مستشعر الطقس الحالي

نظام المراقبة السطحية الآلي التابع لهيئة الأرصاد الجوية الوطنية (ASOS) - مستشعر الطقس الحالي

مستشعر حالة الطقس الحالي ( PWS ) هو أحد مكونات محطة الأرصاد الجوية الآلية ، حيث يرصد وجود الملوثات المائية ويحدد نوعها ( مطر ، ثلج ، رذاذ ، إلخ) وشدتها. ويعمل وفق مبدأ مشابه للرادار ثنائي الاستقرار ، إذ يرصد مرور القطرات أو الرقائق بين جهاز إرسال ومستشعر. تُستخدم هذه الأجهزة في محطات الأرصاد الجوية الآلية لمحاكاة عملية الرصد التي يجريها مراقب بشري، وتتيح الإبلاغ السريع عن أي تغيير في نوع وشدة الهطول، إلا أنها تنطوي على بعض القيود في تفسير البيانات.

مبدأ

الأنواع

يوجد نوعان على الأقل من الأجهزة المستخدمة للكشف عن الهطول:

  • يقيس مستشعر تحديد الطقس باستخدام الصمام الثنائي الباعث للضوء ( LEDWI ) نمط التلألؤ للهطول المتساقط عبر شعاع الأشعة تحت الحمراء الخاص بالمستشعر (قطره حوالي 50 مليمترًا) ويحدد من خلال تحليل نمط حجم الجسيمات وسرعة السقوط ما إذا كان الهطول مطرًا أم ثلجًا . [ 1 ]
  • نظام استشعار رصد الهطول (POSS ) هو رادار دوبلر ثنائي الاستقرار صغير الحجم . يُوجَّه جهاز الإرسال لأعلى بزاوية معينة من جهاز استقبال مُوجَّه نحو المنطقة المراد رصدها، والذي يلتقط الإشارة المتناثرة من الهيدروميتورات أو الجسيمات العاكسة الأخرى في منطقة الكشف. [ 2 ] وبذلك ، يستطيع الجهاز قياس سرعة سقوط الأهداف باستخدام تأثير دوبلر ، وشدتها باستخدام انعكاسيتها . ثم يقوم محلل بحساب متوسط ​​مرجح لآخر 15 عملية مسح خلال دقيقة واحدة لاستخلاص معلومات مهمة.

معالجة البيانات

باستخدام سرعة السقوط وحجم الجسيمات، يُمكن تحديد نوع الهطول (فالمطر يهطل أسرع بكثير من الثلج، على سبيل المثال) بواسطة جدول احتمالات . سيُبلغ الكاشف عن نوع الهطول الذي يُمثل أكبر عدد من الجسيمات في العينات. [ 2 ] مع ذلك، في بعض الحالات، قد تتشابه خصائص نوعين من الهطول (كالرذاذ والثلج اللذين يهطلان بسرعات متقاربة جدًا)، أو قد يكون هناك مزيج من الهطول (كالمطر والثلج الذائب).

لتحسين دقة الكشف في حال وجود لبس، تستخدم هذه الأجهزة درجة حرارة نقطة الندى (أو درجة الحرارة المحيطة في حال عدم توفرها) ومخرجات كاشف التجلد . وبالتالي، إذا رصد الكاشف سرعة تساقط الثلج/الرذاذ عند درجة حرارة محيطة أعلى من 1 درجة مئوية (34 درجة فهرنهايت)، فإنه يصنفه كرذاذ، وإذا كانت أقل من -1 درجة مئوية (30 درجة فهرنهايت) ، فإنه يصنفه كثلج. [ 2 ] كما يُستخدم كاشف التجلد لتحديد ما إذا كان المطر أو الرذاذ يتجمد عندما تكون درجة الحرارة أقل من درجة التجمد.    

