Lietaus matuoklis - apibrėžimas, tipai, veikimo principas ir panaudojimas

Lietaus matuoklis – tai meteorologų ir hidrologų naudojamas prietaisas, kuriuo matuojami per tam tikrą laiką iškritę krituliai (pvz., lietus, sniegas, kruša ar šlapdriba). Paprastai kritulių kiekis matuojamas milimetrais. Lietaus matuoklis nustato kritulių kiekį (mm), iškritusį tam tikrame ploto vienete (dažniausiai viename kvadratiniame metre); vienas milimetras matuotų kritulių atitinka vieną litrą vandens kvadratiniame metre. Duomenys iš lietaus matuoklių yra svarbūs orų prognozėms, potvynių prognozavimui, žemės ūkio planavimui bei klimato tyrimams.

Tipai

Yra keli pagrindiniai lietaus matuoklių tipai, kurių veikimo principai ir paskirtys skiriasi:

• Rankiniai cilindriniai matuokliai (paprasti piltuvai ir cilindrai) – dažni mėgėjų ir stotelių tinkluose. Vanduo surenkamas į talpą ir vėliau išmatuojamas liniuote arba skaitikliu.
• Autografiniai matuokliai – automatiškai registruoja kritulių tūrį laiko bėgyje; būna pakreipiamo sifono tipo arba pasukamo kibiro (tipping-bucket) tipo. Autografai leidžia gauti nuoseklias diagramos arba impulsų eiles.
• Pasveriantieji lietaus matuokliai – matuoja surinkto vandens masę, o pagal svorio pokytį apskaičiuoja kritulių kiekį; gerai fiksuoja ir skystus, ir kietus kritulius.
• Optiniai disdrometrai ir lazeriniai matuokliai – matuoja kritulių lašų dydžių pasiskirstymą ir intensyvumą, naudojami intensyvumo bei kritulių tipų analizėms.
• Radarai ir palydoviniai duomenys – nedaro tiesioginio lietaus kiekio matavimo taške, bet leidžia apdoroti erdvinius kritulių žemėlapius ir papildyti stotelių duomenis.

Veikimo principas

Standartinis cilindrinis lietaus matuoklis turi siaurėjantį piltuvą, per kurį krituliai patenka į matavimo talpą. Talpos matmenys arba matavimo skalė leidžia konvertuoti surinktą tūrinį vandenį į mm kritulių. Autografinio pakreipiamo sifono tipo matuoklio principas: vanduo kaupiamas iki tam tikro lygio, tada per sifoną staigiai nuleidžiamas į surinkimo indą – sifono veikimas perkeliamas į rašiklį, kuris žymi popierių. Pasukamo (tipping-bucket) matuoklio mechanizmas turi du mažus kibirėlius ant šarnyro; kiekvienas kibirėlis, užpildęs tam tikrą tūrio vienetą (pvz., 0,2 arba 0,5 mm), pasviro ir išleidus vandenį užfiksuojamas impulsas. Impulsų skaičius suteikia sumarinį kritulių kiekį, o jų laiko žymėjimas leidžia apskaičiuoti intensyvumą. Pasukimo metu registruojamas kontaktas siunčia signalą į duomenų kaupiklį.

Montavimas ir vietos pasirinkimas

• Aukštis virš žemės: dažnai rekomenduojama piltuvo kraštą statyti apie 30 cm virš žemės lygio, kad būtų mažiau įtakos nuo smulkaus paviršiaus oro srauto ir purslų.
• Atstumas nuo kliūčių: matuoklis turi stovėti atviroje vietoje, toliau nuo pastatų, medžių ir tvorų. Apskritai patariama, kad artimiausių kliūčių aukštis nebūtų viršijamas matavimo vietos aplinkos rėmų — kuo mažiau trikdžių, tuo labiau reprezentatyvūs duomenys.
• Lygis ir stabilumas: prietaisas turi stovėti lygiame, stabiliai pritvirtintame stende ar stovo viršuje, kad užtikrintų tikslų surinkimą.
• Apsauga nuo žvyravimo ir užteršimo: įrenginį reikia nuo laiko iki laiko valyti (lapų, purvo, vabzdžių), ypač piltuvą, kad matavimai nebūtų klaidingi.

