ข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องมือพยากรณ์อากาศ

ชั้นบรรยากาศของโลกมีลักษณะเฉพาะภายในระบบสุริยะและก่อให้เกิดปรากฏการณ์สภาพอากาศที่หลากหลาย การพยากรณ์อากาศมีความสำคัญทั้งต่อชีวิตประจำวันของผู้คนและต่อธุรกิจ นักอุตุนิยมวิทยาใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์และการวัดเชิงทดลองร่วมกันเพื่อทำนายสภาพอากาศ ตัวอย่างของเครื่องมือพยากรณ์อากาศ ได้แก่ เทอร์โมมิเตอร์ บารอมิเตอร์ มาตรวัดปริมาณน้ำฝน และเครื่องวัดความเร็วลม

เทอร์โมมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์ที่รู้จักกันดีที่สุดประกอบด้วยหลอดแก้วซึ่งวางปรอทเหลวไว้ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปริมาตรของปรอทจะเพิ่มขึ้นทำให้ระดับสูงขึ้น อุณหภูมิที่ลดลงทำให้ปริมาตรลดลงและระดับปรอทลดลง สเกลที่ด้านข้างของท่อช่วยให้อ่านอุณหภูมิได้ เทอร์โมมิเตอร์อีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบสปริงจะเติมปรอทลงในหลอดแก้ว และวางไดอะแฟรมโลหะที่เชื่อมต่อกับสปริงไว้ที่ด้านล่างของหลอด เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความดันบนไดอะแฟรมก็เพิ่มขึ้นเช่นกันซึ่งนำไปสู่ความตึงเครียดในสปริง สปริงจะหมุนแป้นหมุนเพื่อชี้ไปที่อุณหภูมิ

บารอมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความดันซึ่งเป็นแรงที่อากาศวางบนพื้นผิว บารอมิเตอร์มีหลายประเภท ที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยหลอดที่เต็มไปด้วยปรอทเหลวและปิดผนึกที่ปลายด้านหนึ่ง จากนั้นหลอดจะถูกคว่ำและวางลงในชามปรอทเหลว น้ำหนักของอากาศที่กดลงบนโถปั่นจะสมดุลกับน้ำหนักของปรอทที่ดันลงมาภายในท่อ ที่สภาวะบรรยากาศมาตรฐาน ระดับปรอทภายในท่อจะลดลงเหลือความสูงประมาณ 76 เซนติเมตร (29.9 นิ้ว) ความดันบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นทำให้ระดับปรอทภายในท่อสูงขึ้น ในขณะที่ความดันบรรยากาศลดลงทำให้ระดับปรอทภายในท่อลดลง เครื่องมือที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับการวัดความดันคือบารอมิเตอร์แบบแอนรอยด์ ประกอบด้วยแคปซูลปิดผนึก ด้านที่ยืดหยุ่นและติดตั้งในกล่อง การเปลี่ยนแปลงความดันจะเปลี่ยนความหนาของแคปซูล คันโยกที่ติดอยู่กับแคปซูลจะขยายการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ นำไปสู่ตัวชี้เพื่อเคลื่อนไปบนแป้นหมุนที่มีสเกล

มาตรวัดปริมาณน้ำฝนใช้ในการวัดปริมาณน้ำฝนที่เกิดขึ้นภายในระยะเวลาที่กำหนด มาตรวัดปริมาณน้ำฝนแบบง่ายที่สุดประกอบด้วยท่อที่มีมาตราส่วนอยู่ แต่สิ่งเหล่านี้ต้องถูกทำให้ว่างเปล่าเป็นประจำ ดังนั้นจึงไม่ใช้ในสถานีตรวจอากาศอัตโนมัติอีกต่อไป หนึ่งขั้นตอนจากหลอดธรรมดาประกอบด้วยหลอดบนเครื่องชั่งน้ำหนักดิจิตอล เครื่องชั่งน้ำหนักเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ที่แปลงปริมาณน้ำฝนตามฟังก์ชันของเวลา อย่างไรก็ตาม เกจวัดปริมาณน้ำฝนชนิดนี้ยังต้องล้างภาชนะอย่างสม่ำเสมอ ทางออกที่หรูหรากว่ามากคือเกจวัดปริมาณน้ำฝนแบบเทลงในถังที่ประกอบด้วยกรวยที่เชื่อมต่อกับท่อที่ระบายลงในถัง ถังมีความสมดุลบนเดือย เพื่อให้คว่ำเมื่อจับปริมาณน้ำที่ตั้งไว้ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ถังที่สองจะเคลื่อนเข้าตำแหน่งโดยอัตโนมัติเพื่อรับฝนมากขึ้น ทุกครั้งที่มีคำแนะนำถัง สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จะถูกส่งไปยังเครื่องบันทึกข้อมูล ซึ่งช่วยให้สามารถบันทึกปริมาณน้ำฝนทั้งหมดได้

เครื่องวัดความเร็วลมใช้สำหรับวัดความเร็วลม เครื่องวัดความเร็วลมแบบธรรมดาที่สุดประกอบด้วยแกนท่อที่วางแขนสี่ข้างที่ช่วง 90 องศา ถ้วยวางอยู่บนแขนแต่ละข้างของแขนทั้งสี่ และในขณะที่ลมจับนี้ มันจะนำไปสู่การหมุนของแขนรอบแกนท่อ แม่เหล็กถาวรติดตั้งอยู่ที่ด้านล่างของแกน และหนึ่งครั้งต่อการหมุน มันจะเปิดใช้งานสวิตช์ Reed ซึ่งจะส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ไปยังคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์คำนวณความเร็วลมจากจำนวนรอบต่อนาที อุปกรณ์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นคือเครื่องวัดความเร็วลมแบบโซนิค สิ่งนี้ทำงานโดยการวัดเวลาที่ใช้สำหรับพัลส์เสียงในการเดินทางระหว่างเซ็นเซอร์สองตัว เวลาที่เสียงเดินทางระหว่างเซนเซอร์ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างเซนเซอร์ ความเร็วที่แท้จริงของเสียงในอากาศ และความเร็วลมตามแนวแกนเซนเซอร์ เนื่องจากระยะห่างระหว่างเซ็นเซอร์ถูกกำหนดไว้ และทราบความเร็วของเสียงในอากาศ จึงสามารถกำหนดความเร็วลมตามแกนเซ็นเซอร์ได้