Метеорология: Высота облаков

[Александр Вольф]

Вопрос является полуоффтопиком для данной темы, но все же: Как можно выяснить высоту облаков (кучевых, перистых, серебристых, etc)? Понятное дело, что самые точные данные дадут прямые измерения, но с ними сложности. Может существуют общепринятые методики измерения высот облаков в метеорологии?

[Podarok]

Если знать скорость ветра, то можно довольно просто посчитать. Астролябией  В прогнозе погоды бывает указывают еще.

[Александр Вольф]

Ой-ли... скорость ветра у поверхности не та же самая, что и по всей тропосфере...

[Podarok]

Да и направление разное, но что теперь делать? Может каким лазерным дальномером? А зачем это вообще нужно, если не секрет?

[Александр Вольф]

В разных справочниках и изданиях высота облаков указана разная - меня это нозит - хочу сам померить на каких высотах они натурально находятся. Кроме того, интересен сам метод определения (физический или геометрический - на вскидку, что приходит в голову). Ну и третья причина: этими же методами скорее всего можно определить расстояние (высоты в крайнем случае) до всех атмосферных образований, как то метеоры к примеру

[Podarok]

Можно с помошником, ну или самому быстро бегать  , измерить уголы между землей и облаком в двух разных точках и расстояние между этими точками и будет два угла и сторона в треугольнике.

[Stepa]

Высоту до облаков можно лазерным дальномером определить. Или радаром. В метеорологии лидары применяются - сложный лазерный дальномер  со схемой, позволяющей фиксировать время и амплитуду прихода ответных импульсов.

Если мне не изменяет память, армейский лазерный дальномер, установленный на танках, штуковинах типа МТ-ЛБ (пункт артиллерийского управления) имеет дальность 8000 м.
Точнее, если закрыть приемное устройство, аппарат покажет 8000 м. ;-)

Чтобы в любительских условиях соорудить такой дальномер, надо телескоп оборудовать узкополосным приемником лазерного излучения (взять быстрый ФЭУ в недокале и узкополосный фильтр); в качестве передатчика взять одиночную параболу 100-200 мм, в фокусе которой размесить лазер. Остается выверить параллельность оптических осей и смастерить несложную схему (на современной элементной базе это легко), позволяющую подводить ток к лазеру по необходимому закону и считывать с приемника амплитуду.
ПП лазер для схемы является диодом с прямым падением 2,5 В.
Дальше - широкий простор для творчества - отрабатывая считывание сериями, мы получаем лидар - прибор оценки прозрачности атмосферы. Более простой вариант - замодулировать лазерные импульсы некоторой частотой, которую потом ловить в приеме схемой ФАПЧ, и просто измерять расстояние по времени в петле.
Прикрутим буфер быстрой статической памяти и 12бит АЦП - получим еще более забавный прибор.
На современной элементной базе это корпусов 5 микросхем и минимум навески. Если совсем будет невмоготу, можно Si-ФЭУ прикрутить (лавинный фотодиод). Дороговатый, но зато питается 50В вместо 600В ФЭУ.

P.S. Скорее всего в армейском дальномере применен CO2 лазер с длиной волны 10 мкм (ближний ИК-диапазон) и твердотельный приемник на базе антимонада индия InSb. Там фильтрация не нужна - InSb чувствителен к только к ИК. 

[feraj]

Ой-ли... скорость ветра у поверхности не та же самая, что и по всей тропосфере...

Скорость облаков можно довольно точно определить по скорости движения их теней на поверхности земли.

[egorC]

В метеорологиии, в повседневных наблюдениях высоты облаков не определяются. Определяется нижняя граница облаков. С помощью прибора ИВО (Измеритель высоты облаков) - состоит из импульной лампы и фотоприемника. Работает до высоты 5 км. Можно еще посчитатать нижнюю границу облакообразования по температуре и влажности воздуха.

h = 122*(t⁰C - t_dbC)

t⁰C - температура воздуха

t_dbC - точка росы (температура насыщения воздуха паром)

Егор.

