우량계

Rain gauge
표준 NOAA 우량계

우량계(udometer, pluvia metior, pluviometer, ombrometer, hyetometer라고도 함)는 기상학자 및 수문학자들이 일정 [1]기간 동안 미리 정의된 지역에 걸쳐 액체 강수량을 수집하고 측정하기 위해 사용하는 기구입니다.단위 면적에 걸쳐 발생하는 강수 깊이(일반적으로 mm)를 측정하여 강우량을 측정하는 데 사용됩니다.

역사

최초의 알려진 강우 기록은 기원전 [citation needed]500년경에 고대 그리스에 의해 기록되었다.

인도에 사는 사람들은 기원전 400년에 강우량을 기록하기 시작했다. 이 수치는 예상 성장과 관련이 있다.예를 들어 마가다에서 사용되는 Arthashastra에서는 곡물 생산에 대한 정확한 기준이 설정되었다.각 국고에는 과세 목적으로 [3]토지를 분류하기 위한 측우기가 설치되었다.1247년, 송나라 수학자이자 발명가인 진 주샤오는 비, 눈 측정, 그리고 다른 형태의 기상 [4][5]자료를 참조하기 위해 톈치 분지 비와 눈 측정기를 발명했습니다.

1441년, 척구기는 조선 세종대왕 때 최초로 표준화된 [6][7][8]측우기로 발명되었다.1662년 크리스토퍼 렌은 로버트 [6]후크와 협력하여 영국에서 최초의 기울기 버킷 우량계를 만들었다.Hooke는 또한 1695년 내내 측정을 하는 깔때기가 있는 수동 게이지를 설계했다.

1677년부터 1694년까지 15년 동안 체계적인 강우 측정을 한 최초의 사람은 리처드 타운엘리였고, 그의 기록을 왕립학회 철학적 거래에 발표했다.타운엘리는 다른 지역의 [9]강우량을 비교하기 위해 더 많은 측정을 요구했지만, 윌리엄 더햄만이 타운엘리의 도전을 받아들인 것으로 보인다.그들은 1697년부터 1704년까지 [10]에식스의 타운리 공원과 업민스터에 대한 강수량 측정치를 공동으로 발표했다.

자연학자 길버트 화이트는 온도, 바람, 기압, 강우량, 구름을 기록하면서 59년 동안 규칙적이고 꼼꼼하게 측정했던 매제 토마스 바커였지만, 1779년부터 1786년까지의 평균 강우량을 측정했습니다.그의 기상 기록은 18세기 영국 기후에 대한 지식을 얻을 수 있는 귀중한 자료이다.그는 평균 강우량이 해마다 크게 달라지고 눈에 띄는 패턴도 거의 없다는 것을 [11]입증할 수 있었다.

전국 커버리지 및 최신 게이지

1900년의 Symons

기상학자 조지 제임스 사이먼스는 1860년에 처음으로 연간 영국 강우량을 발표했다.이 선구적인 작업에는 잉글랜드와 웨일스의 168개 육상 관측소의 강우 기록이 포함되어 있습니다.그는 1863년 영국기상학회 평의회에 선출되었고 영국 제도 내의 강우량을 조사하는 것을 그의 일생의 일로 삼았다.그는 분석을 위해 자신에게 반환된 데이터를 수집하는 자발적인 관찰자 네트워크를 구축했다.그는 이 노력에 매우 성공하여 1866년까지 강우량 분포를 공정하게 나타내는 결과를 보여줄 수 있었고, 그가 1899년 편집하기 위해 살았던 영국 강우량의 마지막 권에는 3,528개의 관측소 수치가 포함될 때까지 기록기의 수는 점차 증가했습니다 - 잉글랜드와 웨일즈에서 2,894개, 스코틀라에서 446개.nd, 그리고 아일랜드에서는 188.그는 또한 100년 이상 전의 오래된 강우 기록도 수집했다.1870년에 그는 1725년부터 시작된 영국 제도의 강우량 기록을 작성했다.

관측자 수가 계속 증가함에 따라 게이지의 표준화가 필요하게 되었다.시몬스는 자신의 정원에서 새로운 게이지로 실험을 시작했다.그는 크기, 모양, 높이가 다양한 여러 가지 모형들을 시도했다.1863년 그는 윌트셔 주 칼네에서 온 마이클 포스터 워드 대령과 협력하기 시작했고, 그는 더 광범위한 조사를 맡았다.워드와 영국 주변의 다양한 사람들을 포함시킴으로써, 조사는 1890년까지 계속되었다.그 실험은 계획, 실행, 그리고 결론 도출에 있어서 주목할 만했다.이러한 실험의 결과는 오늘날에도 영국 기상청이 사용하고 있는 잘 알려진 표준 게이지의 점진적인 채택으로 이어졌습니다. 즉, 5인치 깔때기는 땅으로부터 1피트 높이에 놋쇠 테두리가 있는 구리입니다.[12]

대부분의 최신 우량계는 일반적으로 특정 기간 동안 수집된 높이에서 밀리미터 단위로 강수량을 측정하며, 이는 평방미터당 리터에 해당한다.이전에는 비가 인치 또는 포인트로 기록되었으며, 여기서 1포인트는 0.254mm [13]또는 0.01인치에 해당합니다.

