Observationsstorheter

• Temperatur
• Lufttryck
• Luftfuktighet
• Vind
• Solstrålning
• Rådande väder och sikt
• Molnhöjd och mängden moln
• Nederbördsmängd
• Snödjup

Temperatur

Temperaturen i luften mäts på två meters höjd. Själva temperatursensorn bör vara placerad i ett väl ventilerat skydd, som skyddar mot direkta solstrålar samt mot regn. Tidigare var temperatursensorer eller manuella vätsketermometrar placerade i en vit träbox som placerades på två meters höjd.

Temperaturen i luften mäts också närmare marken, dvs man mäter markytans minimitemperatur. Denna automatiska mätning görs under den varma perioden så att mätaren är fem centimeter ovanför marken som är täckt av gräs - konstgjort eller äkta. I övrigt följer mätningen samma principer som den ovannämnda mätningen. Man mäter markytans minimitemperatur på en öppen plats, så att strålningen från markytan inte hindras och mätresultaten blir tillförlitliga.

Temperatursensorn

Lufttryck

Lufttrycket mäts med en trycksensor. Mätningen baserar sig på en sammansättning av kondensatorer där skillnader i trycket kan mätas elektroniskt genom förändringar i kapacitansen. Sensorn digitaliserar tryckförändringarna och resultatet flyttas till centralenheten i väderstationen. Det erhållna trycket anpassas därefter till havsnivån så att mätningar från väderstationer belägna på olika höjd skall bli sinsemellan jämförbara. Före tryckmätningarna automatiserades avlästes trycket manuellt från en kvicksilverbarometer.

Luftfuktighet

Den reella fuktigheten i luften mäts med en kapacitiv sensor vars polymerskikt binder eller avger vattenånga beroende på hur mycket fukt det finns i den omgivande luften. Mätarens elektronik mäter sensorens kapacitans och utgående från detta kan centralenheten i väderstationen med hjälp av spänningen beräkna fuktigheten. Sensorn som mäter fuktigheten är tillsammans med termometern placerade på två meters höjd i skydd för strålning. Utgående från den relativa fuktigheten härleds andra fuktrelaterade storheter, varav den kanske mest använda är daggpunkten.

Tidigare mättes fukten tillsammans med temperaturen i en träbox. Då man mätte fukten manuellt bestämdes den relativa fuktigheten med en "torr" och en "fuktig" termometer eller med hjälp av en hårhygrometer. Från den torra termometern utlästes den vanliga temperaturen. Den fuktiga termometern skiljer sig från den torra genom att dess vätskekula är inlindad i ett tyg som blir fuktigt. Då termomtern blir utsatt för vind blir mätvärdet lägre än vad den torra termometern visar. Utgående från detta kunde man ur en tabell eller genom beräkningar bestämma fuktigheten. Den mekaniska hårhygrometern gav fuktigheten direkt som procent och den baserar sig på att hårsträngen ändrar längd då fuktigheten ändras.

Vind

Vindriktningen och vindstyrkan mäts med hjälp av en akustisk vindsensor, eller av en vindflöjel och en anemometer försedd med små koppar. Den akustiska sensorn sänder ultraljud från en sändare till en mottagare. Vindhastigheten beräknas utgående från hur fort ljuden rör sig mellan sändaren och mottagaren.

Fördelen med den akustiska anemometern är att den inte har rörliga delar eller delar som lätt blir utsatta för slitage. Den behandlar mätdatan och framställer färdiga värden för vindriktning och -styrka som sedan kan användas av centralenheten i väderstationen. Vindflöjeln som mäter vindriktningen ger ut en kod bestående av sex bit, medan själva anemometern ger ut hastigheten som frekvens. Dessa data registreras i centralenheten i väderstationen och här beräknas vindriktningen och -styrkan. Man beräknar också vindens medelhastighet under tio minuter samt styrkan i vindbyarna genom mätresultat från tre sekunders perioder.

Vindriktningen och vindstyrkan mäts på en höjd av ungefär tio meter ovanför anmärkningsvärda hinder i terrängen. Undantag från den nämnda höjden finns dock: t.ex. vindmätare i fyrar av kasuntyp.

Vindmätare på Tulludden

Före 1960-talet då vindmätningarna ännu sköttes manuellt använde man sig av den såkallade Wilds vindflöjel för att få reda på vindens riktning och styrka. Metoden var betydligt mer inexakt än dagens automatmätningar, eftersom mätningarna grundade sig på visuella bedömningar. Dessutom gav inte vindmätaren några medelvärden.

Solstrålning

De vanliga storheter som används för att mäta strålning är globalstrålning, UV-strålning samt solskenets varaktighet. Med globalstrålning avses den kortvågiga strålning som kommer från hela himlavalvet. Denna strålning mäts m.h.a. en pyranometer. Värdet erhålls som en jämförbar spänning som i sin tur kan mätas i väderstationens centralenhet. Det numeriska värdet som erhålls är således strålningsintensitet (W/m^2).

Solstrålningsmätare på taket av Meteorologiska institutets byggnad i Gumtäkt, Helsingfors.

Även UV-strålningen mäts med en speciell sensor och även här får man ut en spänning med vars hjälp man kan beräkna ett värde för UV-strålningen. Mängden ultraviolett strålning anges ofta m.h.a. ett UV-index (UVI). Man talar om solsken då strålningen som kommer i rak riktning från solen har en intensitet på åtminstone 120 W/m^2. Som slutresultat erhålls solskenets varaktighet.

Till de mer ovanliga strålningsmätningarna hör strålning direkt från solen, reflekterande strålning från markytan, långvågig strålning från marken mm.

