In qualità di ricercatori, sapete che le ragioni per monitorare i parametri meteorologici nel vostro sito di ricerca sono praticamente infinite. Purtroppo, anche le opzioni disponibili per effettuare tali misurazioni sono illimitate, il che può essere scoraggiante quando si vuole sapere quale stazione meteorologica o sistema di monitoraggio meteorologico è adatto alla propria situazione specifica.
Gli scienziati di METER hanno trascorso migliaia di ore a installare stazioni meteorologiche e a monitorare, interpretare e pubblicare i dati degli esperimenti sul campo. Nel corso del tempo, abbiamo imparato molto su come ottenere dati meteorologici di alta qualità. In questo articolo condividiamo con voi questa esperienza. Guardate il video o leggete l'articolo qui sotto per un confronto tra i metodi di monitoraggio meteorologico più comuni, i pro e i contro e le tecnologie più adatte ai diversi tipi di ricerca sul campo. Scoprite anche perché il monitoraggio meteorologico moderno non si limita alla stazione meteo.
La Figura 2 è un grafico che confronta le prestazioni delle stazioni meteorologiche rispetto al prezzo. In un mondo ideale, un prezzo più alto equivarrebbe a una qualità superiore e il continuum prezzo-prestazioni sarebbe una linea retta. Ma la scelta di una stazione meteorologica non è strettamente legata al rapporto tra prezzo e prestazioni. Nella Figura 2, l'asse trasversale è un asse di "valore". Se una stazione meteorologica offre un rapporto migliore tra prezzo e prestazioni (ovvero è possibile ottenere esattamente le prestazioni giuste a un prezzo accessibile), allora quella stazione meteorologica fornirà un valore più elevato per le vostre esigenze di misurazione specifiche.
I prezzi delle stazioni meteorologiche indicati sull'asse x nella Figura 2 sono fissi, quindi è solo l'asse y, o le prestazioni di uno strumento nella vostra particolare applicazione, a modificare il valore. Molti fattori diversi influenzano le prestazioni relative di un sistema di monitoraggio meteorologico, come ad esempio:
Le prestazioni sono definite dalle vostre esigenze di misura specifiche. Ad esempio, se la misurazione viene effettuata in una località remota dove non è possibile accedere al sito di routine, è necessaria una strumentazione estremamente robusta. Una strumentazione robusta per il monitoraggio meteorologico è necessaria anche quando è in gioco la vita delle persone (ad esempio, se un sensore si rompe e non viene rilevata un'alluvione improvvisa, la vita delle persone potrebbe essere in pericolo). In queste situazioni, quindi, la robustezza di un sistema di monitoraggio meteorologico determinerà le prestazioni relative. Altri scenari potrebbero essere i seguenti:
Scenario 1: potreste essere un climatologo che monitora la temperatura dell'aria per studiare gli effetti del cambiamento climatico. In questo caso, avrete bisogno di una registrazione continua e accurata della temperatura dell'aria per diversi decenni. In questo caso, sia l'accuratezza che la stabilità di una stazione meteorologica o di una soluzione di monitoraggio meteorologico sono i fattori che influenzano le prestazioni rispetto alle vostre esigenze di misurazione.
Scenario 2: se si gestisce un'enorme rete di stazioni meteorologiche remote e il costo di un viaggio sul campo per la manutenzione e l'installazione è significativo e di fatto supera il costo di acquisto dell'apparecchiatura in primo luogo, è possibile che siano i requisiti di manutenzione dello strumento a determinare le prestazioni dell'applicazione.
Scenario 3: I ricercatori hanno spesso bisogno di misurazioni specifiche. Per rispondere alla domanda di ricerca, potrebbero essere necessarie più delle tipiche misurazioni meteorologiche, come la temperatura dell'aria, l'umidità e le precipitazioni. In questo caso, il tipo di suite di misurazioni che contiene le misure specialistiche necessarie è ciò che determina le prestazioni della stazione meteorologica.
Scenario 4: alcuni sistemi hanno capacità tri-stagionali rispetto a quelle quadristagionali. I sistemi a quattro stagioni sono riscaldati e possono funzionare e fornire risultati accurati in inverno alle alte latitudini. Se si studiano le precipitazioni invernali, è necessario un pluviometro riscaldato in grado di catturare le precipitazioni nevose. Se invece si tratta di uno studio agricolo, un sistema a quattro stagioni non è importante perché le piante non crescono.
