날씨 모니터링 시스템 비교: 어떤 것이 나에게 적합할까요?

Weather monitoring system comparison: Which is right for you?

일반적인 기상 모니터링 방법의 비교, 장단점, 다양한 유형의 현장 조사에 적용할 수 있는 기술을 비교합니다.

기여자

연구자는 연구 현장에서 날씨 매개변수를 모니터링해야 하는 이유가 사실상 무한하다는 것을 알고 있습니다. 안타깝게도 이러한 측정값을 만드는 데 사용할 수 있는 옵션도 무한하기 때문에 고유한 상황에 적합한 기상 관측소 또는 기상 모니터링 시스템을 알고 싶을 때 어려움을 겪을 수 있습니다.

A researcher installing an ATMOS 41 all-in-one weather station in the field
그림 1. ATMOS 41 올인원 기상 관측소는 시중에 나와 있는 수십 가지 옵션 중 하나입니다.

기상청 과학자들은 기상 관측소를 설치하고 현장 실험에서 얻은 데이터를 모니터링, 해석, 발표하는 데 수천 시간을 투자해 왔습니다. 시간이 지남에 따라 고품질의 기상 데이터를 얻는 방법에 대해 많은 것을 배웠습니다. 이 글에서는 이러한 전문 지식을 여러분과 공유합니다. 일반적인 기상 모니터링 방법, 장단점, 다양한 유형의 현장 연구에 적용할 수 있는 기술을 비교하려면 동영상을 보거나 아래 기사를 읽어보세요. 또한 현대의 기상 모니터링이 기상 관측소 그 이상의 의미를 갖는 이유에 대해서도 알아보세요.

날씨 모니터링 시스템: 성능 대 가격의 스윗 스팟

그림 2는 기상 관측소의 성능과 가격을 비교한 그래프입니다. 이상적인 세계에서는 가격이 높을수록 품질이 높으며, 가격 대비 성능의 연속선은 일직선이 될 것입니다. 하지만 기상 관측소를 선택할 때 가격 대비 성능만 고려하는 것은 아닙니다. 그림 2에서 가로축은 '가치' 축입니다. 어떤 기상 관측소가 가격 대비 성능 비율이 더 좋다면(즉, 감당할 수 있는 가격으로 정확한 성능을 얻을 수 있다면), 그 기상 관측소는 고유한 측정 요구 사항에 대해 더 높은 가치를 제공할 것입니다.

그림 2. 기상 관측소 성능과 가격 및 가치를 비교한 그래프
기상 모니터링 시스템의 가치에 영향을 미치는 요인

그림 2의 X축에 표시된 기상 관측소의 가격은 설정되어 있으므로 값을 변경하는 것은 Y축 또는 특정 애플리케이션의 계측기 성능뿐입니다. 다음과 같은 다양한 요인이 기상 모니터링 시스템의 상대적 성능에 영향을 미칩니다:

  • 견고성
  • 정확성
  • 설치 및 유지 관리 요구 사항 측정 제품군
  • 원격 데이터 수집
  • 실시간 데이터 시각화
  • 4계절 기능
  • 전력 요구 사항

성능은 고유한 측정 요구사항에 따라 정의됩니다. 예를 들어, 정기적으로 현장에 액세스할 수 없는 원격 위치에서 측정하는 경우 매우 강력한 계측기가 필요합니다. 사람의 생명이 위태로운 경우에도 견고한 기상 모니터링 장비가 필요합니다(예: 센서가 고장 나서 돌발 홍수를 감지하지 못하면 사람의 생명이 위험에 처할 수 있습니다). 따라서 이러한 상황에서는 기상 모니터링 시스템의 견고성이 상대적인 성능을 좌우합니다. 다른 시나리오는 다음과 같습니다:

시나리오 1: 기후 변화의 영향을 연구하기 위해 기온을 모니터링하는 기후학자일 수 있습니다. 그렇다면 수십 년 동안 지속적이고 정확한 기온 기록이 필요할 것입니다. 이 경우 기상 관측소 또는 기상 모니터링 솔루션의 정확성과 안정성이 측정 요구 사항과 관련된 성능에 영향을 미치는 주요 요소입니다.

시나리오 2: 대규모 원격 기상 관측소 네트워크를 운영 중이고 유지 관리 및 설치를 위한 현장 출장 비용이 상당하며 실제로 장비 구매 비용보다 더 큰 경우, 계측기의 유지 관리 요구 사항이 애플리케이션의 성능을 좌우하는 요소일 수 있습니다.

시나리오 3: 연구자는 종종 특수한 측정이 필요합니다. 연구 질문에 답하기 위해 기온, 습도, 강우량과 같은 일반적인 기상 측정값 이상의 측정값이 필요할 수 있습니다. 이 경우, 필요한 특수 측정이 포함된 측정 제품군의 유형이 기상 관측소의 성능을 좌우합니다.

시나리오 4: 일부 시스템은 3계절용과 4계절용 기능이 있습니다. 사계절 시스템은 가열식이며 위도가 높은 겨울철에 작동하고 정확한 결과를 제공할 수 있습니다. 겨울철 강수량을 연구하는 경우 눈 강수량을 측정할 수 있는 가열식 강우량계가 필요합니다. 그러나 농업을 연구하는 경우 식물이 자라지 않기 때문에 사계절 시스템은 중요하지 않습니다.