레인 게이지의 양은 수동으로 읽거나 자동 기상 관측소(AWS)로 읽습니다.판독 빈도는 수집 기관의 요건에 따라 달라집니다.일부 국가는 인구밀도가 낮은 지역에 대한 강수량 데이터(및 기타 유형의 날씨)를 얻기 위해 유료 기상 관측자를 자원봉사자 네트워크로 보충할 것이다.

대부분의 경우 강수량은 유지되지 않지만 일부 관측소는 테스트를 위해 강우 및 강설량을 제출하여 오염물질 수준을 파악한다.

우량계에는 한계가 있다.열대성 사이클론에서 비 데이터를 수집하려는 시도는 바람이 극단적으로 불기 때문에 거의 불가능하고 신뢰할 수 없다(설령 장비가 살아남는다 해도).또한, 우량계는 국지적인 지역의 강우량만을 나타내고 있습니다.거의 모든 게이지에서 액체 방울은 수집 장치의 측면이나 깔때기에 부착되어 양이 매우 과소평가되고 0.01인치 또는 0.25mm의 물방울은 "추적"으로 기록될 수 있습니다.

또 다른 문제는 온도가 영하에 가깝거나 그 이하인 경우입니다.깔때기에 비가 내리고 게이지에 얼음이나 눈이 쌓여서 다음 비를 막을 수 있습니다.이를 완화하기 위해 게이지에 자동 전기 히터를 장착하여 습기 채집 표면과 센서를 약간 동결 이상으로 유지할 수 있습니다.

우량계는 건물, 나무, 기타 비를 막을 장애물이 없는 탁 트인 장소에 설치되어야 한다.이는 또한 비가 온 후 건물 지붕이나 나뭇잎에 고인 물이 우량계로 흘러들어 부정확한 판독을 초래하는 것을 방지하기 위함이다.

종류들

자가 기록식 우량계(내부)

레인 게이지의 유형에는 눈금이 있는 실린더, 계량 게이지, 팁 버킷 게이지, 단순 매립형 피트 수집기가 포함됩니다.비 데이터를 수집하면서 각각의 유형에는 장단점이 있습니다.

미국 표준 우량계

20세기 초에 개발된 표준 미국 국립 기상국 레인 게이지는 8인치(203.2mm)의 깔때기로 구성되어 있으며, 직경 2.525인치(64.1mm)의 실린더로 배출되며, 이 깔때기는 직경 8인치, 높이 20인치(508mm)의 대형 컨테이너 안에 들어간다.눈금이 매겨진 내부 실린더에 빗물이 넘치면 더 큰 외부 컨테이너가 빗물을 받게 됩니다.측정이 이루어지면, 작은 눈금의 실린더 내의 물의 높이가 측정되고, 큰 용기 내의 과도한 오버플로우를 다른 눈금의 실린더에 조심스럽게 부어 총 강우량을 산출합니다.데이터를 변경할 수 있는 누출을 방지하기 위해 원뿔형 미터를 사용하는 경우가 있습니다.미터법을 사용하는 위치의 실린더는 보통 mm 단위로 표시되며 최대 250mm(9.8인치)의 강우량을 측정합니다.실린더의 각 수평선은 0.5밀리미터(0.02인치)입니다.영국식 단위를 사용하는 영역에서 각 수평선은 0.01인치를 나타냅니다.

강도계

강도계(1921년)

강우량계(또는 Jardi의 강우량계)는 특정 시간 간격의 평균 강우량을 측정하는 도구입니다.그것은 처음에는 카탈로니아의 강우 상태를 기록하기 위해 고안되었지만, 결국 [14]전 세계로 퍼져나갔다.

피드백의 원리를 채용하고 있습니다.유입된 물은 부표를 위로 밀어 올려 낮은 "원추형 바늘"이 용기 안으로 유입되는 양의 물을 통과시키도록 만듭니다. 이렇게 하면...바늘은 드럼에 매 순간 흐르는 물의 양을 평방미터당 mm 단위로 기록합니다.