Scenario 5: I requisiti di alimentazione sono importanti se il monitoraggio avviene in una località remota. Avrete bisogno di un sistema alimentato a batteria con bassi requisiti di energia , in modo da ridurre i tempi e i costi di viaggio. In un grafico prestazioni/valore, le soluzioni che non soddisfano irequisiti di monitoraggiometeorologicosi spostano in basso sull'asse dei valori, mentre quelle che soddisfano i requisiti si spostano in alto sull'asse dei valori. Ad esempio, se un particolare sistema di livello WMO necessita di una manutenzione ordinaria talmente elevata da non poter scalare la rete, potrebbe spostarsi in basso sull'asse dei valori, come mostrato nella Figura 3.
Oppure, se si sta effettuando uno studio sul bilancio idrico, è necessario un pluviometro di precisione. Tuttavia, la stazione meteorologica all-in-one più costosa potrebbe avere solo un pluviometro rudimentale che misura il suono generato dalle gocce d'acqua che colpiscono un tamburo. Ciò ridurrebbe le prestazioni e il valore di questo particolare sistema (Figura 4).
Una volta determinate le vostre esigenze di misura e disposti i vari sistemi sull'asse del valore, potrete vedere quali sono i più preziosi per voi e la loro posizione sul continuum dei costi. In questo modo si può decidere con maggiore cognizione di causa quale sistema utilizzare per la propria applicazione.
Di seguito sono riportate le definizioni dei vari tipi e classi di stazioni meteorologiche che si possono incontrare sul mercato.
I sistemi di monitoraggio meteorologico di classe aeronautica si differenziano per le loro osservazioni specializzate.
Ecco perché nella Figura 2, se si osserva il continuum prestazioni/prezzo, i sistemi per l'aviazione occupano l'angolo in alto a destra, dove sia le prestazioni che il prezzo sono molto elevati (cioè, oltre 200.000 dollari). Questi sistemi possono includere, ad esempio, un sensore di visibilità e di tempo presente che indica la distanza che un pilota può ragionevolmente vedere, un ceilometro che indica l'altezza cloud o uno strumento che indica la pioggia ghiacciata o l'accumulo di ghiaccio. Queste misure specializzate non si trovano nella maggior parte delle soluzioni di monitoraggio meteorologico, ma determinano le prestazioni dei sistemi meteorologici dell'aviazione. I sistemi aeronautici dispongono anche di comunicazioni specializzate con trasmissioni VHF e sistemi telefonici ridondanti. Poiché la salute e la sicurezza delle persone dipendono da questi sistemi, essi sono estremamente robusti e comprendono prestazioni in quattro stagioni (a meno che non si trovino ai tropici). Inoltre, l'accuratezza dei sistemi aeronautici è molto elevata perché la maggior parte di questi dati viene convogliata nel record climatologico.
I sistemi di monitoraggio meteorologico conformi all'Organizzazione meteorologica mondiale (OMM) sono spesso presenti nelle reti meteorologiche nazionali di molti Paesi. Anche alcune mesonete a media scala aderiscono alle raccomandazioni e alle linee guida dell'OMM.
I sistemi di monitoraggio meteorologico WMO richiedono una torre per le misurazioni a dieci metri, mentre altre misurazioni vengono effettuate più in basso nel profilo atmosferico a due o tre metri. I sistemi conformi al WMO devono essere in grado di funzionare in quattro stagioni e richiedono un'elevata accuratezza perché questi dati confluiscono anche nel nostro archivio climatologico. Il costo di questi sistemi è elevato: circa 20.000-50.000 dollari, oltre a requisiti di manutenzione significativi che fanno lievitare il costo annuale di funzionamento. Ciò significa che il costo è proibitivo per reti spaziali dense.
I ricercatori hanno spesso bisogno di sistemi di monitoraggio meteorologico personalizzati, con un pacchetto di misure fatto su misura per la domanda di ricerca a cui stanno cercando di rispondere. Anche alcune reti meteorologiche utilizzano stazioni meteorologiche personalizzate con un pacchetto di misure che soddisfa le esigenze dei loro stakeholder. Quindi, oltre a misurare i normali parametri meteorologici, gli utenti possono aggiungere elementi quali:
Il numero di misure che i ricercatori possono integrare in una struttura di acquisizione dati è praticamente infinito. Ecco perché nel continuum prezzo/prestazioni della Figura 1, questi sistemi di stazioni meteorologiche personalizzate sono sparsi lungo entrambi gli assi. Spesso questi sistemi di monitoraggio meteorologico vengono utilizzati in reti non-mesoniche e non nazionali.
