ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA 2.

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA 2."

Mátyás Halász
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA 2. METEOROLÓGIAI MÉRSÉSEK MÉRÉSEK ÉS ÉS MEGFIGYELÉSEK Az adatgyűjtés, A levegő áramlása adattovábbítás nemzetközi hálózatai

3 Miért szükséges mérni? Hajózás Szélmalmok Mozgásrendszerek Repülés Szélenergia Szennyezőanyagok terjedése

4 Légköri mozgásrendszerek

5 Alapfogalmak A szél a levegőnek a földfelszínhez viszonyított vízszintes mozgása, amely iránnyal és sebességgel jellemezhető. Szélirány: ahonnan a szél fúj.

6 Alapfogalmak A szél a levegőnek a földfelszínhez viszonyított vízszintes mozgása, amely iránnyal és sebességgel jellemezhető. Szélsebesség mérőszámai: szélút: az a távolság, amelyet a széllel együtt mozgó légrészecske adott idő alatt megtesz méterben kifejezve közepes sebesség: megadott időközben az átlagos szélsebesség m s 1 -ban kifejezve szélnyomás: a szél által 1 m 2 felületre gyakorolt nyomóerő Pa-ban kifejezve max. széllökés: a szélsebesség, vagy szélnyomás átmeneti csúcsértéke

7 Alapfogalmak Szélsebesség SI-egysége: [m/s], 1 m/s = 3,6 km/h = 2,237 mérföld/h = 1,943 csomó A szélsebesség (V) és a szélnyomás (Pw) közötti összefüggés: Pw = k V 2, ahol k konstans a levegő sűrűségétől és a vizsgált felület (amelyen éppen a szélnyomást vizsgáljuk) méretétől, alakjától függ A szél érzékelése műszer nélkül: - füst gomolygása - szélzsák repülőtereken - Beaufort-féle skála (12 fokozatú): 0 = szélcsend, 12 = orkán

8 A Beaufort-féle szélskála Tapasztalati úton következtetés a szélsebességre (1805) Francis Beaufort ( )

10 Szélirány meghatározása Szélzászlók: mechanikus szerkezetek, melyek a szélirány érzékelésére szolgálnak függőleges tengely körül szabadon forgó nem szimmetrikus testek, a vitorla mindaddig nagy akadályt képez a szél útjában, amíg egy bizonyos helyzetbe be nem fordul vitorla súlyát a forgó test átellenes oldalán súlyos fémgolyó egyenlíti ki

Szél mérése nyomólapos szélmérő 1450: Leon Battista Alberti (1404 1472) - ötlet 1500 körül: Leonardo

11 Szél mérése nyomólapos szélmérő 1450: Leon Battista Alberti ( ) - ötlet 1500 körül: Leonardo da Vinci ( ) - tervrajz 1667: Hooke - megvalósítás Szélsebesség meghatározása a szélnyomás által

12 Szél mérése nyomólapos szélmérő 1861: Wild nyomólapos szélzászlója Szélirányt, szélerősséget is jelez Nyomólap: 15x30 cm Szélzászló állítja széllel szembe Nyomólap kilengése mutatja a szél erősségét Leolvasáskor nagy hibalehetőség

13 Szél mérése nyomólapos szélmérő skála szélsebesség kilendülési szög (fok)

előnyösebb, a kónuszos kanalak jobban viselkednek, mint a félgömbalakúak, a kanalakat és az

14 Rotációs szélsebesség mérők 1846: Dr. J. T. Romney Robinson: kanalas szélmérő Tapasztalatok: a háromágú kanálkereszt alkalmazása előnyösebb, a kónuszos kanalak jobban viselkednek, mint a félgömbalakúak, a kanalakat és az azokat tartó karokat a rotor tehetetlenségének minimalizálása és a szél által gyakorolt forgatónyomaték maximalizálása szempontjából kell méretezni.