시나리오 5: 원격 위치에서 모니터링하는 경우 전력 요구 사항이 중요합니다.이동 시간과 비용을 줄일 수 있도록 전력 요구 사항이 낮은 배터리 구동 시스템이 필요합니다.따라서 성능 대 값 그래프에서 기상모니터링 요구 사항을 충족하지못하는 솔루션은값 축에서 아래로 이동하고, 요구 사항을 충족하는 솔루션값 축에서 위로 이동합니다. 예를 들어, 특정 WMO 등급 시스템이 일상적인 유지 관리가 너무 많이 필요하여 네트워크를 확장할 수 없는 경우 그림 3에서와 같이 가치 축에서 더 낮게 이동할 수 있습니다.

그림 3. 높은 유지보수 시스템의 가치 축이 낮아짐

또는 물의 균형을 연구하는 경우 정밀 강우량계가 필요합니다. 그러나 더 비싼 일체형 기상 관측소에는 물방울이 드럼에 부딪혀 발생하는 소리를 측정하는 초보적인 강우량계만 있을 수 있습니다. 이 경우 이 특정 시스템의 성능과 가치가 떨어질 수 있습니다(그림 4).

그림 4. 비정밀 강우량계 시스템의 값 축이 아래로 이동했습니다.

따라서 측정 요구 사항을 결정하고 다양한 시스템을 가치 축에 정렬하면 어떤 시스템이 더 가치 있고 비용 연속체에서 어느 위치에 있는지 확인할 수 있습니다. 이를 통해 애플리케이션에 어떤 시스템을 사용할지 보다 현명한 결정을 내릴 수 있습니다.

기상 관측소의 종류

다음은 마켓플레이스에서 접할 수 있는 다양한 유형과 등급의 기상 관측소에 대한 정의입니다.

항공급 기상 모니터링 시스템

항공급 기상 모니터링 시스템은 전문화된 관측으로 차별화됩니다.

그림 5. 일반적인 항공 기상 시스템을 아티스트가 재현한 모습

그렇기 때문에 그림 2에서 성능 대 가격 연속체를 보면 항공 시스템이 성능과 가격이 모두 매우 높은(즉, 20만 달러 이상) 오른쪽 상단을 차지하고 있습니다. 예를 들어, 조종사가 합리적으로 볼 수 있는 거리를 표시하는 가시거리 및 현재 날씨 센서, cloud 높이를 알려주는 고도계, 결빙된 비나 얼음이 쌓이는 것을 알려주는 계기 등이 여기에 포함될 수 있습니다. 이러한 특수 측정은 대부분의 기상 모니터링 솔루션에서는 찾아볼 수 없지만 항공 기상 시스템의 성능을 좌우하는 요소입니다. 또한 항공 시스템에는 VHF 전송 및 이중화 전화 시스템을 통한 특수 통신이 있습니다. 그리고 인간의 건강과 안전이 이러한 시스템에 의존하기 때문에 매우 견고하며 사계절 내내 작동합니다(열대 지방이 아닌 경우). 또한 이러한 데이터의 대부분이 기후학적 기록으로 연결되기 때문에 항공 시스템의 정확도는 매우 높습니다.

WMO급 기상 모니터링 시스템

세계기상기구(WMO)를 준수하는 기상 모니터링 시스템은 많은 국가의 국가 기상 네트워크에서 흔히 볼 수 있습니다. 또한 일부 중형 메소넷은 WMO 권고 및 지침을 준수합니다.

그림 6. 캠벨 사이언티픽 WMO 등급 기상 관측소의 예(출처: www.campbellsci.asia/weather-climate)

WMO 기상 모니터링 시스템은 10미터 높이에서 측정하기 위해 타워가 필요하며, 다른 측정은 대기 프로파일에서 2미터 또는 3미터 아래에서 이루어집니다. WMO를 준수하는 시스템은 사계절 기능이 필요하며 이러한 데이터가 기후학 기록에 반영되기 때문에 높은 정확도가 요구됩니다. 이러한 시스템의 비용은 약 2만~5만 달러로 고가이며, 연간 운영 비용을 증가시키는 상당한 유지보수 요구 사항도 있습니다. 즉, 밀집된 공간 네트워크의 경우 비용이 엄청나게 높습니다.

맞춤형 날씨 모니터링 시스템

연구자들은 종종 답하고자 하는 연구 질문에 맞는 측정 세트가 포함된 맞춤형 기상 모니터링 시스템을 필요로 합니다. 또한 일부 기상 네트워크에서는 이해관계자의 요구를 충족하는 측정 제품군이 포함된 맞춤형 기상 관측소를 사용합니다. 따라서 사용자는 일반적인 날씨 매개변수를 측정하는 것 외에도 다음과 같은 항목을 추가할 수 있습니다:

  • 표면 온도 측정용 적외선 온도계 NDVI
  • 중복 강우량 게이지
  • 표면 에너지 균형 연구를 위한 순 복사
  • 동위원소 비율을 측정하는 이중 와전파 분산 시스템
그림 7. 연구용 기상 모니터링 시스템에 통합될 수 있는 NDVI/PRI 센서

연구자들이 데이터 수집 백본에 통합할 수 있는 측정값의 수는 거의 무한대에 가깝습니다. 그렇기 때문에 그림 1의 가격 대비 성능 연속체에서 이러한 맞춤형 기상 관측소 시스템이 양쪽 축에 흩어져 있습니다. 이러한 기상 모니터링 시스템은 종종 비메소넷 및 비국가 기상 네트워크에서 사용되는 것을 볼 수 있습니다.

