opad.pdf

POMIAR WYSOKOŚCI OPADU - 7 -

OPAD

Opad jest to produkt kondensacji pary wodnej, który w stanie stałym (śnieg, grad) lub ciekłym

(deszcz) dociera do powierzchni terenu.

Od opadu należy odróżnić osady - stanowiące również produkt kondensacji - ze względu na odmienny

sposób ich formowania.

Opad mierzymy wysokością warstwy wody, jaka powstałaby na terenie gdyby był

szczelny, płaski i nie byłoby parowania. Wysokość opadu wyrażamy w mm.

Opad wyrażony w mm odnosi się do punktu pomiarowego i jego najbliższego otoczenia. Jeśli pod

uwagę bierze się obszar objęty opadem wówczas wygodniej jest posługiwać się objętością opadu,

jaka spada na dany teren w jednostce czasu. Mówimy wówczas o wydajności opadu (ale w połączeniu

z jednostką czasu na jednostkę powierzchni).

Dla przykładu:

Jeśli na pow. 1 m 2 - spadnie deszcz o wysokości 1 mm to objętość wody wyniesie - 1 litr

Jeśli na pow. 1 ha - spadnie deszcz o wysokości 1 mm to objętość wody wyniesie - 10 m 3

Jeśli na pow. 1 km 2 - spadnie deszcz o wysokości 1 mm to objętość wody wyniesie -1000 m 3

Rodzaj opadów atmosferycznych.

Jako najczęściej występujące opady można wymienić: deszcz, mżawkę, śnieg z deszczem,

krupy śnieżne i grad.

DESZCZ - opad złożony z kropel wody o średnicy większej niż 0,5 mm. Jest to najczęściej pojawiający

się opad w naszym klimacie.

MŻAWKA - opad drobnych kropelek wody o średnicy mniejszej od 0,5 mm, które spadają bardzo

wolno i są łatwo przenoszone przez wiatr w kierunku poziomym.

ŚNIEG - opad kryształków lodu, które mają zwykle delikatną, rozgałęzioną strukturę. Podstawową

formą cząstek tego opadu są gwiazdki sześcioramienne o pięknej i bogatej kompozycji. Przy

temperaturach nieco niższych od zera kryształki łączą się zwykle w płatki (śnieżynki), a te

często w duże płaty.

ŚNIEG Z DESZCZEM - opad śniegu i deszczu lub mokrego śniegu, występujący w temperaturach

zbliżonych do zera i wyższych od zera.

KRUPY ŚNIEŻNE - opad białych, kulistych lub stożkowatych ziarenek o średnicy od 2 do 5 mm.

Podczas spadania na twarde podłoże odbijają się i rozpryskują.

GRAD - opad kulek lub bryłek lodu nieforemnego kształtu (gradzin) o średnicy do 50 mm, czasami

większych. Pada przy temperaturach wyższych od 0 o C, w ciepłej porze roku, zwykle

towarzyszy mu burza atmosferyczna. Najczęściej występuje w niższych szerokościach

geograficznych, a największe gradziny spotykane są w strefie międzyzwrotnikowej.

Znane są ponadto takie opady, jak deszcz marznący , mżawka marznąca , śnieg ziarnisty , ziarna

lodowe i słupki lodowe .

Opady można także podzielić na ciągłe , z przerwami , przelotne i roszące .

OPADY CIĄGŁE - są to opady deszczu lub śniegu trwające przez dłuższy czas bez przerwy (więcej

niż 6 godzin) lub z bardzo krótkimi przerwami, o przeciętnym i dosyć równomiernym natężeniu

(większym niż 0,5 mm/godz.), obejmujące na ogół swym zasięgiem duże obszary. Padają

zwykle z chmur warstwowych deszczowych Ns i średnich warstwowych As uformowanych

przy wznoszeniu się powietrza wzdłuż powierzchni frontowych.

