Meteorolojide Kullanılan Alet ve Cihazlar

  Basınç Ölçen Aletler | Sıcaklık Ölçen Aletler | Nem Ölçen Aletler | Rüzgar Ölçen Aletler | Yağış Ölçen Aletler | Buharlaşma Aletleri | Radyasyon Ölçen Aletler | Güneşlenme Müddetini Ölçen Aletler | Otomatik Gözlem İstasyonu | Yüksek Atmosfer Ölçümünde Kullanılan Aletler


Otomatik Gözlem İstasyonu

Otomatik meteoroloji istasyonları; meteorolojik parametrelerdeki değişimlere duyarlı ve bu değişimlerin miktarını ölçen sensörlerden oluşmaktadır.

Ayrıca, bu sensörlerin ürettiği mühendislik birimlerini (volt, amper, frekans gibi) meteorolojik bilgilere ve birimlere dönüştürmek için gerekli hesaplamaları ve çevirmeleri yapan ana işlem ünitesi, bu bilgilerin çeşitli yerlerde görüntülenmesini sağlayan görüntüleme üniteleri ile üretilen bilgi ve meteorolojik kodların ilgili merkezlere iletilmesini sağlayan haberleşme üniteleri de otomatik istasyon bünyesinde yer almaktadır.

Otomatik istasyonlar, ölçülen ve hesaplanan çeşitli meteorolojik parametrelerin belirli formatlarda meteorolojik mesajlara dönüştürülmesi işlemini yaptıkları gibi, yine bu bilgilerin belirli formatlarda saklanması, grafiklere dönüştürülmesi ve yazıcılarda kaydedilmesi işlerini de yaparlar. Böylece, herhangi bir bilgi kaybı olmaksızın, meteorolojik parametrelerin sürekli olarak ve en doğru şekilde elde edilmesi sağlanmış olur.

Otomatik gözlem istasyonları aşağıdaki ünitelerden oluşmaktadır:

  • Sensörler ve sensör ara yüzleri
  • Veri toplama ünitesi
  • Merkezi kontrol ve işlem ünitesi
  • Görüntüleme ünitesi
  • İletişim ara yüzleri
  • Güç kaynakları

Otomatik Gözlem Sisteminin Avantajları

  • Gözlemlere bir standart getirir
  • Parametrelerin gündüz ve gece sürekli ölçülebilir
  • Daha fazla doğruluk
  • Daha fazla güvenirlik
  • Meteorolojik verilerin görüntülenmesi
  • Data arşivine lokal ve uzaktan erişme
  • Çevre şartlarından etkilenmeme

Otomatik Gözlem Sisteminin Elemanları

1. Rüzgar Hız ve Yön Algılayıcıları

Rüzgâr hız sensörü direğin tepesinde 10 metre yükseklikteki rüzgâr hızının ölçülmesinde kullanılır.

Rüzgâr hız sensörü üç kepçeli, opto-elektronik prensibi ile (Dönüş sayısına göre) çalışmaktadır. Sensör içerisindeki optik sayıcı, sensör milinin birim zamandaki dönüş sayısını ölçer.

Rüzgâr yön sensörü işaretli kısmı kuzeyi gösterecek şekilde montajı yapılır. Potansiyometre prensibiyle çalışır. 0 - … 2 KΩ= 0 º - 360 ºdir.

Otomatik İstasyon
Otomatik İstasyon

1.1. Rüzgar Hız Algılayıcısı

Rüzgar hız ölçümünde kepçeli anemometre kullanılır. Rüzgarın etkisiyle kepçe döner. Birim zamandaki dönüş sayısına göre hız tespit edilir. Dönüş sayısının tespiti farklı metotlar vardır. Ancak en yaygın kullanılan sistem fotodiyot ve manyetik anahtar (switch) yöntemidir.

Rüzgar Yön ve Hız Algılayıcısı
Rüzgar Yön ve Hız Algılayıcısı

Kepçe şaft ile bir diske bağlanmıştır. Diskteki yarığın bir tarafında LED veya mıknatıs diğer tarafta ise fotodiyot veya manyetik anahtar vardır. Disk döndükçe fotodiyot veya manyetik anahtar darbe (pulse) üretir. Üretilen darbe sayılarak rüzgar hızı ölçülmüş olur.