일정한 속도로 회전하는 회전 드럼으로 구성되며, 이 드럼은 눈금이 매겨진 골판지를 끌어당깁니다. 골판지는 가로축에 시간이 있고, Y축은 비가 내리는 거리(mm)를 나타냅니다.이 높이는 부표에 의해 움직이는 수직으로 움직이는 펜으로 기록되며, 종이에 시간에 따른 강우량을 표시합니다.각 판지는 보통 하루 동안 사용됩니다.

비가 내리면 깔때기에 의해 모아진 물이 용기 안으로 떨어져 펜팔을 수직축으로 상승시키는 부표를 들어 올리고, 그에 따라 골판지에 표시를 한다.강우량이 변하지 않으면 용기 내 수위는 일정하게 유지되며 드럼이 회전하는 동안 펜의 표시는 떨어진 물의 양에 비례하여 거의 수평선이 된다.펜이 기록 용지의 상단 가장자리에 닿으면 부표가 "탱크 높이"에 있어 조절 구멍, 즉 기기가 기록할 수 있는 최대 흐름인 원추형 바늘 끝을 벗어나게 됩니다.비가 갑자기 감소하여 용기(비어남)가 부표를 빠르게 내리면, 비가 그치면 기록된 골판지 바닥에 도달할 수 있는 가파른 경사선에 해당합니다.

강우계는 특히 홍콩과 [14][15]같은 세계의 많은 다른 곳들과 별개로 바르셀로나(95년)에서 수년간 강수량을 기록할 수 있게 했다.

강수량 측정기

저울식 강우계는 저울통으로 구성되며, 저울통은 질량을 기록한다.일부 모델은 회전 드럼의 펜을 사용하거나 데이터 [7]로거에 부착된 진동 와이어를 사용하여 질량을 측정합니다.이런 유형의 계량기는 양동이에 비해 강우량을 과소평가하지 않고 비, 우박, 눈을 포함한 다른 형태의 강수량을 측정할 수 있다는 장점이 있다.그러나 이러한 게이지는 기울어진 버킷 게이지보다 더 비싸고 유지보수가 더 많이 필요합니다.

계량식 기록 게이지에는 해당 장소의 대기에 포함된 화학 물질의 수를 측정하는 장치도 포함될 수 있습니다.이것은 대기로 방출되는 온실가스의 영향과 산성비의 수준에 미치는 영향을 연구하는 과학자들에게 매우 도움이 된다.일부 자동 지표면 관측 시스템(ASOS) 장치는 전천후 강수 누적 게이지(AWPAG)라고 불리는 자동 계량 게이지를 사용합니다.

팁 버킷 레인 게이지

팁 버킷 레인 게이지의 외관
팁 버킷 레인 게이지 내부

티핑 버킷 레인 게이지는 강수량을 모아 작은 시소 모양의 용기에 넣는 깔때기로 구성되어 있습니다.미리 설정된 양의 강수량이 떨어진 후 레버가 기울어지면서 수집된 물을 버리고 전기 신호를 보냅니다.구형 기록장치는 집전장치로부터 송신되는 각 신호에 따라 1회 이동하는 기어드 휠에 부착된 암에 장착된 펜으로 구성해도 된다.이 설계에서는 휠이 회전할 때 펜 암이 위 또는 아래로 움직이면서 그래프에 흔적을 남기면서 동시에 큰 "딸깍" 소리가 납니다.

레버가 기울기 전에 비가 멈출 수 있기 때문에 기울기 버킷 레인 게이지는 표준 레인 게이지만큼 정확하지 않습니다.다음 비의 기간이 시작되면 레버를 기울이는 데 한두 방울 정도밖에 걸리지 않을 것입니다.이는 그 금액의 극히 일부만 실제로 하락했을 때 미리 정해진 금액이 하락했음을 나타낸다.팁 버킷은 또한 특히 폭설이나 폭우가 내릴 [16][17]때 강우량을 과소평가하는 경향이 있다.팁 버킷 레인 게이지는 비의 특성(약간, 중간 또는 무거운 것)을 쉽게 얻을 수 있다는 장점이 있습니다.강우 특성은 설정된 기간(보통 1시간) 동안 내린 총 강우량에 의해 결정되며, 관측자는 10분 동안 펄스 클릭 횟수를 카운트하여 강우 특성을 결정할 수 있다.알고리즘은 고강도 강우 데이터를 보정하는 방법으로 데이터에 적용할 수 있다.

팁 버킷 레인 게이지 레코더
팁 버킷 레인 게이지 기록기 차트 확대

최신 팁 레인 게이지는 피벗 위에 균형을 맞춘 플라스틱 수집기로 구성됩니다.팁이 떨어지면 스위치(리드 스위치 등)를 작동시켜 전자적으로 기록되거나 원격 수집 스테이션으로 전송됩니다.

