Funzionamento stazione meteorologica (AWS)

[Urp]

Ciao a tutti,
qualcuno potrebbe spiegarmi, per favore, come una AWS misura l’altezza della neve, precisamente?

Ho cercato qualche articolo che spiegasse il funzionamento di queste stazioni in Antartide, ma non sono riuscita a capire bene.

Grazie mille.

[tommy2760]

Ciao a tutti,
qualcuno potrebbe spiegarmi, per favore, come una AWS misura l’altezza della neve, precisamente?

Ho cercato qualche articolo che spiegasse il funzionamento di queste stazioni in Antartide, ma non sono riuscita a capire bene.

Grazie mille.

Ciao!
Le stazione meteOrologiche(non "metereologiche") generalmente utilizzano sensori ad ultrasuoni che, misurando il tempo di volo delle onde ultrasoniche, calcolano la distanza che c'è tra il manto nevoso e la quota a cui è posto il sensore... Di solito il sensore viene messo a circa 4m da terra (o comunque dipende dalla zona) e da qui invia degli impulsi ultrasonici verso terra. Una volta inviati rimane in ascolto del segnale dell'onda di ritorno e "si segna" il tempo trascorso fra il segnale inviato e quello ricevuto. Una volta appreso il delta t si calcola la distanza (conoscendo anche la temperatura e l'umidità che derivano dagli altri sensori; infatti sia l'una che l'altra influenzano la velocità del suono in aria.. meno importante alle quote basse è la pressione dell'aria)

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[tommy2760]

Ciao!
Le stazione meteOrologiche (non "metereologiche") generalmente utilizzano sensori ad ultrasuoni che, calcolando il tempo di volo delle onde ultrasoniche, calcolano la distanza che c'è tra il manto nevoso e la quota a cui è posto il sensore... Di solito il sensore viene messo a circa 4m da terra (o comunque dipende dalla zona) e da qui invia degli impulsi ultrasonici verso terra. Una volta inviati rimane in ascolto del segnale dell'onda di ritorno e "si segna" il tempo trascorso fra il segnale inviato e quello ricevuto. Una volta appreso il delta t si calcola la distanza (conoscendo anche la temperatura e l'umidità che derivano dagli altri sensori; infatti sia l'una che l'altra influenzano la velocità del suono in aria.. meno importante alle quote basse è la pressione dell'aria).
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ad esempio, mettiamo che la quota del sensore sia 4m e "c" sia la velocità del suono (ad una certa temperatura ed una certa umidità), l'altezza della neve "Hneve" sarà data da:

Hneve= 4-(c*(Δt/2))

Spero di aver risposto in modo comprensibile!

[PalMat]

ad esempio, mettiamo che la quota del sensore sia 4m e "c" sia la velocità del suono (ad una certa temperatura ed una certa umidità), l'altezza della neve "Hneve" sarà data da:

Hneve= 4-(c*(Δt/2))

Spero di aver risposto in modo comprensibile!

Ciao Tommy,

da dove proviene questa formula?

[Urp]

Ciao!
Le stazione meteOrologiche(non "metereologiche") generalmente utilizzano sensori ad ultrasuoni che, misurando il tempo di volo delle onde ultrasoniche, calcolano la distanza che c'è tra il manto nevoso e la quota a cui è posto il sensore... Di solito il sensore viene messo a circa 4m da terra (o comunque dipende dalla zona) e da qui invia degli impulsi ultrasonici verso terra. Una volta inviati rimane in ascolto del segnale dell'onda di ritorno e "si segna" il tempo trascorso fra il segnale inviato e quello ricevuto. Una volta appreso il delta t si calcola la distanza (conoscendo anche la temperatura e l'umidità che derivano dagli altri sensori; infatti sia l'una che l'altra influenzano la velocità del suono in aria.. meno importante alle quote basse è la pressione dell'aria)

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Sì,grazie, sei stato molto chiaro. @tommy2760
Solo che ora mi sorgono 3 domande:
1)In che modo la temperatura e l'umidità vanno a influenzare la velocità del suono in aria e quindi, di conseguenza, la misura?
2) Secondo quale criterio, l'altezza del sensore varia a seconda della zona?
3) Cosa si intende per "tempo di volo delle onde ultrasoniche"?
Grazie mille!

[tommy2760]

Sì,grazie, sei stato molto chiaro. @tommy2760
Solo che ora mi sorgono 3 domande:
1)In che modo la temperatura e l'umiditÃ* vanno a influenzare la velocitÃ* del suono in aria e quindi, di conseguenza, la misura?
2) Secondo quale criterio, l'altezza del sensore varia a seconda della zona?
3) Cosa si intende per "tempo di volo delle onde ultrasoniche"?
Grazie mille!