OPADY Z PRZERWAMI - są to równomierne opady, zazwyczaj o małym natężeniu, z chmur

warstwowych, padające z przerwami.

OPADY PRZELOTNE - są to opady zwykle krótkotrwałe o zmiennym, lecz dużym natężeniu (ulewy).

Pochodzą z chmur kłębiastych deszczowych ( Cb ). Opadom przelotnym towarzyszą często

silne i porywiste wiatry oraz burze, błyskawice i grzmoty. Opady te, dlatego są zazwyczaj

krótkotrwałe, że pochodzą z oddzielnych chmur lub z chmur występujących w stosunkowo

wąskich strefach opadowych, szybko przemieszczających się frontów chłodnych.

POMIAR WYSOKOŚCI OPADU - 8 -

OPADY ROSZĄCE - są to niewielkie opady bardzo drobnej mżawki lub bardzo małych śnieżynek,

pochodzące z chmur niskich warstwowych ( St ) lub kłębiasto-warstwowych ( Sc ).

Inne podziały:

OPADY OROGRAFICZNE - związane z rzeźbą terenu i występują po dowietrznej stronie gór.

Poziomo przemieszczająca się masa powietrza napotykając na przeszkodę w postaci gór

ulega spiętrzeniu i wznosi się po zboczu do góry. Ochładza się adiabatycznie w wyniku, czego

powstają chmury i ciągłe, na ogół długotrwałe, opady (do kilku dni).

DZESZCZE ULEWNE - ulewami nazywamy takie opady, które w krótkim czasie dają duże ilości wody.

Ten rodzaj opadu charakteryzowany jest przez następujące parametry: natężenie, czas

trwania oraz wydajność.

Osady atmosferyczne.

Do najczęściej występujących u nas osadów atmosferycznych zaliczamy: rosę, szron, szadź

i gołoledź.

ROSA - jest to zbiór kropelek wody tworzących się bezpośrednio na powierzchni gleby, roślinności

i przedmiotach znajdujących się na powierzchni Ziemi, w wyniku kondensacji pary wodnej

otaczającego powietrza w temperaturze wyższej od 0 o C. Osad ten powstaje wówczas, gdy

temperatura wymienionych powierzchni spada poniżej temperatury punktu rosy otaczającego

jej powietrza. Przyczyną takiego oziębienia jest zwykle wypromieniowywanie energii cieplnej

z powierzchni czynnej, które osiąga największe wartości podczas bezchmurnych nocy.

Dlatego bezchmurne noce sprzyjają powstawaniu rosy. Ilość osadzającej się rosy rośnie wraz

ze wzrostem wilgotności przygruntowej warstwy powietrza. Im więcej pary wodnej zawiera

przygruntowe powietrze, tym więcej jej może się skraplać w postaci rosy przy odpowiednim

spadku temperatury. Duży wpływ na ilość i częstość występowania rosy wywiera prędkość

wiatru.

SZRON - jest to osad lodu o wyglądzie krystalicznym powstający w podobny sposób jak rosa, ale przy

temperaturze powietrza niższej niż 0 o C.

SZADŹ - jest to uwarstwiony osad w postaci ziarenek lodu, o barwie białej lub jasno-perłowej,

osiągający niekiedy znaczną grubość, dochodzącą nawet do 200 mm i więcej. Gromadzi się

na wyziębionych poniżej 0 o C drzewach, krzewach, przewodach telekomunikacyjnych,

budynkach itp., przeważnie po stronie zwróconej do wiatru, który niesie wilgotne powietrze lub

często mgłę. W odróżnieniu od szronu, do którego podobna jest budowa, szadź powstaje

w każdej porze doby. W wysokich górach osad ten często odgrywa bardzo dużą rolę ze

względu na częste pojawianie się i na znaczne ilości wody, jakie wnosi w ogólny bilans

produktów kondensacji pary wodnej. Szadź obciąża i łamie gałęzie drzew, obrywa przewody

telekomunikacyjne. Szkody wywołane w ten sposób mają niekiedy charakter katastrofalny.