Negli ultimi due decenni si è assistito a una proliferazione di stazioni meteorologiche all-in-one. Ciò significa che invece di mettere insieme stazioni meteorologiche con sensori personalizzati integrati in una struttura di acquisizione dati, molti produttori ora integrano i vari sensori meteorologici in una stazione all-in-one di piccole dimensioni.
Esistono diversi tipi di stazioni meteorologiche all-in-one, il che significa che esistono diverse opzioni di suite di misurazione e di prezzo. Le stazioni meteorologiche all-in-one costano tra i 1.000 e i 5.000 dollari, a seconda della suite di misurazione e se si tratta di uno strumento a tre o quattro stagioni. I vantaggi delle stazioni meteorologiche all-in-one sono che l'installazione e la manutenzione sono molto meno complesse rispetto ai sistemi di monitoraggio meteorologico personalizzati o WMO. Questo le rende una buona opzione per le reti di stazioni meteo più dense. Spesso le stazioni di classe WMO costituiscono la spina dorsale di una rete. Poi le stazioni meteorologiche all-in-one riempiono gli spazi vuoti tra le stazioni di classe WMO, per una rete più densa e ricca di informazioni. Lo svantaggio delle stazioni meteorologiche all-in-one è che non possono seguire rigorosamente le raccomandazioni dell'OMM perché effettuano misurazioni solo a un'altezza. Le stazioni meteorologiche all-in-one hanno quindi la loro nicchia, così come le stazioni WMO hanno la loro.
Le stazioni meteorologiche di tipo hobbistico per il monitoraggio del tempo sono in genere costruite per i proprietari di case ed edifici commerciali. Queste stazioni non sono particolarmente robuste e non sono adatte alla ricerca o al monitoraggio a lungo termine.
Un vantaggio di queste stazioni è che il sistema di acquisizione e comunicazione dei dati trasmette le informazioni a una console per misurazioni meteorologiche localizzate in una casa o in un luogo di lavoro. Una ricerca su Amazon produrrà molti di questi tipi di stazioni meteorologiche nei risultati della ricerca.
Esplorate i casi di studio riportati di seguito per scoprire come ricercatori e coltivatori scelgono la stazione meteorologica scientifica più adatta alla loro particolare applicazione.
L'evapotraspirazione di riferimento di Penman-Monteith è una misura comunemente effettuata in agricoltura irrigua. L'equazione di Penman-Monteith è un'equazione su base meccanica che quantifica la quantità di evapotraspirazione o di perdita d'acqua da una superficie erbosa o da una superficie di erba medica. Ad esempio, se si dispone di una superficie erbosa o di erba medica ben irrigata, è possibile inserire le variabili meteorologiche nell'equazione per mostrare quanto vapore acqueo si perderebbe nell'atmosfera.
La misurazione è generalmente utilizzata nell'agricoltura irrigua ad alto costo, come i vigneti e gli alberi da frutto, ma anche nelle applicazioni agricole a pivot centrale. I coltivatori devono conoscere il bilancio idrico (quanta acqua è stata persa o guadagnata nel sistema) in modo da poter reintegrare la perdita netta con l'acqua di irrigazione. Quindi, per questa particolare misurazione, i coltivatori potrebbero aver bisogno di misurazioni localizzate in molti punti diversi.
Un coltivatore non ha bisogno di un complesso sistema di monitoraggio meteorologico per effettuare questa misurazione. Ha bisogno di qualcosa di semplice da configurare, facile da installare, con bassi requisiti di manutenzione, accesso ai dati in remoto e un consumo ridotto di batterie. Ad esempio, il data logger della Figura 10 è dotato di un piccolo pannello solare che consente di far funzionare questa stazione meteorologica per un tempo indefinito.
Il fattore chiave nella scelta di un sistema di monitoraggio meteorologico per l'evapotraspirazione di riferimento FAO 56 è la necessità di conoscere sia la radiazione solare che le precipitazioni. I coltivatori devono conoscere la quantità di precipitazioni che reintegrano l'acqua nel terreno e hanno bisogno di una misurazione della radiazione solare per la misurazione dell'evapotraspirazione di riferimento Penman Monteith (FAO 56). Alcune stazioni all-in-one non dispongono di precipitazioni e radiazione solare. Tuttavia, la stazione meteorologica all-in-one ATMOS 41 misura sia la radiazione solare che le precipitazioni. È quindi una buona scelta per questo tipo di monitoraggio meteorologico in ambito agricolo.