팁 게이지는 또한 정확한 강우량을 언제든지 읽을 수 있도록 변형률 게이지를 수집 버킷에 고정하는 계량 게이지 요소를 포함할 수 있습니다.컬렉터가 기울어질 때마다 스트레인 게이지(무게 센서)가 0으로 재설정되어 드리프트가 사라집니다.

얼어붙은 강수량에 해당하는 물을 측정하기 위해, 티핑 버킷을 가열하여 깔때기에 낀 얼음과 눈을 녹일 수 있습니다.가열 메커니즘이 없으면 동결 강수 이벤트 중에 깔때기가 막히는 경우가 많아 강수량을 측정할 수 없습니다.많은 ASOS(Automated Surface Observating System) 장치는 가열된 팁 버킷을 사용하여 [18]강수량을 측정합니다.

광우량계

이런 유형의 게이지에는 수집 깔때기가 줄지어 있습니다.각각의 아래쪽에는 레이저 다이오드와 포토 트랜지스터 검출기가 밀폐되어 있다.한 방울을 떨어뜨릴 만큼 충분한 양의 물이 모이면 바닥에서 떨어져 레이저 빔 경로로 떨어집니다.센서는 레이저에 대해 직각으로 설정되어 있어 갑작스러운 빛 깜박임으로 감지될 만큼 충분한 빛이 산란됩니다.그런 다음 이러한 광검출기의 섬광을 읽고 전송 또는 기록합니다.수십 년 동안 다양한 유형의 광학 범위 게이지가 사용되어 왔습니다.기술도 향상되었다.

음향 우량계

하이드로폰이라고도 하는 음향 디드로미터는 비가 게이지 내의 수면에 내리칠 때 각 물방울 크기에 대한 소리 신호를 감지할 수 있습니다.각각의 소리 시그니처는 고유하기 때문에 수중 음장을 반전시켜 비의 낙하 크기 분포를 추정할 수 있습니다.낙하 크기 분포의 선택된 순간은 강우율, 강우 누적 및 기타 강우 [19]특성을 산출합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Leong, Goh Cheng (1995-10-27). Certificate Physics And Human Geography; Indian Edition. Oxford University Press. p. 94. ISBN 978-0-19-562816-6.
  2. ^ Ian Strangeways, A History of rain gaugegauge, TerraData, 2010
  3. ^ 코삼비(1982) 고대 인도의 문화와 문명 역사 개요, 153, ISBN 978-0-7069-1399-6
  4. ^ Strangeways, Ian (2011). Precipitation: Theory, Measurement and Distribution. Cambridge University Press (published April 14, 2011). p. 140. ISBN 978-0521172929.
  5. ^ Selin, Helaine (2008). Encyclopaedia of the History of Science, Technology, and Medicine in Non-Western Cultures (2nd ed.). Springer (published April 16, 2008). p. 736. ISBN 978-1402045592.
  6. ^ a b "WeatherShack.com". WeatherShack.com. Archived from the original on 2011-07-18.
  7. ^ a b "The Long History of the Rain Gauge". about.com. Archived from the original on 2011-02-23.
  8. ^ 네이버 백과사전
  9. ^ Townley, Richard (31 December 1694). "Towneley R. (1694), Philosophical Transactions Vol. 18 p. 52". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 18 (208): 51–58. doi:10.1098/rstl.1694.0014. S2CID 186212655.
  10. ^ "Derham, W and Towneley, R (1704) Philosophical Transactions, Volume 24, pp. 1878-881". doi:10.1098/rstl.1704.0063. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  11. ^ Ian Strangeways. "A History of Raingauges" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2013-11-05.
  12. ^ 영국 기상학회 ISBN 0-948090-21-9에 의해 발행된 DE Pedgley의 2002년 9월 영국 강우 기구 짧은 역사
  13. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2017-10-19. Retrieved 2017-11-24.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  14. ^ a b Water Resources Series. United Nations. 1967. Retrieved 23 October 2011.
  15. ^ T. Y. Chen (1974). Comparison of Jardi and Workman Rate-of-Rainfall Gauges (PDF). Royal Observatory, Hong Kong. Archived (PDF) from the original on 24 September 2015. Retrieved 23 October 2011.
  16. ^ P.Y. 그로이스먼(1994년): 미국 기상학회 75(2)의 "미국 강수량 데이터의 정확성" 회보: 215~227.
  17. ^ Reclamation, Bureau of. "AgriMet Pacific Northwest Region - Bureau of Reclamation". www.usbr.gov. Archived from the original on 2008-10-25.
  18. ^ "Tiping Bucket Rain Gauge 2011-06-29 웨이백 머신에 보관되었습니다."국립 기상청입니다.
  19. ^ "Acoustic rain gauge - AMS Glossary". glossary.ametsoc.org. Archived from the original on 2014-04-16.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 우량계와 관련된 미디어가 있습니다.