automatische metingen van de atmosferische druk in het nationale meteorologische meetnet jitze van...

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.


Uitvinding van de kwik barometer


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)


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



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).



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.



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


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


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’



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.



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


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


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).


Meettechnieken

Piezo-elektrische sensor


Meettechnieken


Barometers in radiosondes: tot ca. 2000 metingen met aneroide sensors. Na 2000 op basis van chip-technologie

Meettechnieken


Barometers in radiosondes: Verband luchtdruk hoogte Veelal toegepast: International Standard

Atmosphere

Meettechnieken


Barometers in radiosondes: tot ca. 2000 metingen met aneroide sensors. Na 2000 op basis van chip-technologie

Meettechnieken


Meettechniekenmicroelektronica


Meetnet

MNZ (RMI) Noordzee (Nogepa) synoptische stations additionele stations windmast Duitse stations (DWD en BSH) Belgische stations (KMI en MVB) Engelse stations (Met Office)


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.


Kalibratie en justering

DPI 510,controler

P 1107,reference

Stabiliteit ca. 0,01 hPaMeetonzekerheids-eis < 0,05 hPa


Kalibratie en justering

P 1107,reference

DPI 510,controler


Thank you

http://www.knmi.nl/~meulenvd/pres/



automatische metingen van de atmosferische druk in het nationale meteorologische meetnet jitze van...

Documents

klantendag nmi vsl

hand van

sprake van luchtdruk

van computers metingen

atmosfeer dia

knmi dia

constant dia

oprichting van het knmi