#ифа_лаборатории
Изучение
атмосферной турбулентности является одним из ключевых направлений исследований Института физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН. В 50–70 гг. прошлого века был поставлен
ряд экспериментов по изучению турбулентности в приземном слое атмосферы, которые
стали основой современной теории турбулентности.
В настоящее время
данные натурных измерений активно используются для разработки новых более точных
параметризаций подсеточных процессов в численных моделях циркуляции атмосферы.
😖 Многоточечные измерения компонент скорости ветра и температуры — один из популярных современных методов исследования субмезомасштабных структур атмосферного пограничного слоя (АПС). Значительный опыт многоточечных наблюдений накоплен в течении
60 лет на базе ИФА РАН в Цимлянске.
⏳ С 2012 по 2022 года сотрудниками
Радиоакустической лаборатории (РАЛ) ИФА РАН на базе в Цимлянске проводились
эксперименты по многоточечному измерению направления ветра и температуры.
🚩Для измерений использовались 12 флюгеров с пространственным шагом от 1 до 50 м, закрепленных на вершинах двухметровых штанг. В 2018 и 2019 гг. на некоторых штангах помимо флюгеров были установлены малоинерционные термометры. В качестве калибровки термометров и флюгеров использовался акустический анемометр.
Многоточечные измерения направления ветра позволяют оценить
размеры и форму вертикальных вихрей (к ним относятся торнадо и «пыльные дьяволы») по величине пространственных радиусов корреляции. Кроме того, они позволяют увидеть, как распределены в пространстве
области с различными направлениями ветра, что также непосредственно связано с размерами вихрей.
🧾 Основные выводы проведённых экспериментов представлены в работах
[1], [2]. 📍 В полевом сезоне 2023 - 2024 года в Республике Калмыкия была опробована
новая система регистрации для изучения мезо- и субмезомасштабных процессов в пограничном атмосферном слое. Ранее все датчики измерительного комплекса были связаны с системой регистрации по проводам, что существенно ограничивало масштаб измерительной площадки, до нескольких сотен метров. Для новых экспериментов было изготовлено 10 автономных метеостанций, каждая из которых регистрировала направление ветра (флюгер на датчике угла MAB22A), скорость ветра (датчик Wind Sensor Rev. P компании Мodern Device), температуру и влажность (датчик DHT22). Контроллером в метеостанции послужила плата Arduino Nano. Метеостанции устанавливались в линию вдоль направления "север - юг". Расстояние между соседними комплексами составляло 500 м, что позволило охватить участок шириной 4,5 км. Данные со всех датчиков в текстовом формате записываются на карту памяти microSD один раз в секунду. Текущие дата и время, показания всех датчиков и напряжение на аккумуляторе в реальном времени выводятся на небольшой OLED дисплей, что облегчает контроль работы каждой станции.
✅ Автономность и относительная дешевизна метеостанций позволяет использовать их для изучения воздушных потоков в горах, прибрежных зонах и на равнинах; сопутствующих измерений при изучении атмосферной турбулентности; проверки результатов компьютерного моделирования.
Рис. 1. Метеостанция в точке измерений.
Рис. 2. Блок сбора данных
Рис. 3. Сверка и калибровка метеостанций в полевых условиях
