Μετεωρολογία και Μετεωρολογικά Φαινόμενα

ο

3 Γενικό Λύκειο Λαμίας ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Β’4 Απρίλιος 2013 Λαμία Θέμα: Μετεωρολογία και Μετεωρολογικά Φαινόμενα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Ημερολόγιο Εισαγωγή Κεφάλαιο 1ο (Θεωρητική ανασκόπηση) 1.1 Μετεωρολογία 1.2 Μετεωρολογικά φαινόμενα 1.3 Μετεωρολογικοί σταθμοί 1.4 Το μοντέλο του δικού μας μετεωρολογικού σταθμού

Κεφάλαιο 2 ο (Εμπειρική έρευνα) 2.1 Διδακτικοί στόχοι 2.2 Παρατηρήσεις- μετρήσεις-συμπεράσματα 2.3 Προτάσεις για μελλοντικές έρευνες

Βιβλιογραφία

Ημερολόγιο Στα πλαίσια της Ερευνητικής Εργασίας έγιναν οι παρακάτω ενέργειες : -Την 10η Οκτωβρίου 2012 καταλήξαμε στο θέμα Μετεωρολογία και Μετεωρολογικά Φαινόμενα.

-Την 2η Νοεμβρίου 2012 ήρθαμε σε επικοινωνία με τον καθηγητή Μετεωρολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών, κύριο Λαγουβάρδο, ο οποίος μας υποσχέθηκε ότι από το νέο έτος (2013) ήταν διατεθειμένος να προσφέρει και να εγκαταστήσει με δικά του έξοδα τον εξοπλισμό του Μετεωρολογικού Σταθμού στο χώρο του Σχολείου.

-Για τον σκοπό αυτό την 1η Φεβρουαρίου ο κύριος Λαγουβάρδος επισκέφθηκε το σχολείο μας οπότε και έγινε η εγκατάσταση, ρύθμιση και λειτουργία του σταθμού.

-Από την 4η Φεβρουαρίου ξεκίνησε η επεξεργασία και η ανάλυση των δεδομένων του σταθμού προκειμένου να διατυπωθούν και να εξετασθούν τα ερωτήματα της εργασίας.

-Την 20η Μαρτίου επισκεφθήκαμε το Αστεροσκοπείο στη Πεντέλη, όπου παρακολουθήσαμε εισήγηση για θέματα πρόγνωσης καιρού. Επακολούθησαν ερωτήσεις και συζήτηση των μαθητών με τον καθηγητή κ. Λαγουβάρδο.

Εισαγωγή Σκοπός της εργασίας είναι η προσέγγιση της μετεωρολογίας και των φαινομένων της από τους μαθητές του σχολείου μας μέσω της εγκατάστασης και λειτουργίας του μετεωρολογικού σταθμού και της εξέτασης του μικροκλίματος στο χώρο του σχολείου. Για το σκοπό αυτό διεξάγουμε έρευνα θέτοντας τα ακόλουθα ερευνητικά ερωτήματα: 1. Με βάση τα μετεωρολογικά δεδομένα του σταθμού (μεταβολές θερμοκρασίας, βαρομετρικής πίεσης, ανέμου, υγρασίας) θα προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε την κίνηση των αερίων μαζών που προκαλούν τις αλλαγές του καιρού.

2. Καταγραφή των υψηλών και χαμηλών θερμοκρασιών, του ύψους βροχής, και της μέγιστης έντασης του ανέμου, για του μήνες Φεβρουάριο, Μάρτιο, Απρίλιο.

Αναλυτικά η δομή της εργασίας μας είναι η εξής: Στο κεφάλαιο 1 θα ασχοληθούμε με τη θεωρία που αφορά τη μετεωρολογία και τα μετεωρολογικά φαινόμενα. Το κεφάλαιο αυτό αποτελείται από τις ενότητες:

1.1 Μετεωρολογία 1.2 Μετεωρολογικά φαινόμενα 1.3 Μετεωρολογικοί σταθμοί 1.4 Μοντέλο του δικού μας σταθμού Στο κεφάλαιο 2 θα συλλέξουμε και θα αναλύσουμε τα δεδομένα του σταθμού. Το κεφάλαιο αυτό αποτελείται από τις ενότητες: 2.1 Διδακτικοί στόχοι 2.2 Παρατηρήσεις- μετρήσεις- συμπεράσματα 2.3 Προτάσεις για μελλοντικές έρευνες

