Instrumentación meteorológica

Los instrumentos meteorológicos (o instrumentos del tiempo ), incluidos los sensores meteorológicos ( sensores del tiempo ), son el equipo que se utiliza para determinar el estado de la atmósfera en un momento dado. Cada ciencia tiene su propio conjunto de equipos de laboratorio. Sin embargo, la meteorología es una ciencia que no utiliza mucho equipo de laboratorio, sino que se basa más en la observación in situ y en equipos de teledetección . En ciencia, una observación, u observable , es una idea abstracta que se puede medir y de la que se pueden obtener datos. La lluvia fue una de las primeras magnitudes que se midieron históricamente. Otras dos variables relacionadas con el tiempo que se miden con precisión son el viento y la humedad. Antes del siglo XV se habían realizado muchos intentos para construir equipos adecuados para medir las variables atmosféricas.

Los primeros dispositivos utilizados para medir fenómenos meteorológicos 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 radares meteorológicos, satélites meteorológicos y perfiladores de viento, que proporcionan un mejor muestreo tanto a nivel regional como global. Los instrumentos de teledetección recogen datos de eventos meteorológicos a cierta distancia del instrumento y, por lo general, los almacenan en su ubicación, transmitiéndolos 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 por toda la dinastía Joseon de Corea del Sur como una herramienta oficial para evaluar los impuestos sobre la tierra en función de la cosecha potencial de un agricultor. En 1450, Leone Battista Alberti desarrolló un anemómetro de placa oscilante, conocido como el primer anemómetro . ^{[ 1 ]} En 1607, Galileo Galilei construyó un termoscopio . En 1643, Evangelista Torricelli inventó el barómetro de mercurio. ^{[ 1 ]} En 1662, Sir Christopher Wren inventó el pluviómetro mecánico de cubeta basculante con autovaciado. En 1714, Gabriel Fahrenheit creó una escala fiable 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 actual escala Celsius . ^{[ 3 ]} En 1783, Horace-Bénédict de Saussure demostró el primer higrómetro de cabello . En 1806, Francis Beaufort introdujo 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.

También se utilizaba para medir la temperatura del aire circundante.

Un termómetro mide la temperatura del aire , o la energía cinética de las moléculas que lo componen. Un barómetro mide la presión atmosférica , o la presión ejercida por el peso de la atmósfera terrestre sobre un lugar determinado. Un anemómetro mide la velocidad y la dirección del viento en el lugar donde está instalado. Un higrómetro mide la humedad relativa en un lugar, que luego se puede usar para calcular el punto de rocío . Las radiosondas miden directamente la mayoría de estas magnitudes, excepto el viento, que se determina rastreando la señal de la radiosonda con una antena o un teodolito . Complementando las radiosondas, la Organización Meteorológica Mundial (OMM) organiza una red de aeronaves que recopilan datos y que también utilizan estos instrumentos para informar sobre las condiciones meteorológicas en sus respectivas ubicaciones. Un cohete sonda , o 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 de 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 en 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 de luz. El principio detrás del globo de techo es un globo con una velocidad de ascenso conocida (qué tan rápido asciende) y determinar cuánto tiempo asciende el globo hasta que desaparece en la nube. La velocidad de ascenso multiplicada 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 los hidrometeoros que caen . Los pluviómetros se utilizan para medir la precipitación que cae en cualquier punto de la masa terrestre de la Tierra.

La teledetección, tal como se utiliza en meteorología, es el concepto de recopilar datos de eventos meteorológicos remotos y, posteriormente, generar información meteorológica. Cada instrumento de teledetección recopila datos sobre la atmósfera desde una ubicación remota y, por lo general, los almacena donde se encuentra el instrumento. Los tipos más comunes de teledetección son el radar , el lidar y los satélites (también 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 nubosidad, así como el viento. El SODAR ( detección y medición de rango sónico ) es un instrumento meteorológico , 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 diferentes alturas sobre el suelo y la estructura termodinámica de la capa inferior de la atmósfera. El radar y el lidar no son pasivos, ya que 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 propósito más general que orbitan la Tierra a diversas altitudes, se han convertido en una herramienta indispensable para estudiar una amplia gama de fenómenos, desde incendios forestales hasta El Niño .

Una estación meteorológica es una instalación equipada con instrumentos y equipos para observar las condiciones atmosféricas con el fin de obtener información para realizar pronósticos meteorológicos y estudiar el tiempo y el clima . Las mediciones incluyen temperatura , presión barométrica , humedad , velocidad y dirección del viento , y cantidad de precipitación . Las mediciones de viento se toman con la menor cantidad de obstáculos posible, mientras que las de temperatura y humedad se mantienen alejadas de la radiación solar directa o insolación . Las observaciones manuales se toman al menos una vez al día, mientras que las 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 ]} Se pueden tomar manualmente, por un observador meteorológico, por computadora mediante el uso de estaciones meteorológicas automatizadas, o en un esquema híbrido que utiliza observadores meteorológicos para complementar la estación meteorológica 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 terrestre, y se utiliza para reducir la presión de una estación a la presión a nivel del mar. Las observaciones de aeropuertos se pueden transmitir a nivel mundial mediante el 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 Programa de Observadores Meteorológicos Ciudadanos (CWOP), o internacionalmente a través del sitio web 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 ]}

• Mesómero
• Globo meteorológico
• Red de sensores inalámbricos