1) Temperatura, umidità e pressione influenzano la velocità del suono in maniera più o meno sensibile. a livello troposferico la pressione non influenza praticamente nulla, perciò viene trascurata. La temperatura e l'umidità invece sono molto più importanti. esistono delle formule empiriche che legano la velocità del suono a temperatura ed umidità: la più semplice è c=331.24 + (0.606*T)+0.0124*RH(%). Ne esistono altre molto più in linea coi dati sperimentali, ma sempre empiriche sono. Non esiste, ad oggi, una formula "precisa" e rigorosa per descriverne il comportamento reale in quanto, tuttora, non è chiara la fisica che cerca di descrivere il fenomeno. le approssimazioni comunque funzionano bene. In generale, più è alta la temperatura più la velocità del suono aumenta; più l'umidità è alta più la velocità del suono aumenta. Questo perchè si va a cambiare la densità dell'aria: più è caldo, meno l'aria è densa; più è umido, meno l'aria è densa.
Qua trovi una formula che approssima molto bene: Effects of environment on accuracy of ultrasonic sensor operates in millimetre range - ScienceDirect
Se ne vuoi sapere di più puoi scaricarti "handbook of the speed of sound in real gases" di Zuckerwar
2)L'altezza varia a seconda della regione in cui lo vai ad installare. Sulla base di dati nivometrici storici si decide l'altezza, altrimenti si rischia che in inverno il sensore venga sepolto e non rilevi più nulla.
3)Il tempo di volo è il tempo che intercorre tra l'emissione dell'impulso ultrasonico e la ricezione. Le onde rimbalzano sulle superfici, quindi dopo che il sensore emette un treno di impulsi ultrasonici si genera un'onda la quale viaggia fino al terreno per poi rimbalzarci sopra e tornare indietro.

[tommy2760]

1) Temperatura, umidità e pressione influenzano la velocità del suono in maniera più o meno sensibile. a livello troposferico la pressione non influenza praticamente nulla, perciò viene trascurata. La temperatura e l'umidità invece sono molto più importanti. esistono delle formule empiriche che legano la velocità del suono a temperatura ed umidità: la più semplice è c=331.24 + (0.606*T)+0.0124*RH(%). Ne esistono altre molto più in linea coi dati sperimentali, ma sempre empiriche sono. Non esiste, ad oggi, una formula "precisa" e rigorosa per descriverne il comportamento reale in quanto, tuttora, non è chiara la fisica che cerca di descrivere il fenomeno. le approssimazioni comunque funzionano bene. In generale, più è alta la temperatura più la velocità del suono aumenta; più l'umidità è alta più la velocità del suono aumenta. Questo perchè si va a cambiare la densità dell'aria: più è caldo, meno l'aria è densa; più è umido, meno l'aria è densa.
Qua trovi una formula che approssima molto bene: Effects of environment on accuracy of ultrasonic sensor operates in millimetre range - ScienceDirect
Se ne vuoi sapere di più puoi scaricarti "handbook of the speed of sound in real gases" di Zuckerwar
2)L'altezza varia a seconda della regione in cui lo vai ad installare. Sulla base di dati nivometrici storici si decide l'altezza, altrimenti si rischia che in inverno il sensore venga sepolto e non rilevi più nulla.
3)Il tempo di volo è il tempo che intercorre tra l'emissione dell'impulso ultrasonico e la ricezione. Le onde rimbalzano sulle superfici, quindi dopo che il sensore emette un treno di impulsi ultrasonici si genera un'onda la quale viaggia fino al terreno per poi rimbalzarci sopra e tornare indietro.

Mi sono scordato di dirti che questa tipologia di sensori prevede anche una compensazione per gli effetti del vento, il quale può inficiare sulle letture.

[zoomx]

Mi sono scordato di dirti che questa tipologia di sensori prevede anche una compensazione per gli effetti del vento, il quale può inficiare sulle letture.

Giusto, ma solo per la componente verticale, a che so io. Di fatto non so se i nivometri hanno associato un anemometro 3D. Dalle mie parti non ci sono molti nivometri.

[Urp]

Mi sono scordato di dirti che questa tipologia di sensori prevede anche una compensazione per gli effetti del vento, il quale può inficiare sulle letture.

Grazie per la risposta esaustiva.
Intendevi questa formula, quindi?
Formula.JPG

[capriccio]

Confermo quanto detto da @tommy2760, se comunque ti interessa approfondire un poco sulle metodologie, posso consigliarti questo documento

https://library.wmo.int/pmb_ged/wmo-...ir_Austria.pdf

M.