Los instrumentos meteorológicos (o instrumentos meteorológicos ), incluidos los sensores meteorológicos ( sensores meteorológicos ), son el equipo que se utiliza para encontrar el estado de la atmósfera en un momento dado. Cada ciencia tiene sus propios conjuntos únicos de equipos de laboratorio. La meteorología, sin embargo, es una ciencia que no utiliza mucho equipo de laboratorio, sino que se basa más en la observación in situ y el equipo de teledetección . En ciencia, una observación, u observable , es una idea abstracta que se puede medir y para la que se pueden tomar datos. La lluvia fue una de las primeras cantidades que se midieron históricamente. Otras dos variables relacionadas con el clima que se miden con precisión son el viento y la humedad. Antes del siglo XV se habían hecho muchos intentos de construir equipos adecuados para medir las variables atmosféricas.
Los instrumentos utilizados para medir los fenómenos meteorológicos a mediados del siglo XX fueron el pluviómetro, el anemómetro y el higrómetro. En el siglo XVII se desarrollaron el barómetro y el termómetro de Galileo, mientras que en el siglo XVIII se desarrolló el termómetro con las escalas Fahrenheit y Celsius. En el siglo XX se desarrollaron nuevas herramientas de teledetección, como los radares meteorológicos, los satélites meteorológicos y los perfiladores de viento, que proporcionan un mejor muestreo tanto a nivel regional como global. Los instrumentos de teledetección recopilan datos de los fenómenos meteorológicos a cierta distancia del instrumento y, por lo general, almacenan los datos en el lugar donde se encuentra el instrumento y, a menudo, los transmiten a intervalos definidos a centros de datos centrales.
En 1441, el hijo del rey Sejong , el príncipe Munjong , inventó el primer pluviómetro estandarizado. Estos se enviaron a lo largo de la dinastía Joseon de Corea del Sur como una herramienta oficial para evaluar los impuestos a la tierra en función de la cosecha potencial de un agricultor. En 1450, Leone Battista Alberti desarrolló un anemómetro de placa oscilante, y es conocido como el primer anemómetro . [1] En 1607, Galileo Galilei construyó un termoscopio . En 1643, Evangelista Torricelli inventa el barómetro de mercurio. [1] En 1662, Sir Christopher Wren inventó el pluviómetro mecánico, autovaciante y de cubeta basculante. En 1714, Gabriel Fahrenheit creó una escala confiable para medir la temperatura con un termómetro de mercurio. [2] En 1742, Anders Celsius , un astrónomo sueco, propuso la escala de temperatura "centígrada", predecesora de la escala Celsius actual . [3] En 1783, Horace-Bénédict de Saussure demostró el primer higrómetro de cabello . En 1806, Francis Beaufort presentó su sistema para clasificar las velocidades del viento . [4] El lanzamiento en abril de 1960 del primer satélite meteorológico exitoso, TIROS-1 , marcó el comienzo de la era en la que la información meteorológica estuvo disponible a nivel mundial.
Esto también se utilizó para medir la temperatura del aire circundante.
Un termómetro mide la temperatura del aire , o la energía cinética de las moléculas dentro del aire. Un barómetro mide la presión atmosférica , o la presión ejercida por el peso de la atmósfera de la Tierra sobre un lugar determinado. Un anemómetro mide la velocidad del viento y la dirección desde la que sopla el viento en el sitio donde está montado. Un higrómetro mide la humedad relativa en un lugar, que luego se puede utilizar para calcular el punto de rocío . Las radiosondas miden directamente la mayoría de estas cantidades, excepto el viento, que se determina rastreando la señal de la radiosonda con una antena o teodolito . Como complemento a las radiosondas, la Organización Meteorológica Mundial (OMM) organiza una red de recopilación de datos de aeronaves , que también utiliza estos instrumentos para informar sobre las condiciones meteorológicas en sus respectivas ubicaciones. Un cohete sonda o cohete sonda , a veces llamado cohete de investigación, es un cohete portador de instrumentos diseñado para tomar mediciones y realizar experimentos científicos durante su vuelo suborbital.
