Strumenti utilizzati in meteorologia

Prima del 1600, la conoscenza dell'atmosfera e del tempo della Terra non era esatta. La maggior parte delle persone si affidava all'esperienza con gli eventi meteorologici locali per le previsioni. Zia Sally sentiva l'odore di una tempesta di neve in arrivo, e il ginocchio di zio Jim diceva che stava per piovere. Quindi furono inventati dispositivi semplici, come termometri, barometri e banderuole, che fornivano dati registrabili. Con l'avanzare della tecnologia dal 1800 in poi, apparecchiature più sofisticate hanno permesso il rilevamento di regionali e modelli meteorologici globali e moderni radar, satelliti e programmi di modellazione computerizzata consentono condizioni meteorologiche a lungo termine predizioni.

I termometri in vetro riempiti con alcool o mercurio sono apparecchiature standard per misurare la temperatura dell'aria, del suolo e dell'acqua. I termometri per la temperatura massima e minima registrano le temperature minime e massime durante un periodo di tempo specifico. Il rilevatore di temperatura a resistenza determina la temperatura dell'aria in base alle variazioni della resistenza elettrica di metalli specifici dovute alla temperatura e fornisce una lettura digitale. Preferiti per le stazioni meteorologiche automatiche, gli RTD possono fornire una lettura della temperatura ogni secondo.

I barometri misurano la pressione atmosferica. I barometri liquidi di solito misurano il mercurio contenuto all'interno di un tubo evacuato e il livello di mercurio cambia all'aumentare o diminuire della pressione atmosferica. I barometri aneroidi contengono un volume fisso di aria sigillato all'interno di un'unità dotata di una membrana flessibile. Man mano che la membrana si espande e si contrae con i cambiamenti causati dalle condizioni della pressione atmosferica, un ago attaccato indica la lettura corretta. Gli anemometri del vento misurano la direzione e la velocità del vento. Di solito incorporano una coda di banderuola e un ventilatore per misurare la velocità.

Esistono diversi strumenti che misurano l'umidità, ovvero la percentuale di acqua nell'aria. Il primo è stato l'igrometro, che dipende da un capello umano che si espande e si contrae in risposta ai cambiamenti di umidità. Lo psicrometro rileva la differenza di temperatura tra un bulbo termometro asciutto e uno umido per misurare l'umidità. Altri strumenti includono l'igrometro elettrico, l'igrometro a punto di rugiada, l'igrometro a infrarossi e la cella di rugiada. I pluviometri misurano le precipitazioni e i pluviometri misurano le precipitazioni nevose.

I palloni meteorologici misurano l'umidità, la pressione dell'aria, la temperatura, la velocità e la direzione del vento con unità chiamate radiosonde. Lanciati da 1.100 siti in tutto il mondo due volte al giorno, salgono a oltre 20 miglia sopra la Terra, registrando mentre viaggiano e trasmettendo le informazioni ai meteorologi tramite onde radio. Quando il pallone esplode, la radiosonda torna sulla Terra con il paracadute per il riciclaggio. I palloni meteorologici forniscono un'istantanea verticale delle condizioni atmosferiche in una determinata area.

Con l'invenzione del radar nella seconda guerra mondiale, gli studi meteorologici migliorarono notevolmente. Il radar convenzionale, il radar Doppler e il radar a doppia polarizzazione rilevano i sistemi di tempesta, la loro direzione, velocità, intensità e tipo di precipitazioni. I satelliti meteorologici in orbita attorno alla Terra hanno iniziato a trasmettere nel 1962 e hanno portato a satelliti più complicati. I satelliti ambientali operativi geostazionari trasmettono immagini fotografiche dell'emisfero occidentale ogni 15 minuti. I satelliti ambientali operativi polari impiegano circa 1,5 ore per orbitare attorno alla Terra, fornendo informazioni su meteo, oceani ed eruzioni vulcaniche. L'analisi computerizzata dei dati meteorologici e la modellazione computerizzata dei sistemi meteorologici rendono le previsioni meteorologiche a lungo termine su scala globale sempre più accurate.