La Figura 11 è un grafico del software di gestione dei dati ZENTRA Cloud che funziona con i data logger ZL6 .
ZENTRA Cloud effettua automaticamente misurazioni dell'evapotraspirazione di riferimento su base giornaliera e cumulativa. Il software consente di aggiungere i coefficienti colturali per convertire l'evapotraspirazione di riferimento in evapotraspirazione reale. Questo rende la stazione meteorologica all-in-one ATMOS 41, il data logger ZL6 e il software ZENTRA Cloud un valido sistema chiavi in mano per i coltivatori.
A differenza del caso di studio precedente, in cui era importante la facilità di installazione e manutenzione per alcune misure specializzate, Campbell Scientific, Inc. è coinvolta in un progetto di progettazione di stazioni meteorologiche dislocate sul Monte Everest. Una di queste stazioni è la più alta stazione meteorologica attiva al mondo. Le condizioni sul Monte Everest sono estremamente difficili, quindi la robustezza di questa stazione è il fattore chiave che aumenta le prestazioni per questa particolare esigenza di misurazione.
Queste stazioni del Monte Everest sono stazioni ultra robuste, per quattro stagioni, perché misurano costantemente le condizioni invernali. Includono anemometri specializzati ridondanti con rivestimenti per eliminare ghiaccio e neve nel caso in cui uno di essi si congeli. Si può notare che c'è ridondanza anche in alcune delle altre misurazioni. Non si tratta quindi di un progetto guidato da considerazioni di prezzo. La robustezza è il fattore chiave, perché il costo della manutenzione del sistema di monitoraggio meteorologico è di gran lunga superiore al costo del sistema.
La Washington State University gestisce la Washington State AgWeatherNet. Ogni punto verde nella Figura 13 è la posizione di una stazione meteorologica Ag weather Net tier-1. Queste stazioni sono concentrate principalmente nelle regioni agricole dello Stato di Washington, nei meleti e in altre colture ad alto reddito che (insieme alla California) alimentano gran parte degli Stati Uniti.
Le stazioni meteorologiche AgWeatherNet tier-1 hanno una suite di misurazioni fatta su misura per i coltivatori di questa particolare regione. AgWeatherNet riceve i dati da queste stazioni e produce una serie di parametri modellati come modelli di malattie, modelli di parassiti, previsioni di gelo e monitoraggio del gelo. Questi modelli sono estremamente preziosi per i produttori della regione, che di fatto pagano il sistema.
L'aspetto interessante di AgWeatherNet è che, anche se sembra una fitta rete spaziale, queste stazioni distano tra loro molti chilometri. Quindi, una stazione di livello 1 situata in una valle potrebbe misurare 2 °C in meno rispetto a quelle di un frutteto in cima alla collina. Ciò significa che se si monitorano continuamente la temperatura e l'umidità nella valle e si fornisce una previsione per una malattia fungina, tale previsione sarà diversa dalla realtà in cima alla collina.
Per risolvere questo problema, AgWeatherNet consente ai singoli coltivatori di acquistare e installare sistemi di livello 2 (Figura 14).
La Figura 14 mostra una stazione meteorologica all in one ATMOS 41 utilizzata nell'AgWeatherNet. Non ha le specifiche di accuratezza delle stazioni di livello 1, ma la mancanza di accuratezza su scala puntuale è quasi irrilevante rispetto alla differenza spaziale dei parametri meteorologici man mano che ci si allontana dai siti di livello 1. Queste stazioni di livello 2 colmano le lacune delle osservazioni di livello 1 e l'AWN può quindi utilizzare l'intelligenza artificiale insieme a queste osservazioni per eseguire osservazioni iper-temporali. Queste stazioni di livello 2 colmano le lacune delle osservazioni di livello 1 e AWN può quindi utilizzare l'intelligenza artificiale insieme a queste osservazioni per eseguire previsioni iperlocali per i coltivatori che hanno installato queste stazioni. Questa strategia si è rivelata vincente per aiutare a prevedere muffe, epidemie di parassiti o eventi di gelo in una particolare località del coltivatore. È facile capire come ogni tipo di stazione meteorologica svolga un ruolo chiave nel fornire alle parti interessate dati fondamentali per il processo decisionale.