Rüzgar Hız Algılayıcısı
Rüzgar Hız Algılayıcısı

1.2. Rüzgar Yön Algılayıcısı

Rüzgar yönü ise jüriyet yardımıyla ölçülür. Başlangıç konumunda jüriyet tam kuzeydedir (0°). Rüzgarın etkisiyle jüriyet döner. Jüriyetin başlangıç konumundan itibaren açısal konumu tespit edilerek yön bulunur. Açısal konum tespitinde kullanılan üç yaygın metot vardır:

  • Potansiyometre Yöntemi: Potansiyometrenin hareketli kısmı jüriyetin şaftına bağlanır. Potansiyometrenin direnci başlangıçta sıfırdır. Jüriyet döndükçe direnç değişir. Direnç ölçülerek yön bulunur.
  • Manyetik Switch Yöntemi: Jüriyetin şaftına disk bağlanmıştır. Diskin etrafına 36 adet manyetik anahtar vardır. Mıknatısın karşısındaki anahtar sinyal üretir. O sinyale karşılık gelen açı ile yön tespit edilmiş olur.
  • Fotodiyot Yöntemi: Jüriyetin şaftına disk bağlıdır. Diski üzerinde altı farklı seviyede yarıklar vardır. Diskin alt kısmında altı adet LED ve üst kısmında fotodiyotlar vardır. Diskin konumuna göre fotodiyotlar pulse üretirler. Bu pulse’lar altı bit olarak rüzgar yönünü kodlar. Bu bitlerin 1 veya 0 durumuna göre rüzgar yönü hesaplanır. En gelişmiş ve hassas ölçüm metodudur.

Rüzgar Yön Algılayıcısı
Rüzgar Yön Algılayıcısı

1.2.1. Ultrasonik Yön ve Hız Algılayıcısı

Özel üçgenleme metoduyla rüzgar hız ve yönü ölçülür. Üzerinde hem transmitter hem de reciever bulunan ve 120° ‘lik açıyla yerleştirilmiş üç adet ultrasonik problar sonik impulse göndeririler. Ultrasonik yol boyunca rüzgarın hızına bağlı olarak bir dönüştürücüden (transducer) diğerine giden sonik impulsın iletim zamanını ölçülür. Üç farklı ölçüm yolunda ölçülen iletim zamanından rüzgar hız ve yönü hesaplanır.

Ultrasonik Yön ve Hız Algılayıcısı
Ultrasonik Yön ve Hız Algılayıcısı

2. Sıcaklık ve Nem Algılayıcısı

Hava Sıcaklık ve Nem sensörü direkt güneş ışınlarına maruz kalmaması için radyasyon siperi içerisine konulmuştur. Bu siper direk üzerinde 2 metre yüksekliğe monte edilmiştir.

Sıcaklık ve Nem Algılayıcısı
Sıcaklık ve Nem Algılayıcısı

Sıcaklık ve Nem Algılayıcısı
Sıcaklık ve Nem Algılayıcısı

2.1. Sıcaklık Algılayıcısı

Meteorolojik amaçlar için aşağıdaki sıcaklık ölçümleri yapılır.

  • Yer yüzeyine yakın hava sıcaklığı
  • Yüksek hava sıcaklığı
  • Toprak sıcaklığı (5, 10, 20, 50 ve 100 cm olmak üzere beş farklı derinlikte)
  • Toprak üstü asgari sıcaklık
  • Açık siper sıcaklık
  • Nehir, göl ve deniz suyu sıcaklıkları

Sıcaklıklık Algılayıcısı
Sıcaklıklık Algılayıcısı

Sıcaklık, direnç termometre (RTD) ile ölçülür. Direnç termometrede kullanılan ölçüm elemanı Pt-100’dür. Pt-100, sıcaklık ölçümünde en yaygın olarak kullanılan direnç termometredir. Ölçüm elemanı platindir. 0°C sıcaklıkta direnç 100W’dur. Sıcaklık arttıkça direnç de lineer olarak artar. Pt-100’ün direnci ölçülür ve sıcaklığa dönüştürülür. Hassas ölçüm yapmak için genellikle 4 telli ölçüm sistemi kullanılır.