과학 등급의 올인원 기상 관측소

지난 20년 동안 올인원 기상 관측소가 급증했습니다. 즉, 많은 제조업체가 데이터 수집 백본에 통합된 맞춤형 센서로 기상 관측소를 조합하는 대신 다양한 기상 센서를 소형 패키지 올인원 스테이션에 통합하고 있습니다.

그림 8. ATMOS 41 올인원 기상 관측소

다양한 유형의 올인원 기상 관측소가 있으며, 이는 다양한 측정 제품군과 가격대의 옵션이 있다는 것을 의미합니다. 올인원 기상 관측소의 가격은 측정 제품군과 3계절용인지 4계절용인지에 따라 1,000달러에서 5,000달러 사이입니다. 올인원 기상 관측소의 장점은 설치 및 유지 관리가 맞춤형 또는 WMO 기상 모니터링 시스템보다 훨씬 덜 복잡하다는 것입니다. 따라서 밀집된 기상 관측소 네트워크에 적합한 옵션입니다. 종종 WMO 등급 관측소가 네트워크의 백본을 구성하는 것을 볼 수 있습니다. 그리고 올인원 기상 관측소는 이러한 WMO 등급 관측소 사이의 공간적 간격을 메워 훨씬 더 풍부한 정보로 더 조밀한 네트워크를 구성합니다. 일체형 기상 관측소의 단점은 하나의 높이에서만 측정하기 때문에 WMO 권장 사항을 엄격하게 따를 수 없다는 것입니다. 따라서 올인원 기상 관측소도 WMO 기상 관측소와 마찬가지로 틈새 시장이 있습니다.

애호가 수준의 날씨 모니터링 시스템

날씨 모니터링을 위한 취미용 기상 관측소는 일반적으로 주택 소유자나 상업용 건물을 위해 제작됩니다. 이러한 기상 관측소는 특별히 견고하지 않으며 연구나 장기 모니터링에 적합하지 않습니다.

그림 9. 취미용 기상 관측소의 예(아마존에서 판매)

이러한 기상 관측소의 한 가지 장점은 데이터 수집 및 통신 시스템이 정보를 콘솔로 전달하여 집이나 사업장에서 현지화된 날씨를 측정할 수 있다는 것입니다. 아마존에서 검색하면 이러한 유형의 기상 관측소가 검색 결과에 많이 표시됩니다.

어떤 날씨 모니터링 시스템을 선택해야 하나요?

아래 사례 연구를 살펴보고 연구자와 재배자가 특정 용도에 적합한 과학적 기상 관측소를 선택하는 방법을 알아보세요.

사례 연구: FAO 56 ETo 관개 농업용

펜만-몬테이스 기준 증발산량은 관개 농업에서 일반적으로 사용되는 측정법입니다. 펜만-몬테이스 방정식은 잔디 표면이나 알팔파 표면에서 증발산량 또는 수분 손실량을 정량화하는 기계론적 기반 방정식입니다. 예를 들어, 잔디나 알팔파 표면에 물이 잘 공급되는 경우 날씨 변수를 이 방정식에 연결하여 대기 중으로 손실되는 수증기의 양을 표시할 수 있습니다.

이 측정은 일반적으로 포도밭, 과수 등 관개 농업에 많이 사용되지만, 농업용 센터 피벗 애플리케이션에도 사용됩니다. 재배자는 관개용수로 순손실을 보충하기 위해 물 균형(시스템에서 손실되거나 얻은 물의 양)을 알아야 합니다. 따라서 이 특정 측정을 위해 재배자는 여러 위치에서 국지적인 측정이 필요할 수 있습니다.

일반적으로 재배자는 이 측정을 위해 복잡한 날씨 모니터링 시스템이 필요하지 않습니다. 설정이 쉽고, 설치가 간편하며, 유지보수 요구 사항이 적고, 원격 데이터 액세스가 가능하며, 배터리 사용량이 적은 것이면 충분합니다. 예를 들어, 그림 10의 데이터 로거에는 이 기상 관측소를 무한정 가동할 수 있는 소형 태양광 패널만 있습니다.

그림 10. ATMOS 41 기상 관측소와 ZL6 데이터 로거는 전력 요구 사항이 매우 낮습니다.

FAO 56 기준 증발산량을 위한 기상 모니터링 시스템을 선택하는 주요 동인은 일사량과 강수량이 모두 필요하다는 점입니다. 재배자는 토양에 수분을 보충하는 강수량을 알아야 하며, 펜만 몬테이스(FAO 56) 기준 증발산량 측정을 위해서는 태양 복사량 측정이 필요합니다. 일부 올인원 관측소에는 강수량과 일사량이 모두 측정되지 않습니다. 하지만 ATMOS 41 올인원 기상 관측소는 일사량과 강수량을 모두 측정합니다. 따라서 농업 환경에서 이러한 종류의 날씨 모니터링에 적합한 선택입니다.