È difficile prevedere il tempo se non si può nemmeno osservarlo. Al di fuori del Sudafrica, non esistono quasi sistemi di monitoraggio meteorologico in tutto il continente dell'Africa subsahariana. Questo ha molte ripercussioni negative sulle previsioni meteorologiche per l'assicurazione delle colture e per gli agricoltori africani. È uno dei motivi per cui è stato difficile adottare pratiche agricole efficienti in Africa. Per risolvere questo problema, METER ha collaborato con l'Osservatorio idro-meteorologico transafricano(TAHMO) per installare 20.000 stazioni meteorologiche in Africa.
TAHMO aveva importanti considerazioni da fare sul valore delle prestazioni delle stazioni meteorologiche che voleva installare. Innanzitutto, avevano bisogno di un'installazione semplice, perché le squadre di terra non sono particolarmente esperte. Inoltre, avevano bisogno di una stazione meteorologica che richiedesse poca manutenzione perché in molte regioni dell'Africa è estremamente difficile effettuare visite sul campo a causa di disordini civili, instabilità politica e attività dolose. Pertanto, i viaggi di manutenzione di routine nei campi a distanza di meno di un anno l'uno dall'altro sono difficili e molto costosi.
La stazione meteorologica all-in-one ATMOS 41 è stata progettata appositamente per il progetto TAHMO, per essere ultraresistente nonostante le condizioni climatiche avverse, senza parti mobili che potrebbero rompersi. TAHMO ha installato più di 500 di queste stazioni meteo in Africa e, a questo punto, è la più grande rete meteo operativa del continente africano. Queste stazioni hanno avuto un tempo di attività del 95% circa, mentre è interessante notare che i sistemi meteorologici dell'aviazione nell'Africa sub-sahariana funzionano generalmente con un tempo di attività del 67% circa.
Di solito, negli Stati Uniti, il National Weather Service (una divisione della NOAA) crea una rete di sistemi di monitoraggio del tempo distribuiti in tutto il Paese e i dati vengono inseriti in modelli previsionali che aiutano a prevedere il tempo. I ricercatori stanno scoprendo che la creazione di una rete rada di sistemi di monitoraggio meteorologico molto costosi ha dato ottimi risultati. Ma le lacune spaziali di queste reti di monitoraggio meteorologico sono un problema, soprattutto per i produttori agricoli e gli allevatori. Hanno bisogno di sapere cosa sta succedendo nel luogo in cui si trovano.
Le mesonete rappresentano una soluzione pratica per colmare le lacune di dati tra i grandi e complessi sistemi di monitoraggio meteorologico. La Montana Mesonet conta attualmente 57 stazioni meteorologiche sparse in tutto lo Stato e, grazie a collaborazioni con il settore pubblico e privato, ogni anno ne aggiunge altre. In ogni località, il team di Montana Mesonet installa stazioni meteorologiche all-in-one METER e sensori di umidità del suolo, NDVI
sensori e registratori di dati che si integrano con ZENTRA Cloud: un software web di facile utilizzo che si integra perfettamente in applicazioni di terze parti attraverso un'API. Kevin Hyde, coordinatore della Mesonet dello Stato del Montana, afferma che il sistema consente una migliore distribuzione spaziale e affidabilità. "Quando stavamo decidendo l'attrezzatura ci siamo chiesti: Che tipo di tecnologia dovremmo usare? Doveva fornire un'elevata integrità dei dati. Doveva essere facile da implementare e mantenere. E doveva essere conveniente. Non ci sono molte persone in questo settore. I sistemi METER hanno un profilo basso, sono accessibili e l'affidabilità è garantita. Se guardo ad altre mesonet, non possono permettersi di espandersi ulteriormente perché si affidano a sistemi grandi, complessi e costosi. È qui che entra in gioco il sistema METER".
Leggi il caso di studio completo della Montana Mesonet->
In sintesi, le esigenze di misurazione e l'applicazione definiscono le prestazioni e il valore di una particolare stazione meteorologica. Le domande importanti da porsi prima dell'acquisto sono:
Se si pensa ai vari fattori che determinano le prestazioni rispetto alle proprie esigenze di misurazione, diventa molto più facile decidere cosa è importante e trovare il valore migliore.
I nostri scienziati hanno decenni di esperienza nell'aiutare ricercatori e coltivatori a misurare il continuum suolo-pianta-atmosfera.