1 ve 2 no.’lu hatların dirençleri 3 ve 4 no.’lu hatlarla dengelenmektedir. Böylece hat direnci kompanse edilmiş olur.
Sıcaklıklık Algılayıcısı

2.2. Nem Algılayıcısı

Meteorolojik olarak havanın nispi (bağıl) nemi ölçülür. Herhangi bir sıcaklıktaki havanın taşıdığı su buharının aynı sıcaklıkta taşıyabileceği maksimum su buharı oranına nispi nem denir. Meteorolojik amaçlar için aşağıdaki nem ölçümleri yapılır:

  • Havanın nispi nemi
  • Açık siper nispi nemi
  • Toprak nemi

Nem Algılayıcısı
Nem Algılayıcısı

Neme karşı kapasitesi değişen polimer film kullanılarak nem ölçülür. Polimer film havanın nemini absorbe edince dielektrik katsayısı değişir. Dielektrik katsayıdaki değişim kapasitansı değiştirir. Böylece kapasitans ölçülünce nem de ölçülmüş olur.

Polimer filmli nem ölçüm sensörü
Polimer filmli nem ölçüm sensörü

Toprak nemi ise; toprak içindeki su miktarı ölçülerek hesaplanır. Toprağın dielektrik katsayısı içindeki su miktarına göre değişmektedir. Sensör paslanmaz çelik iki elektrotta ve bu elektrotların bağlı olduğu elektronik devreden oluşmaktadır. Elektronik devre içindeki bistable multivibratörün çıkışı dalga kılavuzu olarak kullanılan elektrot çubuklara bağlıdır. Sinyalin problar arasındaki gidiş süresi, dieletrik geçirgenliği bağlıdır. Dolayısıyla multivibratör çıkış frekansı toprağın dielektrik geçirgenliği bağlıdır. Multivibratör frekansı ölçülerek toprak içindeki su miktarı ölçülmüş olur.

Toprak Nemi Algılayıcısı
Toprak Nemi Algılayıcısı

3. Yağış Ölçer

Yağış sensörü rasat parkı içerisinde yerden 1 metre yüksekliktedir. Kefeli ve ısıtıcılı tiptedir. 0.2 mm hassasiyetle çalışır.

Meteorolojik yağış ölçüm birimi, 1 m2’ye düşen su miktarı (kilogram) olarak ifade edilir. Bu da 1mm yüksekliğindeki suya eşittir. Bu nedenle yağış miktarı milimetre cinsinden de ifade edilir.

Yağış ölçümü için, darbe (pulse) sayıcı yağış ölçer kullanılır. Silindirik toplama kabındaki kepçelerden birisi su ile dolunca pozisyon değişerek su diğer kepçeye dolmaya başlar. Pozisyon değiştirme esnasında manyetik anahtar (switch) kontak yaparak darbe üretir. Her bir darbe 0,2 mm yağışa karşılık gelir. Bu darbeler sayılarak yağış ölçülür. Termostatlı ısıtıcılar kar ve doluyu eritir.

Yağış Ölçer
Yağış Ölçer

Yağış Ölçer
Yağış Ölçer

4. Basınç Algılayıcısı

Basınç sensörü aktüel basıncı ölçer. Ayrıca sıcaklık ve yer çekimi düzeltmesi yapılmaz.

Her basınç sensörünün farklı kalibre sertifikası vardır. Sertifika bilgileri teknik servis tarafından datalogger programına yüklenmiştir. Basınç sensörü üzerinde seri numaraları bulanmaktadır. Seri numarasına göre sertifikası istenebilir.

Basınç Algılayıcısı
Basınç Algılayıcısı

Bir yüzeyin birim alanına bu yüzeydeki hava sütununun yapmış olduğu etkiye basınç kuvveti denir. Çeşitli basınç ölçme metodları vardır.

a) Kristal silikon kullanılarak basınç ölçülür. Silikonun kapasitesi basınç değişimi ile değişir ve kapasitanstaki değişim ölçülerek basınç ölçülmüş olur.

b) Basınç sensörü, kapasitif aneroit malzemeden yapılmıştır. Kapasitör şeklinde dizayn edilmiş kapsül membran, basınca karşı oldukça hassastır. Basıncın etkisiyle membranın plakaları içeri veya dışarı doğru hareket eder. Böylece kapasite değişmiş olur.

Silikonlu Basınç Sensörü
Silikonlu Basınç Sensörü

Aneroit Basınç Sensörü
Aneroit Basınç Sensörü

5. Küresel Güneşlenme

Pyranometre yer yüzeyine gelen toplam global güneş radyasyonunu ölçmede kullanılır. Direk üzerinde 2 m yüksekliğe kurulmuştur. ISO 9060 Secondary Class Standartına sahiptir.