그림 11은 ZL6 데이터 로거와 함께 작동하는 데이터 관리 소프트웨어( ZENTRA Cloud )의 그래프입니다.

그림 11. 일일 증발산량 데이터

ZENTRA Cloud 는 매일 및 누적 기준으로 기준 증발산량을 자동으로 측정합니다. 이를 통해 작물 계수를 추가하여 기준 증발산량에서 실제 증발산량으로 변환할 수 있습니다. 따라서 ATMOS 41 올인원 기상 관측소, ZL6 데이터 로거, ZENTRA Cloud 소프트웨어는 재배자에게 유용한 턴키 시스템입니다.

사례 연구: 에베레스트 산의 기상 모니터링

몇 가지 특수한 측정을 위한 설치 및 유지보수의 용이성이 중요했던 이전 사례 연구와 달리, Campbell Scientific은 에베레스트 산에 기상 관측소를 구축하는 프로젝트에 참여하고 있습니다. 이 기상 관측소 중 하나는 세계에서 가장 높은 고도에서 운영되는 기상 관측소입니다. 에베레스트 산의 조건은 매우 혹독하기 때문에 이 기상 관측소의 견고성이 이 특별한 측정 요구 사항에 대한 성능을 향상시키는 핵심 요소입니다.

그림 12. 에베레스트 산의 CSI 기상 관측소 예시

이 에베레스트산 관측소는 겨울철 기상 상태를 지속적으로 측정하기 때문에 매우 견고한 사계절 관측소입니다. 여기에는 동파에 대비해 얼음과 눈을 녹일 수 있는 코팅이 된 이중화된 특수 풍속계가 포함되어 있습니다. 다른 측정 장비에도 중복성이 있다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 이 프로젝트는 가격만을 고려한 프로젝트가 아닙니다. 기상 모니터링 시스템을 유지보수하는 데 드는 비용이 시스템 비용보다 훨씬 크기 때문에 견고성이 핵심 동력이었습니다.

사례 연구: 워싱턴 주 AgWeatherNet

워싱턴 주립대학교는 워싱턴 주 농업 기상망을 운영합니다. 그림 13의 각 녹색 점은 농기상망 티어 1 기상 관측소의 위치입니다. 이 기상 관측소는 주로 워싱턴주의 사과 과수원 및 기타 고소득 작물 재배 지역에 집중되어 있으며, 캘리포니아와 함께 미국 전역에 식량을 공급합니다.

그림 13. 티어 1 AgWeatherNet 스테이션의 위치(원본 지도: weather.wsu.edu)

1등급 기상 관측소는 이 특정 지역의 재배자를 위해 맞춤 제작된 측정 제품군을 보유하고 있습니다. 이러한 기상 관측소에서 데이터를 수집하여 질병 모델, 해충 모델, 서리 예측, 서리 모니터링과 같은 다양한 모델링된 매개변수를 출력합니다. 이러한 모델은 실제로 시스템 비용을 지불하는 해당 지역의 생산자들에게 매우 유용합니다.

농기상망의 흥미로운 점은 조밀한 공간 네트워크처럼 보이지만 관측소가 수 킬로미터 떨어져 있다는 점입니다. 따라서 계곡에 위치한 1단계 관측소는 언덕 꼭대기의 과수원에 있는 관측소와 2°C 정도 차이가 날 수 있습니다. 즉, 계곡의 온도와 습도를 지속적으로 모니터링하여 곰팡이 질병에 대한 예측을 제공하더라도 언덕 꼭대기의 예측과 실제가 다를 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 개별 재배자가 티어 2 시스템을 구매하여 설치할 수 있는 AgWeatherNet이 있습니다(그림 14).

그림 14. AgWeatherNet에서 사용되는 ATMOS 41 계층 2 기상 관측소 설정의 단순화된 개요

그림 14는 AgWeatherNet에서 사용되는 ATMOS 41 올인원 기상 관측소를 보여줍니다. 티어 1 관측소의 정확도 사양에는 미치지 못하지만, 티어 1 관측소에서 멀어질수록 기상 매개변수의 공간적 차이에 비하면 포인트 단위의 정확도 부족은 거의 중요하지 않습니다. 이러한 티어 2 관측소는 티어 1 관측소의 공백을 메우고, AWN은 이러한 관측소와 함께 인공 지능을 사용하여 이러한 관측소를 설치한 재배자를 위해 초지역적 예측을 수행할 수 있습니다. 이 전략은 특정 재배자의 위치에서 곰팡이, 해충 발생 또는 서리 발생을 예측하는 데 성공적이었습니다. 각 기상 관측소 유형이 이해 관계자에게 의사 결정을 위한 중요한 데이터를 제공하는 데 어떻게 중요한 역할을 하는지 쉽게 알 수 있습니다.