Rådande väder och sikt

Det rådande vädret och sikten mäts med hjälp av infrarött ljus. I denna optiska mätare finns en sändare och en mottagare av infrarött ljus. Ju mer vattendroppar det finns i luften, desto mer ljus återvänder till mottagaren. På basen av det ljus som mottagaren registrerar bestämmer mätaren den rådande sikten. Mätaren bestämmer också kodtalet för det rådande vädret (t.ex. typ av nederbörd). Den meteorologiska sikten är inte beroende av den mängd ljus som människoögat uppfattar.

Optiska mätare för rådande väder och sikt

Manuella siktobservationer gjordes alltid förr utan hjälpmedel. Mätningen gick ut på att man kände till avståndet till vissa bekanta fixpunkter. I bästa fall kunde det från en punkt öppna sig vyer åt olika håll och finnas gott om fixpunkter i den omgivande miljön. Goda fixpunkter är t.ex. höga skorstenar, skogsbryn och fyrar. Om fixpunkten just och just kunde urskiljas, var sikten densamma som avståndet till fixpunkten. Ifall sikten inte var lika god åt alla håll antecknades den minsta observerade sikten. Denna manuella metod är fortsättningsvis ibruk på några få väderstationer.

Då man gör manuella observationer av det rådande vädret klassificeras de olika fenomenen. Här följer de vanligaste raporterade fenomenen över rådande väder i något förenklad form: dis, dimma, duggregn, regn, snöfall, snöblandat regn, regnskurar, snöbyar, hagel, åska.

Molnhöjd och mängden moln

Molnhöjden samt mängden moln mäts automatiskt med en molnhöjdsmätare, dvs med en ceilometer. Med molnhöjd avses höjden från markytan till molnens nedre kant. Mätningen baserar sig på en laserpuls som rör sig med ljusets hastighet. Då den utgående pulsen stöter på ett objekt som får den att stötas tillbaka, t.ex. vattendroppar i ett moln, rör sig pulsen tillbaka till en mottagare på jordytan. Mätaren kan härav beräkna höjden på basen av den tid som förflutit sedan pulsen skickades iväg.

Ceilometern placeras på en fast punkt så att den utgående strålen pekar mot zenit. Eftersom mätinstrumentet är mycket känsligt upprepas signalen tiotusentals gånger. Därpå bearbetas signalsumman på mätarens processorkort och resultatet skickas i vanlig ordning vidare till centralenheten i väderstationen.

Av de molnhöjdsmätarna som är ibruk är ett mätningsområde på 0-7,5 km vanligt. Laserpulsens våglängd är 905 nm. Mätarens s.k. molnalgoritm borde klara av att rapportera upp till fyra molnskikt, något som baserar sig på öppningar i de undre molnskickten. Mängden moln kan bedömmas genom att summera antalet "molnträffar", vilket ofta sker under en 30 minuter lång tidsperiod. Mätarens värden kan dock skilja sig från de observationer som ett människoöga gör ifall molnen inte rör sig, eller om den utgående pulsen försvagas p.g.a. regn, samt om molnen befinner sig ovanför mätningsområdet.

Tidigare iakttog man visuellt molnens andel av hela himlavalvet, d.v.s. man bedömde molnens yta av himlavalvet angivet som åttondelar. Då man inte hade några tekniska hjälpmedel bestämde man molnens höjd genom att helt enkelt avgöra vilken typ av moln det var fråga om. I vissa fall var det möjligt att bestämma molnens höjd trigonometriskt om molnets undre kant reflekterade ljus.

Nederbördsmängd

De automatiska nederbördsmätarna har en våg som väger nederbörden. Mätningen baserar sig på användningen av en s.k. trådtöjningsgivare och mätaren behandlar själv datan. Automatiska nederbördsmätarna har samma typ av Tretyakov-vindskydd som de manuella. Det är också möjligt att mäta snöfall om man häller vätska som inte fryser i nederbördskärlet. Mätarens mynning är dessutom uppvärmd, vilket hindrar att den fylls med snö. Öppningen är placerad på en och en halv meters höjd. Den idealiska platsen för en nederbördsmätare är sådan att avståndet från mätaren till närmaste hinder i terrängen är två gånger hindrets höjd.

Idag används också helt manuella regnmätare. Nederbörden mäts då manuellt i ett för ändamålet avsett kärl. Man häller alltså vattnet i ett mätglas varpå mängden antecknas. Ifall nederbörden inte är i flytande form, låter man den smälta inomhus för att sedan kunna uppmätas. För att minska avdunstningen används sommartid en tratt, genom vilken vattnet rinner ner i kärlets botten.

Till vänster en nederbördsmätare och till höger framme en snömätare.

Snödjup

Den automatiska snömätaren mäter snödjupet på basen av den tid som går mellan att ett ultraljud skickas iväg från en sändare och tas emot av en mottagare. Ultraljudssensorn skickar mätdatan, som innehåller avståndet från sensorn till mark- eller snöytan, till centralenheten i väderstationen där det egentliga värdet beräknas. Eftersom ljudets hastighet påverkas av temperaturen i luften måste mätresultatet anpassas till den rådande temperaturen. Dessutom måste man naturligtvis känna till sensorns höjd ovanför marken.

Angående hinder i omgivningen gäller samma regler vid snödjupsmätning som vid nederbördsmätning. Platsen där snödjupsmätningen utförs har ett underlag av konstgjort gräs som garanterar att platsen hålls fri från ogräs.

Snödjupet mäts på de manuella nederbördsstationerna m.h.a. en mätstång som är graderad med centimeter. Snödjupet avläses med en centimeters noggrannhet från ett par meters avstånd i ett vågrätt plan längs med snön så att snö som eventuellt smultit eller samlats kring käppen inte påverkar avläsningen.