La serra è un ambiente interessante per le misure. Alcune stazioni all-in-one sono adatte alla serra. Il trucco è trovare una suite di misura che non includa le precipitazioni, in modo da non pagare un extra per quella misura. Una parte della sfida nella serra è rappresentata dall'illuminazione artificiale. Se state cercando di misurare la radiazione fotosinteticamente attiva, dovrete prestare attenzione al vostro sensore quantico, perché la maggior parte delle serre è dotata di illuminazione a LED che emette in bande discrete. Se il vostro sensore quantistico non misura in quella banda, otterrete una risposta sbagliata. Ma ci sono molte opzioni se si cerca solo la temperatura e l'umidità. Anche il vento a volte è importante. Ma per questa applicazione suggerirei una delle stazioni meteo all-in-one.
Si tratta di una questione complessa, perché la maggior parte del costo energetico dei sistemi di monitoraggio meteorologico è dovuto alla trasmissione dei dati al sito cloud. Se si ha bisogno di osservazioni quasi in tempo reale, la maggior parte delle stazioni meteorologiche può registrare ogni 5-15 minuti. Ma la maggior parte delle persone che effettuano uno studio sul campo nel continuum suolo-pianta-atmosfera raccolgono dati ogni 30-60 minuti. È possibile programmare il logger e alcune stazioni meteorologiche sono pre-programmate per fornire le velocità massime e minime delle raffiche di vento, in modo da non dover sovracampionare, evitando così di dover effettuare la post-elaborazione di terabyte di dati.
Le stazioni all-in-one sono fatte su misura per questa applicazione. Si possono trovare stazioni all-in-one da 2.000 dollari che effettuano misurazioni accurate. È possibile posizionarne diverse nel vigneto, a seconda della topografia, per comprendere le differenze spaziali che determineranno le decisioni di irrigazione in quel vigneto.
È possibile acquistare un sensore di livello 1, come un sensore meteorologico piranometro di livello 1 con tracciabilità a Davos, e confrontare le misurazioni della radiazione solare con quello standard. Si può anche acquistare un termometro a resistenza di platino ben calibrato con uno schermo antiradiazioni aspirato per misurare la temperatura dell'aria. A quel punto, dovreste confrontare le vostre misurazioni della temperatura dell'aria con questo standard. Se si effettuano questi studi a lungo termine, è possibile quantificare la deriva di un particolare sensore e formulare raccomandazioni ragionevoli per la ricalibrazione. Noi di METER abbiamo dedicato molto tempo a questa attività con la nostra stazione meteo ATMOS 41. Quantifichiamo le derive osservate e proponiamo raccomandazioni sensate per la ricalibrazione o la ristrutturazione.
I costi di manutenzione possono essere significativi. L'invio di personale per la manutenzione delle stazioni meteorologiche in reti di grandi dimensioni è costoso. La maggior parte dei produttori di stazioni meteorologiche fornisce un buon supporto. Quindi, se avete un problema, sarete in grado di trovare la risposta. Tuttavia, se si partecipa alle riunioni dell'American Meteorological Society e si guarda alla nuova strumentazione, ci sono diverse nuove aziende che propongono prodotti simili a quelli di aziende rinomate con una lunga esperienza. Queste nuove stazioni potrebbero non avere le stesse prestazioni. È quindi necessario assicurarsi di acquistare da un'azienda affidabile.
Sapere quando i vari sensori sono stati prodotti e calibrati, oltre a conoscere l'altezza e la posizione dei sensori, è estremamente importante. Le raccomandazioni dell'OMM assicurano la presenza di metadati di supporto adeguati, ma anche nelle applicazioni di ricerca i metadati possono rendere possibile o meno uno studio. Può capitare che un collega se ne vada e all'improvviso il suo quaderno di laboratorio scompaia. I dati arrivano, ma non si sa cosa significhino perché si sono perse tutte le informazioni di supporto. In METER abbiamo dedicato molto tempo a rendere disponibili i metadati dal sensore al data logger ZL6 fino a ZENTRA cloud . In questo modo i metadati sono presenti in tutte le vostre registrazioni permanenti.
La stazione meteorologica all-in-one ATMOS 41 è uno strumento per tre stagioni, quindi non è riscaldato. In inverno, lo svantaggio principale è che l'imbuto si riempirà di neve e non sarà possibile ottenere misurazioni delle precipitazioni durante la parte gelata dell'anno. C'è anche la possibilità che la neve e il ghiaccio impiglino l'apertura dell'anemometro sonico e attenuino la velocità del vento e la temperatura dell'aria. Una buona misurazione delle precipitazioni in inverno è un processo piuttosto intenso. In genere è necessario un misuratore di peso riscaldato su cui si mette un po' di olio e antigelo per assicurarsi che non geli o evapori. Si tratta quindi di un processo ad alta intensità di energia e piuttosto difficile da eseguire correttamente.
