Didattica fenomeni & parametri atmosferici

La strumentazione meteorologica: come renderla affidabile? I dettagli di tutte le sue componenti e la sua storia!

Il nostro scopo: In questo articolo cercheremo di spiegare come effettuare i passi per far diventare la propria postazione computer un vero e proprio osservatorio meteorologico. Tutti gli appassionati del settore, per effettuare delle rilevazioni dalla propria abitazione hanno bisogno di una strumentazione valida che possa risultare a “norma” e regolata da una moltitudine di fattori, talvolta molto dettagliati, che non devono essere trascurati.

Un dato meteo, pertanto, deve risultare attendibile in ogni suo aspetto. Entriamo così nel dettaglio.

L’osservatorio meteorologico: I dati sperimentali che rilevano gli operatori dell’Aeronautica, solitamente, sono sempre gli stessi. La temperatura, l’umidità, direzione/intensità del vento, l’umidità, la quantità di pioggia caduta e la pressione normalizzata a livello del mare. Come alcuni già sanno, l’AM è l’ente preposta alla misurazione dell’aria ed è riconosciuta come la rete meteorologica più importante del nostro Paese.

In Italia la passione per la raccolta dei dati meteorologici è scoppiata gradualmente negli ultimi 10-15 anni. La strumentazione che inizialmente era a disposizione, però, non risultava efficiente come quella odierna. Le misurazioni artigianali della temperatura di un meteo appassionato standard, avvenivano attraverso il semplice utilizzo di un termometro a mercurio e con l’ausilio di una tabella scritta e disegnata a mano dove venivano riportati integralmente i dati delle rilevazioni orarie e si tracciavano, talvolta, dei grafici molto approssimativi e grezzi che ne riportavano il suo andamento. Si trattava di un lavoro egregio che chi aveva questa passione nel cuore si curava di portare avanti e forse ancora oggi, con modalità forse più discontinue, continua a svolgerlo.

Con l’avvento di strumentazioni maggiormente tecnologiche, è partita da subito la caccia al termometro digitale che registrava giornalmente i valori attuali della temperatura attuale, memorizzandone i suoi estremi (massima e minima). Questo fu un importante passo avanti per la rilevazione dei dati.

A seguito di ciò, le maggiori marche di apparecchi elettronici hanno deciso di ampliare la qualità delle strumentazioni finalizzate ad osservare la situazione meteorologica in un determinato punto preso in esame.

Nasce così, la stazione meteorologica completa dei suoi strumenti. Un Termometro, che misura la temperatura dell’aria; un Igrometro (rileva i dati relativi all’umidità dell’aria); un Barometro (misura la pressione normalizzata al livello del suolo); un Pluviometro (attraverso diversi metodi di precisione, segnala la quantità di pioggia caduta in un tempo t , con l’unità di misura in millimetri) e un Anemometro (segnala la direzione e l’intensità di una X raffica di vento in un preciso istante t0).

Di conseguenza il mercato di oggi propone un ingente numero di apparecchiature meteorologiche finalizzate alla rilevazione dei dati del clima su un punto scelto per la loro installazione. Ma è notoriamente possibile avere delle discrepanze,talvolta fondamentali, tra la loro qualità. In questo caso il budget che una persona può avere a disposizione gioca un ruolo determinante.

Una tipologia di stazione meteorologica che può sposare il concetto di “serietà ed affidabilità dei dati rilevati” è sicuramente quella di marca Davis. Essa infatti è munita di tutto l’occorrente per fornire una serie di elementi di misurazione per aprire un vero e proprio osservatorio meteorologico. Oltre agli strumenti che vi abbiamo indicato poc’anzi, vi è inoltre quello che viene notoriamente definito “datalogger”, un chip che va inserito sulla “consolle” che riceve i dati dalla centralina che riesce a metterla in collegamento direttamente con il computer.

In tal modo pertanto, sarà possibile la raccolta dei valori registrati sul proprio apparecchio e memorizzarli nel tempo senza che vengano cancellati o senza che ci sia bisogno di memorizzarli su una tabella scritta a mano come avveniva qualche anno fa. Il costo può variare a seconda dell’inserimento di un rilevatore di intensità dei raggi ultravioletti. Con i rilevatori base, non si scende mai di solito sotto i 600/700 euro a seconda della ditta che propone un acquisto del genere.