Κεφάλαιο 1ο Θεωρητική ανασκόπηση

1.1 Μετεωρολογία Η Μετεωρολογία αποτελεί κλάδο των Φυσικών επιστημών, με κύριο αντικείμενο την έρευνα της ατμόσφαιρας στο σύνολό της και των φαινομένων που συμβαίνουν σε αυτή. Και επειδή τα φαινόμενα που ενδιαφέρουν τη Μετεωρολογία είναι εκείνα που συμβαίνουν στο κατώτερο στρώμα της ατμοσφαίρας, που παρατηρούνται δηλαδή ως «τροπές», ως μεταβλητές αυτού του στρώματος, ονομάσθηκε αυτό τροπόσφαιρα (1012 Km από το έδαφος). Επειδή όμως τα φαινόμενα αυτά και οι αρχαίοι Έλληνες τα ονόμαζαν «μετέωρα» για αυτό και η επιστήμη που τα μελετά ονομάστηκε Μετεωρολογία και τα φαινόμενα Μετεωρολογικά φαινόμενα. Τα σημαντικότερα αυτών των φαινομένων είναι η ατμοσφαιρική πίεση, οι μεταβολές της θερμοκρασίας, οι μετακινήσεις αερίων μαζών, η εξάτμιση, η υγρασία, ο σχηματισμός και η εξέλιξη των νεφών, η συμπύκνωση και υγροποίηση των υδρατμών, τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα, καθώς και οι μορφές απόθεσης. Επίσης εκείνα που συμπεριλαμβάνουν τον ατμοσφαιρικό ηλεκτρισμό, δηλαδή οι καταιγίδες, και εκείνα που οφείλονται στην ίδια την ατμόσφαιρα όπως διάθλαση, ανάκλαση κλπ. ως και η

σπουδή των φαινομένων πάνω από ξηρά ή θάλασσα και σχέσεων αυτών, αποτελούν αντικείμενο της Μετεωρολογίας. Το σημαντικότερο αντικείμενο της Μετεωρολογίας είναι η πρόβλεψη καιρού. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται μαθηματικά μοντέλα πολύπλοκων διαφορικών εξισώσεων που επιλύονται από ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Τα μοντέλα μπορούν σήμερα να προβλέπουν τον καιρό με σχετική ασφάλεια για χρονικά διαστήματα 5-6 ημερών. Οι μακροπρόθεσμες προβλέψεις πέραν των 6 ημερών δεν είναι πρακτικά χρήσιμες επειδή αυξάνεται σε δραματικό βαθμό η πιθανότητα λάθους. Αυτό συμβαίνει επειδή ένα απειροελάχιστο σφάλμα σε μια αρχική συνθήκη ( π.χ. σφάλμα μέτρησης πίεσης ) των διαφορικών εξισώσεων που έχει σαν αποτέλεσμα να καθιστά το σύστημα χαοτικό.

1.2 Μετεωρολογικά φαινόμενα Ατμοσφαιρική πίεση ή «Βαρομετρική πίεση» ονομάζεται η πίεση που ασκεί η ατμόσφαιρα, με το βάρος της, στην επιφάνεια της Γης. Θερμοκρασία ατμόσφαιρας ονομάζεται η θερμοκρασία την οποία έχει ο ατμοσφαιρικός αέρας πάνω από μια περιοχή. Η πρόγνωση του καιρού σε μια περιοχή βασίζεται κυρίως στη γνώση της εκάστοτε ατμοσφαιρικής πίεσης και της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας της υπ΄ όψιν περιοχής και των πέριξ αυτής εκτάσεων. Υγρασία ατμόσφαιρας Όπως είναι γνωστό στον ατμοσφαιρικό αέρα περιέχονται και υδρατμοί που προέρχονται από την εξάτμιση υγρών επιφανειών, κυρίως των θαλασσών. Η παρουσία αυτών των υδρατμών στον αέρα καλείται υγρασία. Η Υγρασία της ατμόσφαιρας διακρίνεται σε "απόλυτη" και σε "σχετική υγρασία". Η δρόσος είναι το φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο οι υπάρχοντες υδρατμοί στην ατμόσφαιρα πλησίον του εδάφους συμπυκνώνονται σε μεγάλες σταγόνες νερού που καλύπτουν κάθε αντικείμενο. Έτσι κατά μεν την διαδικασία δημιουργίας χαρακτηρίζεται Μετεωρολογικό φαινόμενο κατά δε στο χώρο που συμβαίνει "ατμοσφαιρικό φαινόμενο". Η Πάχνη ή Παγετός είναι το φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο οι υπάρχοντες υδρατμοί στην ατμόσφαιρα πλησίον του εδάφους συμπυκνώνονται κατ΄ ευθείαν σε μικροσκοπικούς παγοκρυστάλλους χωρίς προηγουμένως να υποστούν υγρή κατάσταση, που καλύπτουν κάθε αντικείμενο. Έτσι, κατά μεν την διαδικασία

δημιουργίας χαρακτηρίζεται Μετεωρολογικό φαινόμενο, κατά δε στο χώρο που συμβαίνει «ατμοσφαιρικό φαινόμενο». Το Νέφος (πληθυντικός: νέφη) ή σύννεφο (πληθυντικός: σύννεφα) (cloud) αποτελεί ορατό σύνολο υδρατμών, λεπτότατων υδροσταγονιδίων ή λεπτότατων παγοκρυστάλλων, ή συνδυασμό των προηγουμένων, που προέρχονται από την συμπύκνωση των υδρατμών που βρίσκονται στην ατμόσφαιρα. Η δημιουργία νέφους πολύ πλησίον ή επί της επιφάνειας της Γης (ξηράς ή θάλασσας) ονομάζεται, ειδικότερα, ομίχλη. Τα σύννεφα στην ατμόσφαιρα της Γης, που μελετούνται από την νεφολογία ή το κλάδο φυσικής νεφών της μετεωρολογίας. Δύο διαδικασίες, ενδεχομένως ενεργώντας από κοινού, μπορεί να οδηγήσουν στον κορεσμό του αέρα: η ψύξη του αέρα ή με την προσθήκη υδρατμών στον αέρα Η Αχλή ή άχλη (αρχαία: αχλύς – αχλύος) κοινώς «καταχνιά» είναι όρος στη Μετεωρολογία και ονομάζεται έτσι γενικά η θόλωση της ατμόσφαιρας που οφείλεται, είτε, σε μικρά σταγονίδια ή υγροσκοπικά σωματίδια, είτε, σε σωματίδια κονιορτού ή καπνού που αιωρούνται σ΄ αυτήν. Η Ομίχλη είναι ένα φυσικό φαινόμενο που συμβαίνει στην ατμόσφαιρα, πολύ κοντά στην επιφάνεια του εδάφους ή της θάλασσας, που αποτελείται από πολύ μικρά υδροσταγονίδια προερχόμενα από την συμπύκνωση των υδρατμών της ατμόσφαιρας. Άνεμος ονομάζεται ο αέρας (οι αέριες μάζες της ατμόσφαιρας), που περιβάλλει την Γη βρίσκεται σε συνεχή «οριζόντια» και «κατακόρυφη» κίνηση. Αστραπή ονομάζεται ο τεράστιος ηλεκτρικός σπινθήρας που δημιουργείται ανάμεσα σε δύο διαφορετικά νέφη ή μεταξύ δύο διαφορετικών τμημάτων του ίδιου του νέφους ή ανάμεσα σε ένα νέφος και στο έδαφος, οπότε και ειδικότερα ονομάζεται κεραυνός. Η αστραπή αποτελεί μετεωρολογικό φαινόμενο. Η Βροχή ή βροχόπτωση ή υδατόπτωση είναι μια υγρή κατακρήμνιση και ανήκει στα υδατώδη μετεωρολογικά κατακρημνίσματα ή υδρομετέωρα όπως ονομάζονται τα διάφορα φαινόμενα του υετού, του οποίου άλλα επίσης είδη είναι το χιονόνερο, το χιόνι και το χαλάζι. o χιόνι είναι ένα είδος υετού που αποτελείται κατά 100% από παγοκρυστάλλους σε μορφή χιονονιφάδων. Το χαλάζι (hail) είναι μία μορφή υετού, που αποτελείται από κομμάτια πάγου, μορφής σφαιριδίων ή άλλων σχημάτων, που ονομάζονται χαλαζόκοκκοι και πέφτουν κατά τη διάρκεια καταιγίδων, από μεγάλα καταιγιδοφόρα σύννεφα (σωρειτομελανίες). Όταν κατά την χαλαζόπτωση πέφτουν τεράστιες ποσότητες χαλαζόκοκκων μεγάλου μεγέθους και βάρους επί αρκετά λεπτά, τότε το φαινόμενο αναφέρεται ως χαλαζοθύελλα (hailstorm).

Στη Μετεωρολογία με τον όρο Άλως νοείται το φαινόμενο εκείνο που προκαλείται από τη διάθλαση και ανάκλαση του ηλιακού ή σεληνιακού φωτός πάνω στους παγοκρυστάλλους των νεφών. Συνεπώς απαντώνται δύο είδη άλω, οι ηλιακές και οι σεληνιακές. Επειδή βασική προϋπόθεση είναι η ύπαρξη παγοκρυστάλλων, τα νέφη που μπορούν να προκαλέσουν το φαινόμενο αυτό βρίσκονται σε ύψος πάνω από 6.000μ. Τέτοια νέφη είναι τα λεγόμενα ανώτερα ή θυσανοστρώματα. Το ουράνιο τόξο είναι ένα πολύχρωμο οπτικό και μετεωρολογικό φαινόμενο, κατά το οποίο εμφανίζεται το φάσμα των χρωμάτων που συνθέτουν το ορατό φως στον ουρανό. Η Καταιγίδα είναι ένα μετεωρολογικό φαινόμενο που συνοδεύεται από αστραπές, κεραυνούς, μερικές φορές χαλάζι και σχεδόν πάντα με έντονη βροχόπτωση και ισχυρούς ανέμους. Σπανιότερα εμφανίζονται και σίφωνες μαζί με τις καταιγίδες, αν και ορισμένα σημεία στον κόσμο είναι πιο ευάλωτα. Γενικά, καταιγίδα λέγεται κάθε βίαιη ατμοσφαιρική διατάραξη (συνεπώς κακοκαιρία) που συνοδεύεται από ηλεκτρικές εκκενώσεις.

Η χιονοθύελλα είναι μία έντονη χειμερινή καταιγίδα που χαρακτηρίζεται από χαμηλές θερμοκρασίες, ισχυρούς ανέμους και έντονη χιονόπτωση.

To Χιόνι με αστραπόβροντα (Τhundersnow / κατ' αντιστοιχία με το Τhunderstorm = καταιγίδα), γνωστό επίσης και ως χιονοθύελλα με βροντές (thunder snowstorm), είναι ένα σπάνιο είδος καταιγίδας, στην οποία παρατηρούνται τα τυπικά φαινόμενα ηλεκτρικής δραστηριότητας (αστραπές και βροντές), με τη διαφορά ότι η ατμοσφαιρική κατακρήμνιση αποτελείται από χιόνι, αντί για βροχή Τροπικός κυκλώνας ή τυφώνας (typhoon) ή στον Βόρειο Ατλαντικό hurricane, ονομάζεται στην Μετεωρολογία ένα σύστημα θύελλας με μία κλειστή περιστροφική (κυκλωνική) κυκλοφορία γύρω από ένα ήρεμο κέντρο χαμηλής βαρομετρικής πίεσης, γνωστό ως μάτι του τυφώνα (eye of the hurricane). Το όνομα υπογραμμίζει την προέλευσή τους στην τροπική ζώνη και την κυκλωνική φύση τους. Σίφωνας στην Μετεωρολογία (στις ΗΠΑ ονομάζεται tornado (τορνέιντο) ) κοινώς σίφουνας, ονομάζεται μια ταχέως περιστρεφόμενη στήλη ανέμου η οποία οφείλεται σε πολύ χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση στο κέντρο της στήλης και η οποία αποφύεται από τη βάση τεράστιων καταιγιδοφόρων νεφών (σωρειτομελανίες) έως το έδαφος (ή αρκετά πολύ σπάνια από τη βάση ενός σωρείτη

1.3. Μετεωρολογικοί σταθμοί Ο Μετεωρολογικός σταθμός είναι ένα επίγειο σημείο στο οποίο πραγματοποιούνται τακτικές μετεωρολογικές παρατηρήσεις. Πρόκειται για επανδρωμένη μόνιμη εγκατάσταση (κτιριακή) στην οποία φέρονται πολλά μετεωρολογικά όργανα, τόσο μέσα σε μετεωρολογικό κλωβό είτε εκτός αυτού στον πέριξ χώρο είτε και εντός αυτού, όπως επαναλήπτες μετεωρολογικών οργάνων. Η θέση ανέγερσης αυτών των σταθμών ορίζεται από τη κεντρική Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία της κάθε Χώρας έτσι ώστε στο σύνολό τους αυτοί να αποτελούν ένα ενιαίο δίκτυο μετεωρολογικής παρατήρησης. Καθένας Μετεωρολογικός σταθμός φέρει διεθνή αριθμό ταυτότητας με τον οποίο και απεικονίζεται στους μετεωρολογικούς χάρτες. Οι Μετεωρολογικοί σταθμοί επανδρώνονται από επιστημονικό προσωπικό ή ειδικά εκπαιδευμένο για τις ανάγκες των παρατηρήσεων. Στην Ελλάδα Μετεωρολογικοί σταθμοί υπάρχουν στις κυριότερες πόλεις, στους μεγάλους λιμένες και σε όλα τα αεροδρόμια της Χώρας. Από τους Σταθμούς αυτούς μεταβιβάζονται σε τακτά χρονικά διαστήματα οι παρατηρούμενες ενδείξεις των φερομένων οργάνων με ειδικό κωδικοποιημένο τύπο σήματος. Οι σημαντικές αυτές αναφορές των μετεωρολογικών σταθμών στη κεντρική υπηρεσία καταχωρούνται στους υπό σύνταξη μετεωρολογικούς χάρτες της ευρύτερης περιοχής, από τη μελέτη των οποίων εξάγονται συμπεράσματα πρόβλεψης καιρού. Επίσης σήμερα λειτουργούν περίπου 6000 θαλάσσιοι μετεωρολογικοί σταθμοί, ερευνητικά πλοία καθώς και πολλά αεροπλάνα που φέρουν μετεωρολογικά όργανα και καταγράφουν τακτές μετεωρολογικές παρατηρήσεις. Τα όργανα που χρησιμοποιούνται στις μετεωρολογικές παρατηρήσεις ονομάζονται μετεωρολογικά όργανα. Αυτά διακρίνονται σε "όργανα εδάφους η επιφανείας" και "όργανα ατμοσφαίρας".

Α. Όργανα επιφανείας Ακτινόμετρα Ανεμόμετρα Βαρόμετρα Βροχογράφοι Βροχόμετρα Εξατμησίμετρα Ηλιογράφοι Θερμόμετρα Νεφοσκόπια Υγρογράφοι Υγρόμετρα Ψυχρόμετρα

Β. Όργανα ατμόσφαιρας Βολιδαερόστατα Δορυφόροι Ραδιοβολίδες Ραδιοεντοπιστές Χαρταετοί

Ο Μετεωρολογικός κλωβός είναι μια ξύλινη κατασκευή (κιβώτιο) που φέρει κιγκλιδωτό σκέπαστρο με διπλές πλευρικές ξύλινες περσίδες και χρησιμεύει στην καταγραφή διάφορων μετεωρολογικών στοιχείων. Ο κλωβός, με τη σημερινή μορφή του, σχεδιάστηκε από τον Τόμας Στίβενσον. Οι Μετεωρολογικοί κλωβοί περιέχουν διάφορα μετεωρολογικά όργανα όπως θερμόμετρα, ψυχρόμετρα, υγρόμετρα καθώς και αντίστοιχα αυτογραφικά όργανα (όπως θερμογράφο, υγρογράφο και βαρογράφο) που προορίζονται για την παρακολούθηση των μεταβολών της πίεσης, θερμοκρασίας και υγρασίας της ατμόσφαιρας. Τις ενδείξεις αυτών των οργάνων λαμβάνουν ανά τακτά χρονικά διαστήματα μετεωρολόγοι ή άλλοι επιφορτισμένοι με τέτοια καθήκοντα υπάλληλοι ή στρατευμένοι οι οποίοι και τις διαβιβάζουν κωδικοποιημένα στη κεντρική μετεωρολογική υπηρεσία της Χώρας όπου βρίσκονται εγκατεστημένοι. Συχνά τοποθετούνται κοντά τους εξατμισήμετρα και βροχόμετρα. Η κατασκευή του είναι τέτοια ώστε να προφυλάσσει τα εντός αυτού φερόμενα μετεωρολογικά όργανα κυρίως από τη βροχή και τις ακτίνες του Ήλιου καθώς και από τις επιδράσεις άλλων ετερογενών παραγόντων. Για το λόγο αυτό εγκαθίσταται μακριά από κτίρια και δέντρα. Ο κλωβός τοποθετείται πάντα επάνω σε μεταλλικό ή ξύλινο ικρίωμα (βάση) και σε ύψος τουλάχιστον 1,20 μέτρα από την επιφάνεια του εδάφους. Τα διπλά, κιγκλιδωτά, τοιχώματά του επιτρέπουν στον αέρα να κυκλοφορεί ελεύθερα στο εσωτερικό και ταυτόχρονα προστατεύουν τα όργανα από την απευθείας έκθεση σε ρεύματα αέρα που μπορούν να αλλοιώσουν τις ενδείξεις. Συνήθως η πόρτα του κλωβού βλέπει προς Βορρά προκειμένου να μην πέφτει ηλιακή ακτινοβολία στα όργανα όταν οι πόρτες είναι ανοιχτές και γίνονται μετρήσεις. Με μετεωρολογικό κλωβό είναι εφοδιασμένοι όλοι οι Μετεωρολογικοί σταθμοί. Στις μεγαλουπόλεις παρατηρείται εγκατάσταση περισσοτέρων του ενός προκειμένου

οι λαμβανόμενες ενδείξεις να ανταποκρίνονται καλύτερα στην πραγματικότητα και να μην εξαρτώνται από τις συνθήκες μιας γειτονιάς. Συνήθως εγκαθίστανται σε αεροδρόμια, αλλά μπορεί να υπάρχουν και σε Πανεπιστημιουπόλεις ή κτίρια σχολών.

Εικόνα 1.3.1 Μετεωρολογικός κλωβός Σήμε ρα ο μετε ωρολ ογικό ς κλωβ ός έχει πλέον αντικ ατασ ταθεί από ψηφι ακού ς σταθ μούς, με χαμη λότερ ο κόστος και πιο αξιόπιστη καταγραφή των μετεωρολογικών μετρήσεων.

1.4 Μοντέλο του δικού μας σταθμού

ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΤΑΘΜΟΥ : Wireless Vantage Pro2™ with 24-Hour Fan Aspirated

Εικόνα 1.4.1 Ψηφιακός Μετεωρολογικός σταθμός με ανεμόμετρο.

Ασύρματος μετεωρολογικός σταθμός με αισθητήρα πολλαπλών χρήσεων που συνδυάζει συλλέκτη βροχής αισθητήρες θερμοκρασίας υγρασίας και το ανεμόμετρο σε ένα πακέτο. Διαθέτει εσωτερικά ανεμιστήρα 24ωρης λειτουργίας για αξιόπιστη καταγραφή της θερμοκρασίας του αέρα. Περιλαμβάνει: Solar powered αισθητήρα Συλλέκτη βροχής Αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας Ανεμόμετρο

Ηλιακό φωτοβολταϊκό Κονσόλα/δέκτη φωτιζόμενη 3,5 "x 6" (9 x 15 cm) LCD οθόνη Τροφοδοτικό για την κονσόλα Δυνατότητες: Γρήγορες ενημερώσεις κάθε 2,5 δευτερόλεπτα. Λογισμικό για αποθήκευση και επεξεργασία δεδομένων σε H/Υ. Ασύρματη μετάδοση από σταθμό στην κονσόλα μέχρι 1.000m

Προδιαγραφές: Οι προδιαγραφές των ηλεκτρονικών κατασκευαστικών στοιχείων του σταθμού τον καθιστούν ανθεκτικό σε ακραίες καιρικές συνθήκες.

Κεφάλαιο 2

ο

Εμπειρική έρευνα 2.1 Διδακτικοί στόχοι Μετά την εγκατάσταση του σταθμού, oι μαθητές θα συγκρίνουν τα δεδομένα και θα διαπιστώνουν τις διαφορές του καιρού μέσα σε μία εβδομάδα. Επειδή οι ιδιότητες της μάζας του αέρα επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τον καιρό στην επιφάνεια, η ανίχνευση της κίνησης βοηθά στην κατανόηση και την πρόβλεψη του καιρού. Δεδομένου ότι το όριο της μάζας αέρα κινείται μέσα από μια περιοχή, οι μαθητές μπορούν να σημειώσουν αλλαγές στις συνθήκες της επιφάνειας παρατηρώντας διακριτές αλλαγές στα δεδομένα. Επειδή οι αέριες μάζες κινούνται γενικά σε όλη τη χώρα σε περίπου 2-3 ημέρες, το πέρασμα του αέρα μπορεί συνήθως να παρατηρηθεί με τη συλλογή δεδομένων για τρείς ημέρες. Έτσι οι μαθητές θα προσπαθήσουν να διακρίνουν την παρουσία της αέριας μάζας στην περιοχή του Σχολείου (Αφανός).

2.2 Παρατηρήσεις- μετρήσεις- συμπεράσματα Θα παρατηρούμε τον καιρό και θα καταγράφουμε δεδομένα μετεωρολογικών μεγεθών όπως: θερμοκρασία, υγρασία, ατμοσφαιρική πίεση, άνεμο και βροχή. Από την επεξεργασία των δεδομένων θα προκύψουν συμπεράσματα για τις καιρικές μεταβολές στον τόπο του σταθμού.

2.2.1 Αέρια μάζα κακοκαιρίας Επιλέξαμε να παρουσιάσουμε μετρήσεις που αφορούν το τριήμερο 7-9 Μαρτίου, κατά το οποίο είχε παρατηρήθηκε έντονη βροχόπτωση και στη συνέχεια σταδιακή βελτίωση του καιρού.

Στο γράφημα 2.2.1.1 φαίνεται η μεταβολή της βαρομετρικής πίεσης και της διεύθυνσης του ανέμου.

Γράφημα 2.2.1.1 Αέρια μάζα κακοκαιρίας, Βαρομετρική πίεση-Διεύθυνση ανέμου διάστημα 7-8-9 Μαρτίου.