Dalla Tabella 1 di "Measurement and Reporting Practices for Automatic Agricultural Weather Stations", la sequenza di misurazione interna di ATMOS 41 soddisfa le linee guida sull'intervallo di campionamento per le variabili meteorologiche elencate. Il data logger ZL6 può essere configurato per riportare i valori ogni ora, come indicato nella Tabella 1; tuttavia, alcuni valori istantanei minimi/massimi non sono disponibili quando si utilizza ZL6 per l'acquisizione e la consegna dei dati. Consultare il manuale d'uso di ATMOS 41 per i dettagli sui valori di uscita elaborati nei data logger METER.
Il sensore ATMOS 41 è un sensore microclimatico, quindi è necessario posizionarlo in modo che sia rappresentativo del clima rilevante per le domande di ricerca che si stanno ponendo. La FAO56 fornisce linee guida per il posizionamento e le dimensioni del campo dei sensori, quindi se si intende utilizzare il sensore per l'ET di riferimento, è necessario seguire tali linee guida. L'ingombro di una misura micro-meteorologica dipende dall'altezza dei sensori, dalla velocità del vento e dal flusso di calore sensibile e non è un calcolo semplice.
Il sistema ZL6 effettua una misurazione da ciascuna delle porte dei sensori in uso ogni 60 s. Tuttavia, l'intervallo minimo di misurazione è di cinque minuti per il caricamento dei dati su ZENTRA Cloud . Un intervallo di misurazione di un minuto è possibile se si disabilita il caricamento dei dati su ZENTRA Cloud , e queste istruzioni sono disponibili su richiesta.
ATMOS 41 misura la radiazione solare e la temperatura una volta ogni 10 s e registra i valori istantanei. Quando viene interrogato, ATMOS 41 fornisce la media delle misure istantanee dall'ultima interrogazione.
Il sistema ATMOS 41 misura la velocità e la direzione del vento una volta ogni 10 s e registra le componenti istantanee del vettore vento. Quando viene interrogato, ATMOS 41 fornisce la media delle misurazioni istantanee dall'ultima interrogazione per la velocità e la direzione del vento e il valore massimo della velocità istantanea del vento per la raffica.
Se si utilizza un logger non METER, la scansione di ATMOS 41 può essere effettuata ogni tre secondi, ma non è necessario sovracampionare ATMOS 41 e calcolare medie, accumuli e massimi nei sistemi di dati esterni, poiché ATMOS 41 dispone di una sequenza di misura interna [per ulteriori informazioni, consultare la guida all'integratore ]. Un campionamento meno frequente ha l'ulteriore vantaggio di ridurre il consumo energetico dei sistemi di acquisizione dati e ATMOS 41 di energia.
Sì. Non c'è modo di ottenere dati significativi da ATMOS 41 senza alimentarlo continuamente e lasciare che la sua sequenza di misurazione interna funzioni. Il ATMOS 41 potrebbe essere alimentato a un intervallo prestabilito, lasciandogli effettuare la prima serie di misurazioni, e poi queste potrebbero essere emesse. Questo schema, però, non terrebbe conto di quasi tutte le precipitazioni e di quasi tutti i fulmini, e prenderebbe un singolo valore istantaneo della velocità e della direzione del vento, che è quasi privo di significato se si considera la variabilità intrinseca del vento. Una cosa da notare è che ATMOS 41 è stato progettato specificamente per consumare la minor quantità di energia possibile nella normale modalità di alimentazione continua. Il consumo medio di corrente è dell'ordine di 200 microampere. Anche se il dispositivo di acquisizione dati non-METER funziona con poche pile AA, dovrebbe essere in grado di sostenere questo assorbimento di corrente per molto tempo.
Vedere i test di confronto di ATMOS 41 e i dati sulla variabilità da sensore a sensore qui.
Il limite inferiore pratico per la velocità del vento è di circa 0,03 m/s per il nostro anemometro sonico. Questo è molto meglio degli anemometri a coppa, ad esempio, che faticano a effettuare misurazioni al di sotto di 0,5 m/s al minimo a causa delle difficoltà di avvio e arresto. Gli anemometri sonici possono leggere cinque volte più in basso, ma non necessariamente leggono lo zero assoluto.