W Polsce, na obszarach nizinnych szadź występuje zwykle tylko w chłodnej porze roku i to

bardzo rzadko. Średnia roczna liczba dni z tym osadem wynosi zaledwie kilka dni.

GOŁOLEDŹ - jest to gładki, szklisty osad lodu tworzący się na powierzchni gleby oziębionej do

temperatury niższej lub nieco wyższej od 0 o C i na przedmiotach znajdujących się na niej,

w wyniku zamarzania przechłodzonych spadających kropel deszczu lub mżawki. Osad ten

osiąga znaczną grubość, zwłaszcza na przedmiotach wystawionych na bezpośredni wpływ

wiatru, i podobnie jak szadź, wyrządza wówczas duże szkody, łamiąc gałęzie, a nawet słupy

telekomunikacyjne itp.

Mgły

Mgłą nazywamy zawiesinę bardzo małych kropelek wody (rzadziej, przy bardzo niskich

temperaturach, kryształków lodu lub jednych i drugich jednocześnie) w powietrzu, zmniejszając

widoczność poziomą poniżej 1 km 2 . Mgła tworzy białą zasłonę przesłaniającą krajobraz. Jeśli przy

występowaniu takiej zasłony widzialność jest większa niż 1 km, wówczas zjawisko to nazywamy nie

mgłą, lecz zamgleniem. Owo zmniejszenie widzialności stanowi kryterium przy obserwacjach mgły.

Mgła powstaje zwykle wskutek oziębienia się powietrza poniżej punktu rosy, przy czym skraplanie się

pary wodnej następuje tuż nad glebą lub na stosunkowo niewielkich odległościach od powierzchni

Ziemi. Wskutek małych rozmiarów kropelki mgły unoszą się w powietrzu i bardzo wolno opadają. Pod

względem sposobu powstawania można rozróżnić takie główne rodzaje mgieł, jak: radiacyjną

i frontową.

POMIAR WYSOKOŚCI OPADU - 9 -

MGŁA RADIACYJNA - nazywana również mgłą z wypromieniowania, powstaje przy silnym oziębieniu

się powierzchni Ziemi wskutek wypromieniowania ciepła z jej powierzchni, od niej oziębia się

powietrze i gdy jego temperatura spadnie poniżej punktu rosy, zawarta w powietrzu para

wodna skrapla się. Mgła radiacyjna utrzymuje się albo tuż przy glebie, jako mgła przyziemna

(niska), albo sięga do kilkuset metrów wysokości i nosi wtedy nazwę mgły wysokiej (górnej).

Mgła przyziemna pojawia się u nas najczęściej w drugiej połowie lata i na jesień, podczas

pogodnych i bezwietrznych nocy. Związana jest z nocną inwersją temperatury powietrza. Po

wschodzie Słońca, a także wraz z pojawieniem się silniejszego wiatru, mgła i inwersja

zanikają. W płaszczyźnie poziomej mgła przyziemna rozprzestrzenia się zwykle w formie

oddzielnych płatków, przeważnie w zagłębieniach terenu, w sąsiedztwie bagien, na polanach

leśnych, a więc nad obszarami silnie wyziębionymi wskutek dużego wypromieniowywania

efektywnego.

MGŁA ADWEKCYJNA - tworzy się wówczas, gdy napływające ciepłe i wilgotne powietrze ochładza

się wskutek przepływu lub stagnacji nad znacznie chłodniejszym podłożem. Okresem

sprzyjającym powstawaniu mgły adwekcyjnej jest raczej chłodna pora roku, przede wszystkim

listopad i grudzień. Występuje ona u nas w tym czasie dosyć często przy adwekcji wilgotnego

powietrza zwrotnikowo - morskiego lub ciepłego powietrza polarno - morskiego. Sięga do

wysokości wielu setek metrów. Towarzyszy jej zwykle dosyć silny wiatr.