사례 연구: 아프리카의 기상 모니터링

날씨조차 관측할 수 없다면 날씨를 예측하기 어렵습니다. 남아프리카 공화국을 제외하면 사하라 이남 아프리카 대륙 전체에 기상 모니터링 시스템이 거의 없습니다. 이는 농작물 보험을 위한 날씨 예측과 아프리카 농부들에게 많은 부정적인 영향을 미칩니다. 이는 아프리카에서 효율적인 농업 관행을 도입하기 어려웠던 이유 중 하나입니다. 이 문제를 해결하기 위해 기상청은 아프리카대륙수문기상관측소(TAHMO)와 협력하여 아프리카에 20,000개의 기상 관측소를 설치했습니다.

그림 15. ATMOS 41 올인원 기상 관측소는 TAHMO 프로젝트를 염두에 두고 특별히 설계되었습니다.

TAHMO는 설치하고자 하는 기상 관측소의 성능 가치를 결정하는 데 중요한 고려 사항이 있었습니다. 우선, 지상 대원들이 특별히 숙련되지 않았기 때문에 간단한 설치가 필요했습니다. 또한 아프리카의 많은 지역에서는 내전, 정치적 불안정, 악의적인 활동으로 인해 현장 방문이 극히 어렵기 때문에 유지보수가 적은 기상 관측소가 필요했습니다. 따라서 1년 간격으로 정기 유지보수를 위해 현장을 방문하는 것은 어렵고 비용도 많이 듭니다.

ATMOS 41 올인원 기상 관측소는 TAHMO 프로젝트를 위해 특별히 설계되어 혹독한 날씨에도 고장날 수 있는 부품 없이 매우 견고하게 작동할 수 있도록 제작되었습니다. TAHMO는 현재 아프리카에 500개 이상의 기상 관측소를 설치했으며, 현재 아프리카 대륙에서 운영 중인 기상 네트워크 중 가장 큰 규모입니다. 이 기상 관측소의 가동률은 약 95%에 달하지만 사하라 이남 아프리카의 항공 기상 시스템은 일반적으로 약 67%의 가동률로 운영됩니다.

사례 연구: 몬태나 메소넷 기상 모니터링 시스템

일반적으로 미국에서는 국립기상청(NOAA의 한 부서)이 전국에 걸쳐 기상 모니터링 시스템 네트워크를 구축하여 날씨를 예측하는 데 도움이 되는 미래 예측 모델에 데이터를 제공합니다. 연구자들은 매우 고가의 기상 모니터링 시스템을 드문드문 설치하는 것이 매우 효과적이라는 것을 알아내고 있습니다. 그러나 이러한 기상 모니터링 네트워크의 공간적 격차는 특히 농업 생산자와 목장주에게 문제가 됩니다. 그들은 자신이 있는 곳에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알아야 합니다.

그림 16. 몬태나 메소넷은 ZL6 데이터 로거 및 ZENTRA Cloud 데이터 관리 소프트웨어와 페어링된 METER 센서를 사용하여 데이터 공백을 메웁니다.

메소넷은 대규모의 복잡한 기상 모니터링 시스템 간의 데이터 격차를 메울 수 있는 실용적인 솔루션을 제시합니다. 현재 몬태나 메소넷은 주 전역에 57개의 기상 관측소가 산재해 있으며, 공공 및 민간 부문과의 파트너십을 통해 매년 관측소를 추가하고 있습니다. 몬태나 메소넷 팀은 각 위치에 METER 올인원 기상 관측소, 토양 수분 센서를 설치합니다, NDVI

다음과 통합되는 센서 및 데이터 로거 ZENTRA CloudAPI를 통해 타사 애플리케이션에 원활하게 통합되는 사용하기 쉬운 웹 소프트웨어입니다. 몬태나 주 메소넷 코디네이터인 케빈 하이드는 이 시스템을 통해 공간 분포와 안정성을 개선할 수 있었다고 말합니다. "장비를 결정할 때 스스로에게 물었습니다: 어떤 종류의 기술을 사용해야 할까? 높은 데이터 무결성을 제공해야 했습니다. 배포와 유지 관리가 쉬워야 했습니다. 그리고 비용 효율적이어야 했습니다. 이 분야에는 사람이 많지 않습니다. 미터 시스템은 눈에 잘 띄지 않고 저렴하며 신뢰성이 높습니다. 다른 메소넷을 보면 크고 복잡하고 값비싼 시스템에 의존하고 있기 때문에 더 이상 확장할 여력이 없습니다. 바로 이 점이 METER 시스템이 필요한 이유입니다."

몬태나 메소넷 사례 연구 전문 읽기->

기상 관측소에서 스스로에게 물어봐야 할 질문

요약하자면, 측정 요구 사항과 용도에 따라 특정 기상 관측소의 필요한 성능과 가치가 정의됩니다. 구매하기 전에 중요한 질문은 다음과 같습니다:

  • 이 기상 모니터링 시스템은 매우 견고해야 하나요?
  • 이 시스템은 매우 정확하고 안정적이어야 하나요?
  • 기술자가 일주일에 한 번 방문하여 유지 관리할 수 있는 현장 플롯에 스테이션이 있나요, 아니면 2년에 한 번만 방문할 수 있는 현장인가요?
  • 내가 원하는 구체적인 측정값은 무엇인가요?
  • 기상 관측소에 3계절과 4계절 기능이 있나요?
  • 전원 요구 사항은 어떻게 되나요? 작은 배터리로 무한정 작동할 수 있나요?