   

[Александр Вольф]

h = 122*(t⁰C - t_dbC)

А что это за коэффициент - 122? Откуда он получился?

[egorC]

h = 122*(t⁰C - t_dbC)

А что это за коэффициент - 122? Откуда он получился?

122 - высота облакообразования в метрах, при дефиците точки росы в 1⁰C (t⁰C - tdb⁰C). Принят из условия, что заметное сгущение водяного пара наступает при относительной влажности 80%.

Егор

[pterodaktil]

смотрю на сайте Weather Undeground

7 °C
Облачно
Температура с учетом ветра:    7 °C
Влажность:    70%
Точка Росы:    2 °C
Ветер:    5 км/ч from the ENE
Порыв Ветра:    5 км/ч
Давление:    987.0 гПа (Ровное)
Видимость:    10.0 километров
УФ:    0.0 out of 16
Облачность:    
Облачно 731 m
(Над землей (AGL))
Над уровнем моря:    177 m

Из формулы получается, что высота 122*(7-2)= 610 м. А на сайте показывает 731. 120  метров - огромная невязка...

[Бородатый Кабан]

смотрю на сайте Weather Undeground

Ну дык под землёй-то другие законы работают...

[Formator]

Высоту до облаков можно лазерным дальномером определить. Или радаром. В метеорологии лидары применяются - сложный лазерный дальномер  со схемой, позволяющей фиксировать время и амплитуду прихода ответных импульсов.

Если мне не изменяет память, армейский лазерный дальномер, установленный на танках, штуковинах типа МТ-ЛБ (пункт артиллерийского управления) имеет дальность 8000 м.
Точнее, если закрыть приемное устройство, аппарат покажет 8000 м. ;-)

Прикрутим буфер быстрой статической памяти и 12бит АЦП - получим еще более забавный прибор.
На современной элементной базе это корпусов 5 микросхем и минимум навески. Если совсем будет невмоготу, можно Si-ФЭУ прикрутить (лавинный фотодиод). Дороговатый, но зато питается 50В вместо 600В ФЭУ.

P.S. Скорее всего в армейском дальномере применен CO2 лазер с длиной волны 10 мкм (ближний ИК-диапазон) и твердотельный приемник на базе антимонада индия InSb. Там фильтрация не нужна - InSb чувствителен к только к ИК. 

Зачет! Читал испытывая просто эстетическое наслаждение. Без иронии, в самом деле.
Если по существу, измерять высоту перистых облаков - надо ли? Летящие перья после чистого неба - предвестники фронта. Сначала перистые, потом слоистые, слоисто - кучевые, потом кучево-дождевые и кучево-грозовые (летом) - и вот, через пару дней после перистых, вы уже под зонтом. Нижняя граница кучево-дождевых как правило лохматая - от 500 до 1000 (с вариантами. Бывало из дождя вываливаешься на высоте 200 м), верхняя - непредсказуема. Как-то в прошлой жизни шли на 9100 с прогнозом верхней границы 7500, так всего через полтора часа при подходе к фронту стало ясно, что практического потолка нам не хватит. Но красота - просто запредельная! Летом внутримассовая кучевка развивается прямо на глазах с нижней границей 800 - 1200 м, если к 14.00 - 16.00 посинеет, скорее всего получим дождик, к ночи - ясное небо. Сорри за лирику и оффтоп, навеяло....

[juseppe]

В разных справочниках и изданиях высота облаков указана разная - меня это нозит - хочу сам померить на каких высотах они натурально находятся. Кроме того, интересен сам метод определения (физический или геометрический - на вскидку, что приходит в голову). Ну и третья причина: этими же методами скорее всего можно определить расстояние (высоты в крайнем случае) до всех атмосферных образований, как то метеоры к примеру

Самый простой и довольно точный - фототригонометрия. Правда, подготовиться надо. Установить два фотоаппарата с разносом в пару сот метров, выставить их в одном направлении (хоть бы и ночью, по Луне), и синхронно ( спомощником) щёлкнуть. Затем - элементарно. Раньше так и метеоры "пасли". А теперь метеоры радиолокаторами щупают.