15 Rotációs szélsebesség mérők Propelleres szélmérő: Előny: pontosabb Hátrány: szélirányfüggő Megoldás: egybeépítés a széliránymérővel

16 Rotációs szélsebesség mérők anemométerek dinamikus jellemzői: indulási küszöb: a legkisebb szélsebesség, ahol a kanál, vagy propeller éppen elkezd forogni, vagyis a szél forgatónyomatéka legyőzi a csapágy súrlódását. Ebben a sebességtartományban azonban a műszer még nem hiteles, a valódi szélsebességnél kevesebbet jelez. pontos követés: ahonnan kezdve a műszer már érvényes értéket szolgáltat válaszidő: a gyors változásokat a kanalas, propelleres szélmérők bizonyos késéssel követik. túlmérés: változékony szélben a kanalas műszerek magasabb értékeket mérnek, mivel a pozitív gyorsulásra a kanál jobban reagál, mint a negatívra

17 Aerodinamikus szélsebesség mérők nyomáskülönbség alapján következtetünk a szélsebességre használata a Fuess-féle egyetemes szélíróban, 3 fő rész: 1.forgókanalak, szélzászló, aerodinamikus szélsebesség-mérő 2. közlőrúd 3. író

18 Szélmérés a hazai meteorológiai állomásokon jelenleg OMSZ állomások: Vaisala WAV15A Mérés a felszín (tereptárgyak) felett 10 m-rel Szélsebesség: forgókanalas szélmérő: -indulási küszöb: 0,4 m/s -tengely forgásának elektromos impulzusa Szélirány: vitorla -fototranzisztor: 64 irány

19 Egyéb, korszerű szélmérő eszközök Hődrótos anemométer Vékony szálat fűt Szál elektromos ellenállása függ a hőmérséklettől A szál körül áramló levegő hűti a drótot Összefüggés az ellenállás és az áramlási sebesség között Érzékeny, pontos műszer

Egyéb, korszerű szélmérő eszközök Szónikus anemométer 6 db kettős rendeltetésű egységből áll (hangkibocsátó, észlelő) A mérőtestek hangot bocsátanak ki A hang a széltől függően különböző

20 Egyéb, korszerű szélmérő eszközök Szónikus anemométer 6 db kettős rendeltetésű egységből áll (hangkibocsátó, észlelő) A mérőtestek hangot bocsátanak ki A hang a széltől függően különböző időeltérésekkel jut el a a többi mérőtesthez Az eltérések számítógépes feldolgozásával 3D-s szélvektort kapunk 1970-es évektől használják Hosszú távon is megbízható műszer Alkalmazás pl. tengeri bóják, mikrometeorológia mérések (eddy-kovariancia)

21 Magaslégköri szél meghatározása Mérőtornyok Pilot-ballon Rádiószonda Repülőgépes mérések Wind profiler SODAR

22 Erők Gravitációs erő F g mm 2 R ahol a gravitációs állandó (6, N m 2 /kg 2 ), M a Föld tömege ( kg),, R a Földsugár (6370 km) F g m g g M 2 R F

23 Erők Centripetális erő F cp m 2 r A Föld felszínén nyugalomban lévő, a Földdel együtt forgó testre a tömegvonzás, illetve a centripetális erő ellenereje hat.

24 Erők Geostacionárius pályán keringő műholdak: m Ω Ω 2 m M R 2 R π s 7,29 10 s R 3 M Ω km

25 Erők Hidrosztatikai felhajtó erő: F fel V f g Nyomási-gradiens erő: F nyg p y Coriolis erő: Súrlódási erő F 2 v sin c

26 Egyensúlyi áramlások Le-Chatelier elv: A rendszerre ható erők egyensúlyt igyekeznek kialakítani Newton II. törvénye: elemi levegőtest mozgását a rá ható erők eredője határozza meg Alacsony földrajzi szélességek PHR Egyenes F p = F s Antitriptikus Közepes földrajzi szélességek F p + F cor + F s = 0 Geosztrófikus Görbült - F p + F cor + F ce + F s = 0 Gradiens Szabad légkör Egyenes dv/dt = F p Euleri F p + F cor = 0 Geosztrófikus Görbült F p = F ce Ciklosztrófikus F p + F cor + F ce = 0 Gradiens

27 Egyensúlyi áramlások Geosztrófikus áramlás u 1 p f y v 1 f p x

28 Egyensúlyi áramlások Gradiens áramlás Ciklon: v gr f r 2 f 2 r 4 2 r p r Anticiklon: v gr f r 2 2 f r 4 2 r p r

29 Függőleges mozgások A légtömegek vertikális mozgását a hidrosztatikai felhajtó erő és a nehézségi erő határozza meg. g g a V V V A V térfogatú hőlégballon vertikális irányú gyorsulása ahol a külső levegő, pedig a légballon belsejében lévő levegő sűrűsége g a p/rt = r g a T T T

Hasonló dokumentumok

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN Egy testre ható erő a más testekkel való kölcsönhatás mértékére jellemző fizikai mennyiség. A légkörben ható erők Külső erők: A Föld tömegéből következő