측정 요구 사항과 비교하여 성능을 좌우하는 다양한 요소를 고려하면 무엇이 중요한지 결정하기가 훨씬 쉬워지고 최상의 가치를 찾을 수 있습니다.

질문이 있으신가요?

저희 과학자들은 수십 년 동안 연구자와 재배자들이 토양-식물-대기 연속체를 측정할 수 있도록 지원해 온 경험을 가지고 있습니다.

기상 관측소 FAQ
온실 애플리케이션에 가장 적합한 기상 관측소는 무엇인가요?

온실은 측정하기에 흥미로운 환경입니다. 일부 올인원 스테이션은 온실에 매우 적합합니다. 요령은 강수량을 포함하지 않는 측정 제품군을 찾아서 추가 비용을 지불하지 않는 것입니다. 온실의 어려운 점 중 하나는 인공 조명입니다. 광합성 활성 방사선을 측정하려는 경우 대부분의 온실이 개별 대역에서 방출되는 LED 조명을 사용하기 때문에 양자 센서에 주의를 기울여야 합니다. 양자 센서가 해당 대역에서 측정하지 못하면 잘못된 답을 얻을 수 있습니다. 하지만 온도와 습도만 측정하려는 경우라면 다양한 옵션이 있습니다. 때로는 바람도 중요합니다. 하지만 이러한 용도로는 올인원 기상 관측소 중 하나를 추천하고 싶습니다.

토양 식물 대기 상호작용에 대한 기존 기상 매개변수에 대한 가장 빈번한 데이터 로깅과 가장 빈번하지 않은 데이터 로깅은 무엇일까요?

기상 모니터링 시스템의 전력 비용 대부분이 cloud 로 데이터를 전송하는 데 사용되기 때문에 이는 복잡한 문제입니다. 실시간에 가까운 관측이 필요한 경우, 대부분의 기상 관측소는 5~15분마다 기록할 수 있습니다. 하지만 토양-식물-대기 연속체에서 현장 연구를 하는 대부분의 사람들은 30~60분마다 데이터를 수집합니다. 로거를 프로그래밍할 수 있으며 일부 기상 관측소는 최대 및 최소 돌풍 풍속을 제공하도록 사전 프로그래밍되어 있어 샘플을 과도하게 채취할 필요가 없으므로 테라바이트급 데이터에 대한 사후 처리를 할 필요가 없습니다.

산비탈 포도밭과 같이 매우 세분화된 모니터링에 어떤 유형의 기상 모니터링 시스템을 추천하시겠습니까?

올인원 스테이션은 이 용도에 맞게 맞춤 제작되었습니다. 정확한 측정을 수행하는 올인원 스테이션은 2,000달러 대에서 찾을 수 있습니다. 지형에 따라 포도밭에 여러 대를 설치하여 해당 포도밭에서 관개 결정을 내리는 데 필요한 공간적 차이를 파악할 수 있습니다.

기상 관측소 센서 성능과 센서 재보정의 필요성을 어떻게 테스트하나요?

다보스까지 추적할 수 있는 티어 1 파이라노미터 기상 센서와 같은 티어 1 센서를 구입하여 태양 복사 측정값을 해당 표준과 비교할 수 있습니다. 또한 흡기 복사 차폐가 있는 잘 보정된 백금 저항 온도계를 구입하여 공기 온도를 측정할 수도 있습니다. 그런 다음 공기 온도 측정값과 비교하면 됩니다. 이러한 연구를 장기간에 걸쳐 수행하면 특정 센서의 드리프트를 정량화하고 재교정에 대한 합리적인 권장 사항을 도출할 수 있습니다. 기상청에서는 ATMOS 41 기상 관측소에서 이 작업을 수행하는 데 많은 시간을 보냈습니다. 우리는 관찰한 드리프트를 정량화하고 합리적인 재보정 또는 보수에 대한 권장 사항을 제시합니다.

이러한 기상 관측소를 제작하는 다양한 회사의 유지보수 비용과 지원을 어떻게 처리할 수 있을까요?

유지 관리 비용이 상당할 수 있습니다. 대규모 네트워크에 있는 기상 관측소를 유지 관리하기 위해 사람을 파견하는 것은 비용이 많이 듭니다. 대부분의 기상 관측소 제조업체는 좋은 지원을 제공할 것입니다. 따라서 문제가 발생하면 답을 찾을 수 있을 것입니다. 그러나 미국 기상 학회 회의에 참석하여 새로운 계측기를 살펴보면 오랜 실적을 가진 평판이 좋은 회사의 계측기와 유사한 제품을 제공하는 신생 회사들이 많이 있습니다. 이러한 새로운 관측소는 성능이 동일하지 않을 수 있습니다. 따라서 평판이 좋은 회사에서 구입해야 합니다.

데이터 계열 및 모델 계산의 대표성을 위해 메타데이터가 얼마나 중요할까요?

