Εργαλεία που χρησιμοποιούνται στη Μετεωρολογία

Πριν από το 1600, η ​​γνώση της ατμόσφαιρας και του καιρού της Γης δεν ήταν ακριβής. Οι άνθρωποι βασίζονταν κυρίως στην εμπειρία με τοπικές καιρικές εκδηλώσεις για προβλέψεις. Η θεία Σάλι μπορούσε να μυρίσει μια χιονοθύελλα που έρχεται, και το γόνατο του θείου Τζιμ είπε την επικείμενη βροχή. Στη συνέχεια, εφευρέθηκαν απλές συσκευές, όπως θερμόμετρα, βαρόμετρα και πτερύγια καιρού που έδωσαν εγγράψιμα δεδομένα. Καθώς η τεχνολογία προχώρησε από το 1800 και μετά, πιο εξελιγμένος εξοπλισμός επέτρεψε την ανίχνευση περιφερειακών και παγκόσμια μοτίβα καιρού και σύγχρονα ραντάρ, δορυφόροι και προγράμματα μοντελοποίησης υπολογιστών επιτρέπουν μακροπρόθεσμες καιρικές συνθήκες προβλέψεις.

Τα γυάλινα θερμόμετρα με αλκοόλη ή υδράργυρο αποτελούν βασικό εξοπλισμό για τη μέτρηση των θερμοκρασιών αέρα, εδάφους και νερού. Τα θερμόμετρα μέγιστης και ελάχιστης θερμοκρασίας καταγράφουν τις χαμηλότερες και υψηλότερες θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης χρονικής περιόδου. Ο ανιχνευτής θερμοκρασίας αντίστασης καθορίζει τις θερμοκρασίες του αέρα με βάση τις αλλαγές στην ηλεκτρική αντίσταση συγκεκριμένων μετάλλων λόγω της θερμοκρασίας και δίνει μια ψηφιακή ένδειξη. Προτιμώμενο για αυτόματους μετεωρολογικούς σταθμούς, οι ΕΤΑ μπορούν να παρέχουν ανάγνωση θερμοκρασίας κάθε δευτερόλεπτο.

Τα βαρόμετρα μετρούν την ατμοσφαιρική πίεση. Τα υγρά βαρόμετρα συνήθως μετρούν τον υδράργυρο που περιέχεται σε έναν εκκενωμένο σωλήνα και η στάθμη του υδραργύρου αλλάζει καθώς η ατμοσφαιρική πίεση αυξάνεται ή μειώνεται. Τα βαρόμετρα αναροειδούς περιέχουν σταθερό όγκο αέρα σφραγισμένο μέσα σε μονάδα εξοπλισμένη με εύκαμπτη μεμβράνη. Καθώς η μεμβράνη διαστέλλεται και συστέλλεται με αλλαγές που προκαλούνται από συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης, μια προσαρτημένη βελόνα δείχνει τη σωστή ένδειξη. Τα ανεμόμετρα ανέμου καθορίζουν την κατεύθυνση και την ταχύτητα του ανέμου. Συνήθως ενσωματώνουν μια ουρά καιρού και έναν ανεμιστήρα για τη μέτρηση της ταχύτητας.

Υπάρχουν πολλά εργαλεία που μετρούν την υγρασία ή το ποσοστό του νερού στον αέρα. Το νωρίτερο ήταν το υγρόμετρο, το οποίο εξαρτάται από τα ανθρώπινα μαλλιά που επεκτείνονται και συστέλλονται σε απόκριση στις αλλαγές υγρασίας. Το ψυχόμετρο ανιχνεύει τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ξηρού και υγρού θερμομέτρου για τη μέτρηση της υγρασίας. Άλλα όργανα περιλαμβάνουν το ηλεκτρικό υγρόμετρο, το υγρόμετρο σημείου δρόσου, το υπέρυθρο υγρόμετρο και το στοιχείο δροσιάς. Οι μετρητές βροχής μετρούν τις βροχοπτώσεις και οι μετρητές χιονιού μετρούν τις χιονοπτώσεις.

Τα καιρικά μπαλόνια μετρούν την υγρασία, την πίεση του αέρα, τη θερμοκρασία, την ταχύτητα και την κατεύθυνση του ανέμου με μονάδες που ονομάζονται ραδιοσόντια. Ξεκίνησαν από 1.100 ιστότοπους σε όλο τον κόσμο δύο φορές την ημέρα, ανεβαίνουν σε πάνω από 20 μίλια πάνω από τη Γη, καταγράφοντας καθώς ταξιδεύουν και μεταδίδουν τις πληροφορίες στους μετεωρολόγους με ραδιοκύματα. Όταν σκάσει το μπαλόνι, τα ραδιοσυνθετικά αλεξίπτωτο επιστρέφουν στη Γη για ανακύκλωση. Τα καιρικά μπαλόνια δίνουν ένα κατακόρυφο στιγμιότυπο των ατμοσφαιρικών συνθηκών σε μια δεδομένη περιοχή.

Με την εφεύρεση του ραντάρ στον Β 'Παγκόσμιο Πόλεμο, οι μετεωρολογικές μελέτες βελτιώθηκαν σημαντικά. Το συμβατικό ραντάρ, το ραντάρ Doppler και το ραντάρ διπλής πόλωσης ανιχνεύουν συστήματα καταιγίδας, την κατεύθυνση, την ταχύτητα, την ένταση και τον τύπο της καθίζησης. Οι μετεωρολογικοί δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τη Γη άρχισαν να εκπέμπουν το 1962 και οδήγησαν σε πιο περίπλοκους δορυφόρους. Οι γεωστατικοί επιχειρησιακοί περιβαλλοντικοί δορυφόροι μεταδίδουν φωτογραφικές εικόνες του δυτικού ημισφαιρίου κάθε 15 λεπτά. Οι πολικοί επιχειρησιακοί περιβαλλοντικοί δορυφόροι χρειάζονται περίπου 1,5 ώρες για να περιστρέφονται γύρω από τη Γη, παρέχοντας πληροφορίες για τον καιρό, τους ωκεανούς και τις ηφαιστειακές εκρήξεις. Η ανάλυση υπολογιστών των καιρικών δεδομένων και η μοντελοποίηση υπολογιστών των καιρικών συστημάτων καθιστούν την μακροπρόθεσμη πρόγνωση καιρού σε παγκόσμια κλίμακα όλο και πιο ακριβή.