Un piranómetro es un tipo de actinómetro que se utiliza para medir la irradiancia solar de banda ancha en una superficie plana y es un sensor diseñado para medir la densidad del flujo de radiación solar (en vatios por metro cuadrado) desde un campo de visión de 180 grados. Un ceilómetro es un dispositivo que utiliza un láser u otra fuente de luz para determinar la altura de la base de una nube. Los ceilómetros también se pueden utilizar para medir la concentración de aerosoles dentro de la atmósfera. Los meteorólogos utilizan un globo de techo para determinar la altura de la base de las nubes sobre el nivel del suelo durante las horas del día. El principio detrás del globo de techo es un globo con una velocidad de ascenso conocida (qué tan rápido sube) y determinar cuánto tiempo se eleva el globo hasta que desaparece en la nube. La velocidad de ascenso por el tiempo de ascenso da como resultado la altura del techo. Un disdrómetro es un instrumento que se utiliza para medir la distribución del tamaño de las gotas y la velocidad de caída de los hidrometeoros . Los pluviómetros se utilizan para medir la precipitación que cae en cualquier punto de la masa continental de la Tierra.
La teledetección, tal como se utiliza en meteorología, es el concepto de recopilar datos de eventos meteorológicos remotos y, posteriormente, producir información meteorológica. Cada instrumento de teledetección recopila datos sobre la atmósfera desde una ubicación remota y, por lo general, almacena los datos donde se encuentra el instrumento. Los tipos más comunes de teledetección son el radar , el lidar y los satélites (también la fotogrametría ). Los principales usos del radar son recopilar información sobre la cobertura y las características de la precipitación y el viento. Los satélites se utilizan principalmente para determinar la cobertura de nubes, así como el viento. SODAR (Sonic Detection And Ranging ) es un instrumento meteorológico como una forma de perfilador de viento, que mide la dispersión de las ondas sonoras por la turbulencia atmosférica. Los sistemas SODAR se utilizan para medir la velocidad del viento a varias alturas sobre el suelo y la estructura termodinámica de la capa inferior de la atmósfera. El radar y el lidar no son pasivos porque ambos utilizan radiación electromagnética para iluminar una porción específica de la atmósfera. [5] Los satélites meteorológicos, junto con los satélites de observación de la Tierra de uso más general que giran alrededor de ella a distintas altitudes, se han convertido en una herramienta indispensable para estudiar una amplia gama de fenómenos, desde los incendios forestales hasta El Niño .
Una estación meteorológica es una instalación con instrumentos y equipos para realizar observaciones de las condiciones atmosféricas con el fin de proporcionar información para realizar pronósticos meteorológicos y estudiar el tiempo y el clima . Las mediciones tomadas incluyen temperatura , presión barométrica , humedad , velocidad del viento , dirección del viento y cantidades de precipitación . Las mediciones del viento se toman lo más libres posible de otras obstrucciones, mientras que las mediciones de temperatura y humedad se mantienen alejadas de la radiación solar directa o la insolación . Las observaciones manuales se toman al menos una vez al día, mientras que las observaciones automatizadas se toman al menos una vez por hora.
Las observaciones meteorológicas de superficie son los datos fundamentales que se utilizan por razones de seguridad y climatológicas para pronosticar el tiempo y emitir alertas en todo el mundo. [6] Pueden ser tomadas manualmente, por un observador meteorológico, por computadora mediante el uso de estaciones meteorológicas automatizadas o en un esquema híbrido utilizando observadores meteorológicos para aumentar la estación meteorológica que de otro modo estaría automatizada. La OACI define la Atmósfera Estándar Internacional , que es el modelo de la variación estándar de la presión, la temperatura, la densidad y la viscosidad con la altitud en la atmósfera de la Tierra, y se utiliza para reducir la presión de una estación a la presión del nivel del mar. Las observaciones de los aeropuertos se pueden transmitir a todo el mundo mediante el uso del código de observación METAR . Las estaciones meteorológicas personales que toman observaciones automatizadas pueden transmitir sus datos a la mesonet de los Estados Unidos mediante el uso del Programa de Observadores Meteorológicos Ciudadanos (CWOP), o internacionalmente a través del sitio de Internet Weather Underground . [7] Tradicionalmente, se utiliza un promedio de treinta años de las observaciones meteorológicas de una ubicación para determinar el clima de la estación. [8]