다양한 센서의 생산 및 보정 시기를 파악하고 센서의 높이와 위치를 이해하는 것은 매우 중요합니다. WMO 권장 사항은 올바른 지원 메타데이터를 확보하도록 보장하지만, 연구 애플리케이션에서도 메타데이터는 연구의 성패를 좌우할 수 있습니다. 동료가 퇴사한 후 갑자기 실험실 노트북이 사라졌다고 가정해 보세요. 데이터는 들어오고 있지만 모든 지원 정보를 잃어버렸기 때문에 그 데이터가 무엇을 의미하는지 알 수 없습니다. METER에서는 센서에서 ZL6 데이터 로거를 거쳐 ZENTRA cloud 에 이르기까지 메타데이터를 제공하는 데 많은 시간을 투자했습니다. 따라서 모든 영구 기록에 이러한 메타데이터가 있습니다.

겨울철 극한의 환경에서 ATMOS 41의 성능은 어느 정도였나요?

ATMOS 41 올인원 기상 관측소는 3계절용 기기이므로 난방이 되지 않습니다. 겨울철에는 깔때기가 눈으로 가득 차서 강수량 측정이 불가능하다는 것이 가장 큰 단점입니다. 또한 눈과 얼음이 음파 풍속계 입구를 막아 풍속과 기온을 감쇠시킬 가능성도 있습니다. 겨울철 강수량 측정은 매우 집약적인 과정입니다. 일반적으로 가열식 계량기에 약간의 오일과 부동액을 얹어 얼거나 증발하지 않도록 해야 합니다. 따라서 전력 소모가 많고 제대로 수행하기가 매우 어렵습니다.

ATMOS 41 및 ZL6 은 ASABE 자동 농업 기상 관측소 가이드라인을 준수하나요?

"자동 농업용 기상 관측소의 측정 및 보고 관행"의 표 1에서 ATMOS 41 내부 측정 시퀀스는 나열된 기상 변수에 대한 샘플링 간격 지침을 충족합니다. ZL6 데이터 로거는 표 1에 명시된 대로 매시간 값을 보고하도록 구성할 수 있지만, 데이터 수집 및 전달을 위해 ZL6 을 사용하는 경우 일부 최소/최대 순간 값은 사용할 수 없습니다. METER 데이터 로거에서 처리되는 출력 값에 대한 자세한 내용은 ATMOS 41 사용자 설명서를 참조하세요.

ATMOS 41의 설치 공간은 얼마인가요?

ATMOS 41은 미기후 센서이므로 질문하는 연구 질문과 관련된 기후를 대표할 수 있도록 센서를 배치해야 합니다. FAO56에서는 센서의 위치 및 필드 크기에 대한 가이드라인을 제시하고 있으므로, 센서를 참조 ET에 사용하려는 경우 해당 가이드라인을 따르세요. 미시 기상 측정의 설치 면적은 센서의 높이, 풍속, 현열 플럭스에 따라 달라지며 간단한 계산이 불가능합니다.

ATMOS 41 올인원 기상 관측소는 얼마나 자주 측정하나요?

ZL6 은 사용 중인 각 센서 포트에서 60초마다 측정하지만, ZENTRA Cloud 에 데이터를 업로드할 때 최소 측정 간격은 5분입니다. ZENTRA Cloud 으로 데이터 업로드를 비활성화하면 1분 측정 간격이 가능하며, 이 지침은 요청 시 제공됩니다.

ATMOS 41은 10초에 한 번씩 태양 복사열과 온도를 측정하고 순간 값을 기록합니다. 쿼리 시 ATMOS 41은 마지막 쿼리 이후 순간 측정값의 평균을 출력합니다.

ATMOS 41은 10초마다 풍속과 풍향을 측정하고 순간 풍향 벡터 성분을 기록합니다. ATMOS 41은 풍속 및 방향에 대한 마지막 쿼리 이후 순간 측정값의 평균과 돌풍에 대한 최대 순간 풍속값을 출력합니다.

비미터 로거를 사용하는 경우 ATMOS 41을 3초마다 스캔할 수 있지만, ATMOS 41에는 내부 측정 시퀀스가 있으므로 ATMOS 41을 오버샘플링하고 외부 데이터 시스템에서 평균, 누적 및 최대값을 계산할 필요가 없습니다[자세한 내용은 통합기 가이드 참조]. 샘플링 빈도가 적으면 데이터 수집 시스템과 ATMOS 41의 전력 소비를 줄일 수 있는 추가적인 이점이 있습니다.

ATMOS 41에 지속적으로 전원을 공급해야 하나요?

예. ATMOS 41에 지속적으로 전원을 공급하고 내부 측정 시퀀스가 작동하도록 하지 않고는 의미 있는 데이터를 얻을 수 있는 방법이 없습니다. ATMOS 41은 설정된 간격으로 전원을 켜고 첫 번째 측정 세트를 수행한 다음 이를 출력할 수 있습니다. 하지만 이 방식은 거의 모든 강수량과 거의 모든 번개를 놓치고, 바람의 고유한 변동성을 고려할 때 거의 의미가 없는 단일 순간 풍속 및 풍향 값을 포착할 수 있습니다. 한 가지 주목할 점은 ATMOS 41이 일반 연속 전원 모드에서 가능한 한 적은 전력을 사용하도록 특별히 설계되었다는 점입니다. 평균 전류 소비량은 200 마이크로 암페어 정도입니다. 비계량 데이터 수집 장치가 단 몇 개의 AA 셀로 작동하더라도 이 정도의 전력 소모는 매우 오랫동안 지속될 수 있습니다.