Küresel Güneşlenme Algılayıcısı
Küresel Güneşlenme Algılayıcısı

Güneşten elektromanyetik dalgalar halinde yayılan, kısa dalga boylu radyasyondur. Bu radyasyonun atmosferde soğurulma, dağılma ve yansıma gibi işlemler sonucunda yere ulaşan kısmı ikiye ayrılır:

Küresel Güneşlenme Algılayıcısı Genel Görüntüsü
Küresel Güneşlenme Algılayıcısı Genel Görüntüsü

  • Doğrudan Radyasyon :Güneşte, paralel ışınlar halinde yere ulaşan radyasyona doğrudan (direkt) güneş radyasyonu denir.
  • >Yayılan (Difüz) Radyasyon : Güneşten atmosfere girmiş olan güneş radyasyonun bulutlar, kuru hava ve toz molekülleri tarafından çeşitli şekilde yansıtılıp dağıtıldıktan sonra tekrar yansıma sonucu yeryüzüne dönen kısmına yayılan (difüz) radyasyon denir.

Yeryüzüne ulaşan doğrudan ve yayılan radyasyon toplamına global güneş radyasyonu denir. Güneş radyasyonu (Güneşlenme şiddeti) üç farklı metotla ölçülür:

a) Termal Resistans: Güneş enerjisi, sıcaklıkla direnci değişen siyaha boyalı disk tarafından soğurulur. Diskteki direnç değişimi ölçülerek güneşlenme miktarı ölçülmüş olur.

b) Termoelektrik: Birbirine bağlı farklı iki tipteki metallerin bağlantı noktasında güneş radyasyonu toplanır. Isı etkisiyle metallerin bağlantı noktasında mV seviyesinde voltaj üretilir. Radyasyon şiddeti arttıkça voltaj artar. Voltaj ölçülerek radyasyon ölçülmüş olur.

c) Fotoelektrik: Işığa duyarlı fotoelektrik malzeme güneş radyasyonu ile voltaj üretirler. Üretilen voltaj ölçülerek global radyasyon ölçülmüş olur.

Global Radyasyon Sensörü
Global Radyasyon Sensörü

Doğrudan Radyasyon Sensörü
Doğrudan Radyasyon Sensörü

6. Direk Güneşlenme

Tracker (izleyici); içerisindeki mikro bilgisayar tarafından kontrol edilen, iki adet step motorla çalışır.

Yetkili kişilerce istasyon ile ilgili enlem-boylam-yükseklik ve uluslararası saat (GMT) bilgileri bir PC veya LopTop ile trackerın mini bilgisayarına kaydedilir.

Tracker girilen zaman, enlem ve boylama göre güneşi takip eder.

İzleyici (Tracker) görüntüsü
İzleyici (Tracker) görüntüsü

Direkt Güneşlenme Şiddeti Ölçer (Pyrheliometer)
Direkt Güneşlenme Şiddeti Ölçer (Pyrheliometer)

Pyrheliometer (Direkt Güneş Radyasyonu Ölçer): 0.2 – 4.0 μm dalga boyundaki direkt güneş radyasyonun ölçümünde kullanılır.ISO 9060 First Class pirheliometre standartındadır.

7. Açık Siper Sıcaklık ve Nem Algılayıcıları

Açık siper sıcaklık ve nem ölçümleri 1metre ve 2 metre yüksekliklerinde hava sıcaklık ve nem ölçümü yapan MP101A sensörü ile yapılmaktadır.

Otomatik İstasyon
Otomatik İstasyon
Otomatik İstasyon Görüntü Ekranı
Otomatik İstasyon Görüntü Ekranı


Dünya Meteoroloji Teşkilatı - WMO Avrupa Orta Vadeli Hava Tahminleri Merkezi - ECMWF Avrupa Meteoroloji Uyduları İşletme Teşkilatı - EUMETSAT WMO Dünya Hava Tahmini Bilgi Servisi WMO Kuvvetli Hava Olayları Bilgi Merkezi Uluslararası Sivil Havacılık Teşkilatı

TSE 9000 Akreditasyon Sertifikası Bu site görme engelli dostudur Devletin Kısayolu Ulusal Ulaştırma Portalı T.C. Başbakanlık İletişim Merkezi (BİMER)

©MGM, Meteoroloji Genel Müdürlüğü, 1998-2014

27

Kütükçü Alibey Caddesi No:4 06120 Kalaba, Keçiören/ANKARA TEL:+90 312 359 75 45 FAKS:+90 312 360 25 51