The ATMOS 41 collects all of the information necessary to correct for absorbed radiation in a biophysical model. Because the ATMOS 41 also measures wind speed and solar radiation, it is possible to use a simple energy balance calculation to correct the Tair measurement. After correction, error decreases to < 0.5 °C and yields better accuracy than commonly used passive ventilation radiation shields.
L'equazione e i risultati sperimentali sono disponibili nella nostra nota applicativa e nel video sottostante.
1. Posizione: Assicuratevi che la posizione scelta per qualsiasi sistema di monitoraggio meteorologico vi fornisca le risposte alle domande che desiderate. Se state cercando un sistema di monitoraggio meteorologico generale, assicuratevi che il luogo sia lontano (almeno 3 volte l'altezza dell'ostacolo più alto) da qualsiasi ostacolo al vento. Assicuratevi che la vegetazione sia rappresentativa e che la posizione topografica sia rappresentativa. I tetti sono generalmente pessimi, così come le valli profonde o le cime delle colline. Se si cerca un ET di riferimento, è preferibile installare il sistema in un campo con almeno alcuni metri di terreno coltivato su tutti i lati dell'installazione. Assicuratevi inoltre che nulla faccia ombra al sensore di radiazione solare.
2. Altezza: Molti gruppi montano ATMOS 41 a 2 m di altezza, perché questa è la norma per l'evapotraspirazione di riferimento. Altri si spingono più in alto per le osservazioni meteorologiche. Alcuni si posizionano anche sulla chioma per ricerche specifiche. Si può installare facilmente a qualsiasi altezza si desideri, purché si disponga del giusto dispositivo di montaggio.
3. Apparecchiatura di montaggio: Il ATMOS 41 è progettato per essere montato su un'asta verticale (per le dimensioni esatte, consultare il manuale d'uso e la guida rapida ). Spesso viene utilizzato su un palo verticale ancorato da cavi di collegamento o da un treppiede di buona qualità. Alcuni lo montano anche su pali a T, preferibilmente con dei tiranti per aggiungere stabilità.
4. Livello: È importante per ATMOS 41. È necessario che sia livellato entro 2 gradi sia in X che in Y. Sotto l'imbuto per la pioggia c'è una livella a bolla d'aria che si può vedere dal basso e usare per ottenere il livello. Il ATMOS 41 emette anche le livelle x e y come uscite standard, in modo da assicurarsi di essere entro 2 gradi dallo zero. Per ottenere un livello corretto, è necessario utilizzare le funi metalliche per mettere a livello l'apparato di montaggio o aggiungere degli spessori.
5. Controllare il flusso di dati prima di lasciare il campo: Portate con voi un computer portatile (o un dispositivo portatile se utilizzate il data logger ZL6 ) e il software giusto per assicurarvi che tutte le connessioni siano corrette e che il vostro sistema di acquisizione dati stia registrando e/o trasmettendo correttamente i dati. Una buona pratica è quella di configurare prima il tutto in laboratorio o in ufficio, risolvere eventuali problemi e poi andare sul campo.
6. Portate sempre con voi un set di strumenti completo: Non si può mai sapere di cosa si ha bisogno quando si risolvono situazioni particolari.
7. Riordinare i cavi: La modalità di guasto più importante per i sensori ambientali in un sistema di monitoraggio meteorologico è il cablaggio. Legare i fili in più al montante di montaggio può evitare che vengano impigliati dagli animali o sballottati dalle tempeste di vento e scollegati dal data logger. Proteggere il cablaggio in una gabbia o in un altro contenitore è un'ottima soluzione, se ne avete la possibilità. Tutti questi accorgimenti conferiscono all'installazione un aspetto più professionale, il che rappresenta un ulteriore vantaggio.
8. Per maggiori informazioni: Guardate il webinar qui sotto-7 errori di installazione delle stazioni meteorologiche da evitare
I nostri scienziati hanno decenni di esperienza nell'aiutare ricercatori e coltivatori a misurare il continuum suolo-pianta-atmosfera.
Abbiamo eseguito test di confronto tra ATMOS 41 e sensori non METER di alta qualità e di ricerca e abbiamo condotto test di serie temporali per la variabilità da sensore a sensore. Ecco i risultati.
Un confronto tra i più comuni metodi di monitoraggio meteorologico, i pro e i contro e quale tecnologia potrebbe essere applicata a diversi tipi di ricerca sul campo.
Gli strumenti di laboratorio e di campo, usati insieme, possono fornire ai ricercatori una sinfonia di informazioni e possono essere utilizzati come potenti strumenti per comprendere i dati e prevedere il comportamento di un suolo nel tempo.
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