La grande affidabilità dei dati di una stazione di tipologia “Davis”, si concentra particolarmente nel rilevamento della temperatura dell’aria. Il sensore che registra continuamente questo valore infatti, è inserito all’interno di uno schermo solare.

Lo schermo solare: Il compito di questa componente fondamentale è finalizzato ad impedire che, la radiazione solare diretta e riflessa, "colpisca" direttamente il sensore campionatore che si trova al suo interno. Si avrà così una stima, più o meno esatta ma esposta comunque a delle incertezze, sulla temperatura espressa in gradi Kelvin o Centigradi dell’aria in un determinato momento. Esso è formato da alcuni “piatti” dai quali il sensore al suo interno deve essere fermamente vicino ma senza toccarli, in quanto si avrebbe un errore maggiore rispetto a quello standard dal quale ne deriva la strumentazione presa in esame. In seguito riportiamo una foto piuttosto indicativa di uno schermo solare e di come un sensore deve essere posizionato al suo interno.

La domanda è: in quanti possono permettersela ? E’ possibile registrare dei dati attendibili anche con un costo più basso? Forse sì, ma sono strettamente necessarie delle modifiche.

Il mercato odierno tende a proporre delle valide alternative rispetto alla marca “Davis”, che al momento lo padroneggia e ne risulta leader a questi livelli. Ditte come “Oregon Scientific” o “Lacrosse” , stanno dando del filo da torcere alla stazione meteorologica Americana.

Ma le discrepanze in termini qualitativi con quest’ultima risultano tuttavia importanti e di difficile trascurabilità. Se da una parte il loro prezzo può essere più contenuto, dall’altra, ad esempio, vi è un sensore che rileva la temperatura è inserito all’interno di un oggetto non valido e che non riesce a dare la stessa affidabilità di uno schermo solare. In seguito vi riportiamo la foto di un sensore standard appartenente alle tiologie più economiche sopra indicate.

La soluzione questo tipo di problema è l’acquisto di un singolo schermo solare di tipo Davis, tuttora in commercio e dove al suo interno non vi sono sensori. Sarà infatti compito di chi avrà acquistato una stazione meteorologica più economica quello di inserirne il sensore all’interno di questo in modo che i dati rilevati possano risultare più precisi rispetto a prima.

Pertanto, con l’assenza di uno schermo solare, sarà impossibile che il sensore esposto all’insolazione o a condizioni di freddo ( -T < t=temperatura < T=+6°C ) possa emanare una rilevazione attendibile.

Riportiamo una misurazione effettuata con un sensore non inserito all’interno di uno schermo solare a confronto con un altro “schermato” di tipo Davis. Come potete osservare, la discrepanza risulta piuttosto cospicua.

Ore 13:00, condizioni di tempo stabile e soleggiato. Temperatura dell’aria, valore stimato e accettato per una strumentazione +25°C
Sensore non schermato: +31,2°C con margine d’errore dt= ±6°C
Sensore schermato: +25,9°C con margine d’errore strumentale dt= ±0,3°C

E’ possibile aggiungere alla base inferiore dello schermo solare, una ventolina alimentata che può migliorare il margine d’errore del rilevatore preso in esame. Ma è noto, come già vi scrivemmo in un altro articolo, che per quanto il margine d’errore relativo possa essere ridotto al minimo, sarà impossibile avere una stima esatta della temperatura dell’aria.

L’installazione: Affinché i dati di una stazione meteorologica possano risultare attendibili, non basta la qualità dell’acquisto, ma anche il suo posizionamento. Sarà ovvio dunque che è prettamente sconsigliato installare una strumentazione simile ai piedi di un balcone, ma vi sono diversi punti maggiormente indicati per farlo come un terrazzo condominiale ( i sensori devono essere posti a più di due metri di altezza dal suolo ) o su manto erboso seppur lontana da agenti esterni che possano influenzarla come un muro.

Conclusione: Non è dunque così difficile costruire un osservatorio meteorologico, ma come vedete è indispensabile che alcuni dettagli vengano curati con grande precisione affinché si possano avere delle misurazioni il più esatte possibile. D’altronde, avere la propria stazione climatologia sempre connessa alla rete e visibile a tutti, potrebbe risultare talvolta una soddisfazione personale e simbolo di grande attaccamento a questa scienza.

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