Sposoby pomiaru opadu

Pomiar opadu polega na zmierzeniu wysokości warstwy wody jaka spada na badany

teren. Wykonuje się go na stacjach meteorologicznych i wybranych posterunkach opadowych. Pomiar

odbywa się przy użyciu przyrządów standardowych (deszczomierzy i pluwiografów) bądź przy użyciu

czujników wchodzących w skład automatycznego systemu rejestracji danych. Deszczomierze mierzą

sumy dobowe (wpisywane zawsze za poprzednią dobę). Są to najczęściej blaszane pojemniki

o określonej powierzchni wlotu, posiadające we wnętrzu zbiornik na wodę opadową. Mimo prostej

konstrukcji pomiar opadu obciążony jest błędami wywołanymi deformacją strugi w pobliżu samego

deszczomierza, zwilżeniem ścianek naczynia przez opad, parowaniem wody ze zbiornika.

Pomiar wysokości opadu za pomocą deszczomierza

Pomiary opadu na posterunkach opadowych przeprowadza się 1 raz dziennie o godz. 7 00 . Dla

celów synoptycznych mierzy się opad cztery razy na dobę oraz dodatkowo w pewnych szczególnych

przypadkach. Wyniki pomiarów wpisuje się do dziennika obserwacyjnego, przy czym pamiętać należy,

że zmierzoną sumę dobową wpisuje się do dziennika z datą dnia poprzedniego. Pomiar opadu

wykonuje się przy pomocy specjalnie do tego celu wyskalowanej menzurki, która w dolnej części

posiada skalę skażoną, pozwalającą na odczytywanie opadów mniejszych od 1 mm. Menzurka

dostosowana jest do powierzchni standardowej równej 200 cm 2 i wyskalowana jest bezpośrednio

w mm wysokości opadu. Wlewając do menzurki objętość wody zgromadzonej w naczyniu odczytujemy

na skali wprost wysokość danego opadu.

Deszczomierz Hellmanna

Przyrząd standardowy stosowany do wysokości

500 m. n. p. Składa się z odbiornika, podstawy,

zbiornika, wkładki używanej podczas opadów śniegu

oraz trzymadła służącego do zawieszenia przyrządu na

paliku. Powierzchnia chwytna wynosi 200 cm 2 .

Deszczomierz przytwierdza się do słupka tak, by wlot do

niego znajdował się w poziomie na wysokości 1 m nad

powierzchnią terenu. Powyżej 500 m n.p.m.

deszczomierze montuje się tak by ich powierzchnia

wlotowa znajdowała się na wysokości 1,5 m nad

powierzchnią terenu.

POMIAR WYSOKOŚCI OPADU - 10 -

Błędy w pomiarze deszczomierzem Hellmanna

Opad mierzony deszczomierzem obarczony

jest błędem spowodowanym działaniem wiatru, który

powoduje, że część kropli deszczu jest wywiewana

znad powierzchni chwytnej deszczomierza.

Opracowane poprawki wskazują, że ich wartość

rośnie wprost proporcjonalnie do kwadratu prędkości.

W celu uniknięcia zakłóceń spowodowanych wiatrem

stosuje się specjalne osłony deszczomierzowe.

Poprawka na parowanie wiąże się z wpływem

deficytu wilgotności powietrza i prędkości wiatru na

proces parowania wody zgromadzonej w zbiorniku. W

okresie letnim można przyjąć wielkość parowania od

0,2 – 0,5 mm na dzień.

Poprawka na zwilżenie deszczomierza

spowodowana jest stratą opadu, który spływając do

dolnego zbiornika zwilża ścianki deszczomierza.

Jednorazowe zwilżenie deszczomierza wynosi 0,26

mm, z czego na górną część (naczynie

przechwytujące opad) przypada 0,15 mm.

Deszczomierz Hellmanna

Pluwiograf

Pluwiografy rejestrują przebieg opadu

dostarczając tym samym pełnej informacji

o przebiegu procesu.