ATMOS 41 풍속계는 다른 음파 풍속계와 비교했을 때 어떤 차이가 있나요?

ATMOS 41 비교 테스트 및 센서 간 변동성 데이터는 여기를 참조하세요.

ATMOS 41의 풍속 측정의 실제 하한은 얼마인가요?

음파 풍속계의 실질적인 풍속 하한은 약 0.03m/s입니다. 이는 시작과 정지가 어려워 최소 0.5m/s 이하를 측정하는 데 어려움을 겪는 컵 풍속계보다 훨씬 나은 수치입니다. 소닉 풍속계는 이보다 5배 더 낮은 수치를 측정할 수 있지만, 절대 0을 측정할 수 있는 것은 아닙니다.

ATMOS 41은 방사선 차폐막 없이 어떻게 정확한 기온을 기록하나요?

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.

공식과 실험 결과는 애플리케이션 노트와 아래 동영상에서 확인할 수 있습니다.

기상 관측소의 설치 모범 사례는 무엇인가요?

1. 위치: 날씨 모니터링 시스템을 위해 선택한 위치가 원하는 질문에 대한 답변을 제공할 수 있는지 확인하세요. 일반적인 날씨 모니터링을 원하는 경우, 바람을 막는 장애물로부터 멀리(가장 높은 장애물 높이의 3배 이상) 떨어진 곳에 위치해야 합니다. 초목이 대표적인지 확인하고 지형적 위치가 대표적인지 확인하세요. 일반적으로 옥상은 깊은 계곡이나 언덕 위와 마찬가지로 매우 좋지 않습니다. 참조용 ET를 찾고 있다면 설치 사방에 최소 몇 미터의 작물이 있는 현장에 배치하는 것이 좋습니다. 또한 태양 복사 센서를 가리는 것이 없는지 확인하세요.

2. 높이: 많은 그룹이 2m 높이의 ATMOS 41을 설치하는데, 이는 이 높이가 기준 증발산량의 표준이기 때문입니다. 기상 관측을 위해 더 높이 설치하는 경우도 있습니다. 일부는 전문적인 연구 질문을 위해 캐노피에 설치하기도 합니다. 올바른 장착 장치만 있으면 원하는 높이에 쉽게 설치할 수 있습니다.

3. 장착 장치: ATMOS 41은 수직 막대에 장착하도록 설계되었습니다(정확한 치수는 사용 설명서빠른 시작 가이드를 참조하세요). 보통 가이 와이어 또는 양질의 삼각대로 고정된 수직 기둥에 설치하는 경우가 많습니다. 일부는 안정성을 높이기 위해 가이 와이어를 사용하여 T-포스트에 장착하기도 합니다.

4. 레벨: 이것은 ATMOS 41에 중요합니다. 빗물 깔때기 아래에는 아래에서 볼 수 있는 버블 레벨이 있어 수평을 맞추는 데 사용할 수 있으며, X와 Y 모두 2도 이내로 수평을 유지해야 합니다. ATMOS 41도 표준 출력으로 X와 Y 수평을 출력하므로 0에서 2도 이내인지 확인할 수 있습니다. 가이 와이어를 사용하여 장착 장치의 수평을 당기거나 쉼을 추가하여 적절한 수평을 유지해야 합니다.

5. 현장을 떠나기 전에 데이터 흐름을 확인하세요: 노트북(또는 ZL6 데이터 로거를 사용하는 경우 휴대용 장치)과 적절한 소프트웨어를 가지고 모든 연결 상태가 양호하고 데이터 수집 시스템이 데이터를 제대로 기록 및 전송하고 있는지 확인합니다. 가장 좋은 방법은 먼저 실험실이나 사무실에서 모든 것을 설정하고 문제를 해결한 다음 현장으로 이동하는 것입니다.

6. 항상 완전한 도구 세트를 준비하세요: 특수한 상황에서 문제를 해결할 때 무엇이 필요할지 알 수 없습니다.

7. 전선 정리하기: 기상 모니터링 시스템에서 환경 센서의 가장 큰 고장 원인은 배선입니다. 장착 마스트에 여분의 전선을 지퍼로 묶어두면 동물에 걸리거나 폭풍우에 휘둘려 데이터 로거에서 전선이 뽑히는 것을 방지할 수 있습니다. 가능하면 케이지나 기타 컨테이너에 배선을 보호하는 것이 좋습니다. 이러한 모든 것들은 설치가 더욱 전문적으로 보이게 해주며, 이는 추가적인 보너스입니다.

8. 자세한 정보: 아래 웨비나를 통해 7가지 기상 관측소 설치 실수를 알아보세요.

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저희 과학자들은 수십 년 동안 연구자와 재배자들이 토양-식물-대기 연속체를 측정할 수 있도록 지원해 온 경험을 가지고 있습니다.

측정 인사이트

과학적 기상 관측소 성능 데이터 및 기상 센서 비교

저희는 ATMOS 41과 고품질의 연구용 비계량 센서를 비교 테스트하고 센서 간 변동성에 대한 시계열 테스트를 수행했습니다. 결과는 다음과 같습니다.

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