عندما لا تُتيح هذه البيانات الإضافية التمييز بين أنواع الهطول (على سبيل المثال، إذا كانت نقطة الندى في المثال السابق تتراوح بين -1 و1 درجة مئوية)، يُسجّل النوع حينها على أنه "غير معروف". وبالتالي، لا تستطيع هذه الأجهزة حاليًا رصد البَرَد ، وكرات الجليد ، وغيرها من أشكال الهطول الوسيطة. [ 1 ] [ 2 ]

تُحسب شدة الهطول اللحظية من خلال شدة التلألؤ (مستشعر LED) أو الانعكاسية (مستشعر POSS). ويتم الإبلاغ عنها على أنها ضعيفة جدًا، أو ضعيفة، أو متوسطة، أو قوية. [ 1 ] [ 2 ]

تواتر الإبلاغ

تُصدر المحطات الآلية تقاريرها وفق جدول زمني منتظم يعتمد على استخدامها، حيث تُصدر معظمها تقاريرها كل ساعة. ومع ذلك، فإنها تُصدر تقريرًا خاصًا إذا رصد واحد أو أكثر من أجهزة الاستشعار فيها تغيرًا ملحوظًا في الأحوال الجوية. تُصدر هذه التقارير الخاصة عند بدء أو توقف هطول الأمطار، ولو كانت غزيرة، أو عند تغير نوع الهطول.

يلتقط مستشعر الطقس الحالي عينات كل دقيقة، ويقوم نظام المعالجة الآلي للمحطة بتخزينها لمدة 15 دقيقة. وسيتم بثّ تنبيه خاص عند رصد ثلاث حالات هطول على الأقل خلال 15 دقيقة، أو إذا مرّت 12 دقيقة على الأقل دون هطول، أو إذا كان تغير شدة الهطول ملحوظًا.

القيود

لا يمكن عادةً الحصول على تفاصيل الهطول المختلط لأن المستشعر لا يُظهر إلا النوع السائد. ويكون التقرير صالحًا فقط عند موقع المستشعر، وبالتالي سيغفل الهطول في مناطق أبعد قد يكون ذا أهمية. وأخيرًا، لا يستطيع المستشعر بمفرده التمييز بين زخات المطر والأمطار/الثلوج المتواصلة.

تُعزى الملاحظات الخاطئة لهطول الأمطار عمومًا إلى: [ 1 ] [ 2 ]

  • التداخل الناتج عن ترددات الراديو أو أشعة الضوء؛
  • الطيور أو الحشرات التي تمر عبر العارضة؛
  • الغبار أو الثلج أو الرمال المتطايرة التي تحملها الرياح؛
  • فقاعات حرارية .
  • الحالات الغامضة التي لا يستطيع فيها جدول الطوارئ تحديد النوع بشكل صحيح.

تحسينات

يمكن التمييز بين العواصف الرعدية والهطول المستمر باستخدام كاشف البرق ونتائج الاستشعار. وتحدد أجهزة الكشف الأرضية والمتنقلة اتجاه البرق وشدته .

تُحدد أجهزة قياس التشتت والنفاذية ، التي ترصد مدى اختفاء الإشارة المرئية عبر الهواء من المصدر إلى جهاز الاستقبال، مدى الرؤية الأفقية. وفي حال عدم رصد أي هطول للأمطار من قِبل نظام الأرصاد الجوية العامة، يُستنتج وجود ضباب أو غبار .

مراجع

  1. 1 2 3 4 ويد، تشارلز ج. (يونيو 2003). "نهج متعدد المستشعرات للكشف عن الرذاذ على متن القمر الصناعي ASOS" . مجلة تكنولوجيا الغلاف الجوي والمحيطات . 20 (6). الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية : 820. رمز Bibcode : 2003JAtOT..20..820W . doi : 10.1175/1520-0426(2003)020 < 0820:AMATDD > 2.0.CO ; 2. تاريخ الاسترجاع: 23 مارس 2020 .
  2. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ "هطول الأمطار - حدوثه " ؛ " . نظام الرصد الجوي الآلي - AWOS . دائرة الأرصاد الجوية الكندية . مؤرشف من الأصل في ١٠ مايو ٢٠٠٦. تم الاطلاع عليه في ٢٣ مارس ٢٠٢٠ .