Są to urządzenia rejestrujące przebieg

zjawiska w ciągu całego rozpatrywanego okresu

czasu. Zbudowane są z obudowy metalowej,

część chwytna składa się z otworu wlotowego

o powierzchni standardowej 200 cm2 zakończonej

dnem wykształconym w postaci lejka. Zbierany

opad poprzez lejek, gumowym wężem dostaje się

do zbiorniczka, w którym znajduje się pływak.

Przymocowane za pomocą pręta połączonego z

pływakiem piórko, przylegające do taśmy papieru

nawiniętej na metalowy bęben poruszany

mechanizmem zegarowym, kreśli wykres zwany

pluwiogramem, przedstawiający aktualny stan

wody w zbiorniczku, odpowiadający sumie opadu

od jego początku do momentu analizowanego.

Ponieważ objętość zbiorniczka jest ograniczona

(10 mm), wyposażono go w urządzenie

przelewowe oparte na zasadzie działania lewara.

Dzięki temu pomiar opadu nie zależy od jego

wysokości. W miejsce zbiorniczka wprowadza się

często urządzenia korytkowe, znacznie łatwiejsze

w obsłudze i znacznie pewniejsze. Składa się ono

z dwóch bliźniaczych korytek umieszczonych pod

otworem wlotowym w ten sposób, by po

wypełnieniu się wodą jednego z nich nastąpił

wywrócenie, powodujące umieszczenie pod

otworem wlotowym drugiego z nich (zobacz:

deszczomierz korytkowy) .

Analiza zarejestrowanych w ten sposób pojedynczych opadów pozwala na odczytanie

początku i końca opadu, czasu jego trwania, wyodrębnienia okresów o różnych natężeniach opadu

Pluwiograf

POMIAR WYSOKOŚCI OPADU - 11 -

w przyjętych jednostkach czasu. Pluwiogram to krzywa sumowa opadu, której koniec wskazuje

całkowitą wysokość zarejestrowanego opadu. Jeżeli połączymy koniec tej krzywej z jej początkiem

uzyskamy prostą, której nachylenie do osi odciętych przedstawia średnie natężenie zarejestrowanego

opadu. Nachylenie stycznej do krzywej w dowolnym jej punkcie przedstawia natężenie chwilowe dla

danego punktu. Największe nachylenie stycznej do krzywej przedstawia maksymalne natężenia

opadu.

Pluwiograf

Deszczomierz wagowy

Do ciągłej rejestracji opadu w czasie służą

deszczomierze sprzęgnięte z rejestratorami.

Jednym z takich rozwiązań jest deszczomierz

wagowy . Zasada działanie jest zbliżona do

deszczomierza Hellmana, z tą jednak różnicą, że

zbiornik, w którym gromadzi się opad znajduje się

na wadze. Waga jest sprzęgnięta z rejestratorem,

który rejestruje przyrost wagi (objętości) opadu w

czasie – co później jest przeliczane na wysokość

opadu.

Takie rozwiązanie wymaga jednak, aby

obserwator (raz na dobę) opróżniał zbiornik.

Deszczomierz korytkowy

Innym rozwiązaniem do ciągłego pomiaru deszczu

jest deszczomierz korytkowy . Deszczomierz

składa się z dwóch symetrycznych zbiorników

(korytek) podpartych centralnie. Objętość korytek

jest znana. Podczas wystąpienia opadu korytka są

wypełniane naprzemian. W wyniku napełniania

zmienia się ciężar i po całkowitym napełnieniu

korytka zachwiana zostaje równowaga w wyniku,

czego urządzenie przechyla się. Następuje

wówczas opróżnienie jednego z korytek, a drugie

napełnia się. Rejestrator zlicza liczbę przechyleń

urządzenia i na tej podstawie określa się objętości

(wysokość) opadu w czasie.

Deszczomierz korytkowy

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: