Wilgotność względna: Definicja, pomiar i znaczenie
- Szczegóły
Mianem wilgotności powietrza określa się zawartość pary wodnej w powietrzu. Para wodna w powietrzu pochodzi z parowania zachodzącego ze swobodnych powierzchni wodnych i powierzchni lądowych (gruntu, roślinności...). Ze względu na skomplikowany charakter zależności wilgotności powietrza od temperatury powietrza, stosuje się szereg różnych miar, charakteryzujących wilgotność.
Prężność pary wodnej
Prężnością pary wodnej określa się ciśnienie parcjalne (cząstkowe), wywierane przez parę wodną w powietrzu. Jednostką pomiaru jest hPa (jednostka ciśnienia). Można to wyobrazić sobie jako różnicę ciśnienia w zamkniętej objętości powietrza i bez zmiany jego temperatury przed (p) i po całkowitym usunięciu z tej objętości znajdującej się pary wodnej (p').
Nie można zmieszać dowolnej ilości pary wodnej z dowolną ilością powietrza (tak, jak to można zrobić na przykład ze spirytusem etylowym i wodą, czy azotem i tlenem). Ilość pary wodnej, która znaleźć się może w powietrzu (rozpuścić w powietrzu) zależy od jego temperatury. Im wyższa temperatura, tym więcej pary wodnej może "rozpuścić się" w powietrzu.
Maksymalną ilość pary wodnej, jaką jest w stanie zawierać powietrze w danej temperaturze określa się mianem prężności maksymalnej lub prężnością pary nasyconej, niekiedy prężnością nasycenia i oznacza zazwyczaj symbolem E. Prosty ogląd wartości E w tej tablicy wskazuje że zależność E = f(t) jest silnie nieliniowa (wykładnicza).
Wniosek, jaki można wysnuć z analizy wartości E jako f od t jest taki, że w bardzo niskich temperaturach powietrza już minimalna ilość pary wodnej nasyca powietrze, gdy w wysokich temperaturach do nasycenia powietrza potrzeba bardzo dużo pary wodnej.
Przeczytaj także: Jak rozpoznać twardą wodę?
Prężność pary wodnej, jaka występuje w danej chwili w powietrzu nazywa się prężnością aktualną i oznacza zazwyczaj symbolem e. Prężność aktualna w atmosferze zmienia się stosunkowo powoli; aby wzrosła, musi wzrosnąć również zawartość pary w powietrzu. Proces parowania, który dostarcza pary wodnej do powietrza jest procesem energochłonnym, przez to powolnym.
Wraz ze wzrostem temperatury powietrza wartość E rośnie. Oznacza to, że zmiany temperatury powietrza, przy niezmienionej zawartości pary wodnej w powietrzu (e, prężności aktualnej) muszą pociągać za sobą zmiany wilgotności względnej (f). W przypadku niezmienionej zawartości pary wodnej (e) wzrost temperatury powoduje spadek (zmniejszenie się) wilgotności względnej.
W przypadku spadku temperatury powietrza następuje wzrost wilgotności powietrza; ale do pewnych granic. Od chwili, gdy powietrze osiągnęło temperaturę punktu rosy i temperatura powietrza dalej powoli spada, cały czas wilgotność względna ma wartość 100% i temperatura punktu rosy tego powietrza jest równa jego temperaturze.
Punkt rosy
Dowiedziałem się już z wielu źródeł meteo, jak można samemu wyznaczyć punkt rosy -czyli temperaturę powietrza w której wystąpi rosa. Ten sposób jest obarczonym pewnym błędem wielkości do 1'C. W profesjonalnych metodach wyznaczania punktu rosy stosuje się zaawansowane przyrządy pomiarowe i skomplikowane wzory.
Znając temperaturę powietrza t, w której zmierzono wilgotność względną f, można z tablic wartości prężności maksymalnej E w funkcji temperatury znaleźć odpowiadającą danej temperaturze wartość E(t) . W temperaturze 15°C odczytano wartość wilgotności względnej równą ~65%. Dla temperatury +15°C znajdujemy wartość E (patrz np. tabela w załączniku) - jest to 17.05 hPa. "Procenty" wilgotności zamieniamy na liczbę dziesiętną (65% = 65/100 = 0.65).
Przeczytaj także: Poradnik: Lokalizacja i wymiana filtra powietrza Dacia 1.4
Temperaturę punktu rosy (td) znajdziemy w tablicy z załącznika, odszukując temperaturę, przy której prężność maksymalna E będzie równa prężności aktualnej e, czyli 11.1 hPa.
Wykorzystanie danych ICM
Pobieranie prognoz z ICM (Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego) możliwe jest poprzez API (obecnie w fazie testów). Stare meteorogramy są dostępne w ten sam sposób, jak bieżące (o ile zostały wygenerowane). Należy tylko zmienić lub dopisać datę w adresie danego meteorogramu. Jest to pole &fdate=yyyymmddhh gdzie yyyy to rok, mm miesiąc, dd dzień, hh godzina startu prognozy. Numer id pozwala określić położenie, któremu odpowiada meteogram. Meteorogramy są przechowywane przez około 6 miesięcy. Starsze są niedostępne.
Wyniki prezentowane w serwisie meteo.pl są prognozami i mogą różnić się od warunków pogodowych, jakie miały miejsce w rzeczywistości. Model UM liczony jest 4 razy na dobę dla warunków początkowych z godz. 00, 06, 12 i 18 (według czasu UTC ). Prognozy pojawiają się na stronie po ok. 4.5 godz. Aktualizacje modelu WRF mają miejsce 2 razy na dobę dla warunków początkowych z godz. 00 i 12 UTC. Zwizualizowane wyniki obliczeń są dostępne na stronie po ok. 6,5 godzinach od czasu startu prognozy. Start prognozy następuje o godzinach 03 i 15 UTC.
Na górnej osi podany jest czas lokalny (CEST 1 lub CET 2), a na dolnej czas uniwersalny (UTC3 ). Różnica między czasami wynosi dwie godziny w okresie obowiązywania czasu letniego i jedną godzinę w okresie obowiązywania czasu zimowego. W prognozie uwzględniona jest wysokość npm. Jednak nie jest to wartość rzeczywista, ale taka, która wynika z topografii modelu. Na meteogramie można ją znaleźć w prawym górnym rogu.
Ciśnienie przedstawione na meteorogramach jest ciśnieniem zredukowanym do poziomu morza.
Przeczytaj także: Woda destylowana: charakterystyka
Modele meteorologiczne ICM
Najbardziej widoczną, już na pierwszy rzut oka, różnicą między modelami jest krok siatki (ten parametr jest wymieniony, gdy decydujemy który model wybieramy UM 1,5km, UM 4km, WRF 3,4km). Różnica ilości poziomów obliczeniowych, UM 70 natomiast WRF 48, jest istotna dla diagnozy i prognozy pionowej struktury temperatury i wilgotności atmosfery. Większa liczba poziomów obliczeniowych skutkuje lepszą prognozą rodzajów chmur, ich grubością, zasięgiem pionowym i lepszym punktem wyjścia do prognozy opadu.
Każdy z modeli nieco inaczej parametryzuje ( przybliża ) różne zjawiska fizyczne takie jak: transfer promieniowania, tworzenie się chmur i opadów itd. Modele mają też różną charakterystykę podłoża (inna siatka i inne klasy podłoża) oraz zasilane są danymi z różnych modeli globalnych, co czasami ma wpływ na wynik ostatecznej prognozy.
Modele meteorologiczne dla obszarów lokalnych, jak Polska czy Europa, wymagają dostarczenia danych początkowych stanu atmosfery i danych brzegowych. Źródłem tych danych są modele globalne, czyli liczące prognozę pogody na całej kuli ziemskiej. Dla modelu UM dane dostarcza globalny model UM liczony w MetOffice w Wielkiej Brytanii. Natomiast modele WRF jest zasilany modelem GFS liczonym w NCEP w USA. Dane obserwacyjne pochodzą od służb meteorologicznych prowadzących pomiary na obszarach swoich państw, jak również gromadzące dane satelitarne i z morza.
Systemy monitoringu temperatury i wilgotności
Store-Logger to system oparty o bezprzewodowe energooszczędne czujniki pomiarowe oraz oprogramowanie dla urządzenia Android. Zainstalowana na telefonie bądź tablecie prowadzi wymianę danych z czujnikami pomiarowymi i generuje raport z sesji magazynowania. Czteropunktowy pomiar temperatury z transmisją wyników przez sieć WiFi albo mobilny Internet znajduje zastosowanie zarówno w przemyśle jak i w magazynach.
Mushroom Commander zapewnia pełne sterowanie mikroklimatem w pomieszczeniach uprawy pieczarek na podstawie danych zebranych w eksploatacji sterowników uprawowych w kilkuset farmach produkujących pieczarki w Polsce. Stosowane są czujniki mierzące: temperaturę i wilgotność względną powietrza, temperatury podłoża i stężenie CO2, a także pomiaru nadciśnienia hali.
Dane pomiarowe wysyłane przez czujniki są odbierane przez centralny serwer LBX, a wyniki zapisywane w pamięci masowej. Baza danych pomiarów może być udostępniona aplikacjom klienckim. System sygnalizuje alarm w przypadku przekroczenia zdefiniowanego progu mierzonych poziomów temperatury i wilgotności. Czujniki systemu łączą sie z centralnym rejestratorem przez sieć WiFi.
tags: #wilgotność #względna #icm #definicja