Kalibravimas ir priežiūra

Reguliarus tikrinimas ir kalibravimas užtikrina duomenų kokybę. Tai apima:

• periodinį matavimo talpos ir piltuvo tikslaus tūrio patikrinimą,
• mechaninių dalių (pvz., pasukamo kibiro) tepimą ir patikrinimą,
• autografų popieriaus ir rašiklio keitimą, baterijų bei laikrodžio mechanizmo patikrinimą,
• antšaldymo ir priemaišų šalinimą žiemą (pvz., užšalęs vanduo gali blokuoti sifoną arba pakeisti pasukamo kibiro veikimą).

Matavimo klaidos ir apribojimai

• Vėjo poveikis: stiprus vėjas gali sumažinti matuojamą kiekį (angl. wind-undercatch) – dalis lašų nukrypsta aplink piltuvą ir nepakliūna į jį.
• Garavimas ir išsiliejimas: labai karštomis ar sausringomis sąlygomis dalis surinkto vandens gali išgaruoti, ypač jei talpa stovi ilgą laiką be aptarnavimo.
• Kietieji krituliai: sniegas ir kruša matuojami sudėtingiau; pasukami kibirai gali nepraleisti krušos teisingai, o sniegas gali susikaupti piltuve arba ištirpti netolygiai.
• Reprezentatyvumas: vienas matuoklis atspindi tik lokalų tašką – kritulių pasiskirstymas gali būti labai nelygus net mažame plote.

Panaudojimas

Lietaus matuoklių duomenys naudojami:

• meteorologiniam stebėjimui ir orų prognozėms,
• hidrologiniams modeliams ir potvynių rizikos vertinimui,
• žemės ūkio poreikiams (laistymo planavimas, dirvožemio drėgmės valdymas),
• miesto infrastruktūros projektavimui (nuotekų sistemos, drenažas),
• klimatologiniams tyrimams ir ilgalaikiams kritulių tendencijų stebėjimams.

Istorinė pastaba

Vienas iš ankstyviausių standartizuotų lietaus matuoklių buvo cheugugi, sukurtas Korejos Joseon dinastijoje ir naudojamas XVII a. pradžioje pagal oficialius užsakymus. Dažnai minimas ryškus istorinis etapas yra Karaliaus Sejongo Didžiojo (Sejong the Great) valdymo laikotarpis (XV a.), kai buvo pradėtos sistemingesnės meteorologinės priemonės ir registracijos. Skirtingose kultūrose egzistavo ir paprastesni kritulių surinkimo metodai anksčiau, bet oficialių ir standartizuotų instrumentų plėtra prasidėjo ilgesniame istoriniame kontekste.

Privalumai ir trūkumai

Lietaus matuokliai leidžia tiesiogiai ir tiksliai matuoti kritulius, teikia vertingus duomenis daugeliui sričių. Tačiau jų rezultatai priklauso nuo montavimo vietos, priežiūros ir naudojamo tipo, todėl būtina atsižvelgti į galimas klaidas ir atlikti periodinius patikrinimus.

Patarimai namų sąlygomis

• statykite matuoklį atviroje vietoje, mažiausiai 2–3 m nuo pastatų ir aukštų medžių;
• užtikrinkite, kad piltuvo kraštas būtų apytiksliai 30 cm virš žemės ir kad prietaisas būtų lygus;
• reguliariai valykite ir ištuštinkite talpą, ypač po audrų;
• vasarą ir žiemą stebėkite, ar prietaisas tinkamai veikia (sniegas, ledas, vabzdžiai gali trukdyti).

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra lietaus matuoklis?

K: Kaip veikia lietaus matuoklis?

K: Kas pristatė lietaus matuoklį?

K: Kokie yra šio prietaiso naudojimo privalumai ir (arba) trūkumai?

Paieška pagal raidę