблюдений даст архивные и оперативные данные, позволяющие комплексно, во взаимосвязи одних показателей с другими, решать широкий круг научных и прикладных задач.

Измерительный дождемерный стакан

Аспирационный психрометр Ассмана

Метеостанция может стать немаловажным звеном в российском МЧС в части обнаружения и предупреждения опасных и неблагоприятных погодных явлений (ураганных ветров и шквалов, сильных ливней и града, гололеда и др.) и может нести вахту в северной части Оренбурга. Такие предупреждения позволят снизить не только экономический ущерб от особо опасных метеоявлений, но и сберечь здоровье людей.
Данные УМС нужны климатологам для изучения мезоклимата Оренбурга, оценки динамики климатических условий полумиллионного города. По этим данным могут разрабатываться рекомендации градостроителям и, конечно, службам жизнеобеспечения города. В программу исследований нами включена и работа по определению наличия в Оренбурге «городского бриза» и «купола тепла».

Перистые облака

Перламутровыеоблака (стратосферные) наблюдались над всей Европой. Фото с сайта Meteoweb — 03.02.2008

Гелиограф

Ленты с участками прожога

Ледоскоп с инеем

Гололедный станок

Схематический рисунок наиболее типичных форм облаков

* * *

Было бы замечательно создать Ассоциацию учебных метеостанций, куда бы вошли не только российские учебные метеостанции, метеобюро и обсерватории из университетов Перми, Саратова, Москвы, Иркутска, Казани, Томска, Владивостока, Санкт-Петербурга, но и других стран (например, университета Кыргызской Республики, г. Бишкек, Белорусского университета и других, о работе которых мы узнаем лишь по скупым страничкам сайтов во всемирной паутине).
Вот и закончилась наша виртуальная экскурсия. Заметим, что понятие «виртуальная» мы используем не в угоду моде. Термин происходит от латинского слова virtualis, что означает «возможный; такой, который может или должен появиться при определенных условиях».

Мы рады нашей возможности общения с вами. Будем признательны всем, кто выскажет свое мнение и пожелания. Написать можно на нашу почту: meteoogu@yandex.ru.