View
220
Download
0
Category
Tags:
Preview:
Citation preview
Automatische metingen van de atmosferische druk
in het nationale meteorologische meetnet
Jitze van der Meulen,KNMI
2Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Historie
Evangelista Torricelli lived from 1608 to 1647
Torricelli was the first man to create a
sustained vacuum and to discover the principle of
a barometer.
3Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Uitvinding van de kwik barometer
4Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Uitvinding van de kwik barometer
Er is sprake van luchtdruk, dus lucht kent een dichtheid (c.q. massa)
Luchtdruk varieert in de tijd Luchtdruk neemt (sterk) af
met de hoogte (Pascal, Puy de Dôme, 1648)
Het woord “barometer” (Gr. “Baros”) komt van Boyle (1665; p·V= constant)
5Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Metingen van de (atm.) luchtdruk
Waarnemingen, vooral in abdijen/kloosters
Rond 1850 toenemende belangstelling en ontwikkeling meetnetten (in combinatie met andere variabelen, waaronder aardmagnetisme, waterstanden)
Opkomst ‘massaproductie’, o.a. met aanduiding te verwachten weer
6Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Metingen van de (atm.) luchtdruk
Ontwikkeling meetnetten (von Humboldt [2]), eerste helft 19e eeuw: experimentoren, die zoeken naar verschijnselen, fenomenen.
Willem Wenckenbach: 1835 start frequent meten van schommelingen in de luchtdruk op verschillende stations (meestal in combinatie met magnetische intensiteit, populair in die dagen).
7Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Metingen van de (atm.) luchtdruk
Buys Ballot (1817-1890): voorvechter van empirische wetenschap, de ontwikkeling van de meteorologie en het verzorgen van waarnemingen – met name de internationale uitwisseling (telegrafie).
Hiertoe in 1854 de oprichting van het KNMI.
8Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Metingen van de (atm.) luchtdruk
Inzicht in het gedrag van de atmosfeer (het weer) door meten en experimenteren.
Wet van Buys-Ballot: verband tussen luchtdruk en windsnelheid en -richting
Coriolis EffectNH
9Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Toepassingen m.b.v. luchtdrukmetingen
Door op grote schaal gelijktijdig te meten, kunnen aan de hand van de meetpunten kaarten met isobaren worden getekend en daarmee het gedrag van de wind.
Daartoe wordt wel eerst de luchtdruk herleid naar zeeniveau om de hoogte effecten te vermijden
Deze kaarten worden synoptische weerkaarten genoemd, grondslag voor de synoptische meteorologie
10Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Ontwikkelingen begin 20e eeuw
Metingen alleen aan het aard- of zeeoppervlak, maar atmosferische processen hebben een 3D karakter
Vilhelm Bjerknes (“Bergen School”) vanaf 1920 de introductie van warme en koude fronten, dat uitmondde in het ‘extratropical cyclone model’
11Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Ontwikkelingen begin 20e eeuw
Warm air invading the formerly polar area. The onset of a cyclone.
The lifecycle of a cyclone
The initial stage where the front seperates the cold polar airmass and the warm tropical airmass.
12Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Ontwikkelingen begin 20e eeuw
verwachtingen van gedrag en ontwikkelingen van het weer, gebaseerd op inzichten Bergen School, algemene trend en ervaringen, dus erg kwalitatief.
Al in 1904 is bedacht om, door gebruik te maken van bekende hydrodynamische en thermodynamische vergelijkingen, kwantitatieve extrapolaties te maken (in de tijd) van de toestand van de atmosfeer – uitgaande van een goede analyse van de begintoestand;echter onmogelijk, want:
o Geen rekencapaciteito Alleen oppervlakte metingen, niet in de
atmosfeer
13Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Vanaf 1948 is begonnen met kwantitatieve berekeningen, mogelijk geworden door:1. De komst van computers
2. Metingen in de atmosfeer m.b.v. radiosondes, die druk temperatuur en vocht meten; de verplaatsing van de sonde wordt gemeten m.b.v. radiobakens (en tegenwoordig GPS) waaruit windrichting en snelheid wordt afgeleid.
Ontwikkelingen na 1948
14Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Barometers: tot ca. 1990 metingen met
kwikbarometers en aneroide barometers.
Na 1990 volledige automatisering met digitale barometers
Meettechnieken
Kwikbarometers vereisen een menselijke inspanning en moeten worden gecompenseerd en gecorrigeerd voor t, lokale g0 en meniscus; de automatische barometer is zodanig geselecteerd dat hysterese, temperatuurinvloeden onmeetbaar klein zijn en met een lange termijn stabiliteit ( < 0,1 hPa per 2 jaar).
15Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Meettechnieken
Piezo-elektrische sensor
16Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Meettechnieken
17Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Barometers in radiosondes: tot ca. 2000 metingen met aneroide sensors. Na 2000 op basis van chip-technologie
Meettechnieken
18Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Barometers in radiosondes: Verband luchtdruk hoogte Veelal toegepast: International Standard
Atmosphere
Meettechnieken
19Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Barometers in radiosondes: tot ca. 2000 metingen met aneroide sensors. Na 2000 op basis van chip-technologie
Meettechnieken
20Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Meettechniekenmicroelektronica
21Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Meettechniekenmicroelektronica
22Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Meetnet
MNZ (RMI) Noordzee (Nogepa) synoptische stations additionele stations windmast Duitse stations (DWD en BSH) Belgische stations (KMI en MVB) Engelse stations (Met Office)
23Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Kalibratie en justeringKalibratie: Sinds 1850 bezit KNMI een echte
standaard, ontworpen door Krecke samen met Buys-Ballot. Het is een U vormige buis met Hg, waarbij op afstand met een kijker de schaal kan worden afgelezen. Het hoog-vacuum deel is in 1994 klaargekomen, maar gemolesteerd tijdens de nieuwbouw rond 2000 en nu buiten gebruik.
De barometers van het meetnet worden thans gekalibreerd en gejusteerd m.b.v. Een referentie standaard, die herleidbaar is naar de Nmi/VSL standaard.
24Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Kalibratie en justering
DPI 510,controler
P 1107,reference
Stabiliteit ca. 0,01 hPaMeetonzekerheids-eis < 0,05 hPa
25Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Kalibratie en justering
P 1107,reference
DPI 510,controler
26Klantendag NMi VSL, 29 juni 2006
Thank you
http://www.knmi.nl/~meulenvd/pres/
Recommended