Η αέρια μάζα είναι σε κοντινή απόσταση από το σταθμό στις 00.00-07.00 της 7ης Μαρτίου προκαλώντας απότομη πτώση της πίεσης κατά 4 hpa, και ανέμους δυτικούς-βορειοδυτικούς(W-NW). Άρα η αέρια μάζα εισβάλει από τα δυτικάβορειοδυτικά. Παραμονή: Περαιτέρω πτώση πίεσης (συνολική 16hPa) έως 9 Μαρτίου. Αποχώρηση: Αύξηση πίεσης μετά το μεσημέρι της 9ης Μαρτίου

Καιρικό αποτέλεσμα τριημέρου 7-9 Μαρτίου Το γράφημα 2.2.1.2 περιγράφει τα καιρικά φαινόμενα του τριημέρου 7-9 Μαρτίου και τις μεταβολές τους. Έχουμε τα εξής αξιοσημείωτα φαινόμενα: Βροχή (συνολικά 8.8mm -7 Μαρτίου) χαμηλή θερμοκρασία, ψιλή υγρασία.

Βελτίωση του καιρού-τερματισμός βροχής, μεγάλη άνοδος θερμοκρασίας και παράλληλη πτώση της υγρασίας- από το μεσημέρι της 9ης Μαρτίου. Παρατηρούμε πως κατά την διάρκεια βροχερής περιόδου (7-8-9 Μαρτίου) το μέτωπο του καιρού έδωσε μεγάλα ποσά βροχής (8.8mm στις 7 Μαρτίου). Όσο εξελίσσεται το καιρικό φαινόμενο παρατηρούμε ότι η πίεση συνεχίζει να μειώνεται μέχρι και τις 9 Μαρτίου 5.00 μ.μ (συνολική πτώση 16 hpa). Αμέσως μετά αρχίζει να αυξάνεται πράγμα που σημαίνει ότι το χαμηλό βαρομετρικό έχει περάσει και επίκειται βελτίωση του καιρού με τερματισμό της βροχόπτωσης, αύξηση της θερμοκρασίας, αύξηση της ταχύτητας του ανέμου και πτώση της υγρασίας.

Γράφημα 2.2.1.2 Αέρια μάζα κακοκαιρίας, πίεση-Βροχή-Θερμοκρασία-Υγρασία, διάστημα 7-8-9 Μαρτίου.

2.2.2 Αέρια μάζα καλοκαιρίας Παρατηρώντας το τριήμερο (3-5 Απριλίου) όπου στην αρχή είχαμε βροχή και μετά ο καιρός έγινε αίθριος βλέπουμε ότι η πίεση αυξήθηκε μετά το πέρας της βροχόπτωσης, το ίδιο και η θερμοκρασία η υγρασία μειώθηκε ραγδαία και ταχύτητα του ανέμου ήταν σταθερά στην μεγαλύτερη τιμή της τα 20km/h. Κατά τη διάρκεια συλλογής των άνωθεν τιμών η αέρια μάζα βρίσκονταν σε κοντινή απόσταση.

Γράφημα 2.2.2.1 Αέρια μάζα καλοκαιρίας, Πίεση-Βροχή-Θερμοκρασία-Υγρασία-Ταχύτητα Ανέμου, διάστημα 3-4-5 Απριλίου.

Άφιξη-παραμονή: Μεσημέρι της 3ης Απριλίου έως μεσημέρι της 5ης Απριλίου, αύξηση της πίεσης (συνολική αύξηση κατά 13 hpa) Καιρικό αποτέλεσμα: Κατά τη διάρκεια της βροχόπτωσης έχουμε πτώση της θερμοκρασίας. Στη συνέχεια βλέπουμε τερματισμό του φαινομένου της βροχής, μείωση της υγρασίας αύξηση της θερμοκρασίας, αύξηση ταχύτητας ανέμου( 20Km/h).

2.2.3 Γενίκευση συμπερασμάτων για την κίνηση των αερίων μαζών και τα καιρικά φαινόμενα που προκαλούν.

 Όταν η βαρομετρική πίεση έχει αυξητική τάση παρατηρείται καλυτέρευση του καιρού. Το αντίθετο υποθέτουμε ότι συμβαίνει δηλαδή επιδείνωση, όταν η πίεση παρουσιάζει τάσεις μείωσης.  Κατά τη διάρκεια της βροχόπτωσης είναι πιθανή η πτώση της θερμοκρασίας του αέρα, όπως φαίνεται στο γράφημα 2.2.1.2 και αυτό οφείλεται στην απορρόφηση θερμότητας από το νερό της βροχής.  Το αντίστροφο παρατηρείται κατά τις θερμές ώρες της ημέρας 1-3 το μεσημέρι. Όπως φαίνεται και στο γράφημα 2.2.2.1 η ψιλή θερμοκρασία συνοδεύεται από χαμηλή σχετική υγρασία.  Επίσης στο ίδιο γράφημα παρατηρούμε αύξηση της έντασης του ανέμου κατά τις θερμές ώρες της ημέρας. Αυτό μπορεί να οφείλεται στην αραίωση των αερίων μαζών που αναμιγνύονται εξισορροπητικά με γειτονικές πυκνότερες αέριες μάζες.

2.2.4 Στατιστικά δεδομένα του σταθμού για το τρίμηνο ΦεβρουαρίουΜαρτίου-Απριλίου Ο σταθμός τέθηκε σε λειτουργία την 1η Φεβρουαρίου 2013, έτσι τα στοιχεία που παραθέτουμε αφορούν την περίοδο από 1η Φεβρουαρίου έως 25 Απριλίου ημερομηνία κατά την οποία ολοκληρώθηκε η παρούσα ερευνητική εργασία.

Γράφημα 2.2.4.1 Βροχή και θερμοκρασία για το μήνα Φεβρουάριο

Από το γράφημα 2.2.4.1 διαπιστώνουμε ο Φεβρουάριος ήταν ένας αρκετά θερμός χειμωνιάτικος μήνας ( αφού είχε ψηλές μεγιστες μέγιστες θερμoκρασίες με την πληοψηφία των ημερών να είναι απο 13 C-23 C). Ο παρακάτω πίνακας μας δίνει μια καλύτερη θερμοκρασιακή εικόνα του Φεβρουαρίου. Μέση τιμή μεγίστων ( C) 13.7

Μέση τιμή ελαχίστων( C) 7.4

Μέση τιμή ( C) 10.3

Πίνακας 2.2.4.1 Η θερμοκρασιακή εικόνα του Φεβρουαρίου στοιχεία από

http://penteli.meteo.gr/stations/lamia/NOAAYR.TXT

Επίσης ήταν αρκετά υγρός (συνολικά 91,9 mm) σε 13 βροχερά εικοσιτετράωρα.

Γράφημα 2.2.4.2 Βροχή και θερμοκρασία για το μήνα Μάρτιο

Ο Μάρτιος θερμοκρασιακά έδωσε ψηλότερες μέσες τιμές από τον Φεβρουάριο όπως φαίνεται στον πίνακα 2.2.4.2 Μέση τιμή μεγίστων ( C) 16.4

Μέση τιμή ελαχίστων( C) 8.8

Μέση τιμή ( C) 12.5

Πίνακας 2.2.4.2 Η θερμοκρασιακή εικόνα του Μαρτίου στοιχεία από

http://penteli.meteo.gr/stations/lamia/NOAAYR.TXT

Από το γράφημα 2.2.4.2 διαπιστώνουμε ο Μάρτιος και ήταν λιγότερο υγρός με 8 βροχερές ημέρες και συνολικό ύψος βροχής 26.8 mm.

Γράφημα 2.2.4.3 Βροχή και θερμοκρασία για το μήνα Απρίλιο

Ο Απρίλιος θερμοκρασιακά ήταν σαφώς θερμότερος από τον Μάρτιο όπως φαίνεται από τον παρακάτω πίνακα. Μέση τιμή μεγίστων ( C) 21.5

Μέση τιμή ελαχίστων( C) 12.1

Μέση τιμή ( C) 16.5

Πίνακας 2.2.4.3 Η θερμοκρασιακή εικόνα του Απριλίου στοιχεία από

http://penteli.meteo.gr/stations/lamia/NOAAYR.TXT

Από το γράφημα 2.2.4.3 διαπιστώνουμε ο Απρίλιος έδωσε πολύ λίγες βροχοπτώσεις. Αξιοσημείωτες ουσιαστικά είναι η 7η Απριλίου με 15.6 mm και λιγότερο η 8η Απριλίου με 3 mm. Συνολικά για όλο τον Απρίλιο έχουμε 19.2 mm βροχής.

2.3 Προτάσεις για μελλοντικές έρευνες 1. Σύγκριση των μετεωρολογικών δεδομένων του 2013 για το κλίμα της Λαμίας με στατιστικά δεδομένα από προηγούμενες χρονιές.

2. Συγκρίνοντας τα δεδομένα του σταθμού με τα δελτία καιρού διαφορετικών προγνωστών μετεωρολόγων για την Λαμία θα είναι δυνατή η μέτρηση αξιοπιστίας-μεροληψίας των προγνωστικών μοντέλων.

Βιβλιογραφία o http://www.davisnet.com/weather/ed/High%20School%20Weather.pdf [προσβάσιμο 14/12/2012]. o http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9C%CE%B5%CF%84%CE%B5%CF%89%CF%81%C E%BF%CE%BB%CE%BF%CE%B3%CE%AF%CE%B1 [προσβάσιμο 18/01/2013]. o http://www.phys.uoa.gr/to-tmima/ergastiria-kai-anagnwstirio/ergasthrio-metewrologias.html [προσβάσιμο 25/01/2013]. o http://penteli.meteo.gr/stations/lamia/NOAAYR.TXT [προσβάσιμο 25/01/2013].