كيف يعمل مقياس المطر؟

مقياس المطر: نظرة عامة ومبدأ العمل

ما هو مقياس المطر؟

يعد هطول الأمطار من أهم مصادر المياه العذبة، ويعد مراقبة الأمطار أمرا حيويا للزراعة والهيدرولوجيا والتنبؤ بالطقس وأبحاث المناخ. مقياس الأمطار هو أداة أرصادية تستخدم لقياس كمية الهطول (عادة الأمطار) خلال فترة زمنية محددة في منطقة معينة. يعد أداة رئيسية في مراقبة الطقس، والهيدرولوجيا، والزراعة، حيث يوفر بيانات لتقييم موارد المياه. التنبؤ بالفيضانات، ودراسة أنماط المناخ. تجمع مقاييس الأمطار بشكل أساسي وتقيس الهطول السائل، مثل مياه الأمطار، لكنها أحيانا تقيس أيضا ما يعادل ذوبان الأمطار الصلبة (مثل الثلج).

أنواع مقاييس المطر

استنادا إلى آليات التصميم والقياس، يمكن تصنيف مقاييس الأمطار إلى الفئات التالية:

1. مقياس المطر القياسي (مقياس المطر اليدوي)

هذا جهاز يدوي بسيط يستخدم لجمع وقياس هطول الأمطار بشكل دوري. مثال شائع هو مقياس المطر الأسطواني المتدرج، الذي يستخدم على نطاق واسع بسبب بساطته وتكلفته المنخفضة.

- السيناريوهات القابلة للتطبيق: منخفضة التكلفة، سهولة التشغيل، وتستخدم بشكل شائع في الزراعة، والتعليم، والملاحظات الجوية الهواة. يجب قراءة البيانات يدويا وتسجيلها بشكل دوري.

2. مقياس المطر القابل للقلب

هذا جهاز تسجيل تلقائي يجمع مياه الأمطار في دلو صغير للقلب. عندما يصل الدلو إلى سعة محددة، ينقلب إلى الخلف، مما يؤدي إلى تشغيل عداد.

- المزايا:

- تسجيل البيانات المستمر، مناسب للمراقبة التلقائية.

- يمكن توصيله بأجهزة تسجيل البيانات أو أنظمة النقل عن بعد.

- القيود:

- قد يكون غير دقيق أثناء الأمطار الغزيرة أو الخفيفة جدا.

- يتطلب تنظيفا وصيانة منتظمة لمنع الانسداد.

3. وزن مقياس المطر

يقيس وزن الهطول المتجمع لتحديد حجمه. هذا النوع من العدادات دقيق للغاية ويمكنه قياس كل من الهطول السائل والصلب.

- المزايا:

- دقة عالية، يمكنها قياس أنواع مختلفة من الهطول (المطر، الثلج، البرد).

- مناسب للبحث العلمي والتطبيقات عالية الدقة.

- القيود:

- تكلفة عالية وهيكل معقد.

- يتطلب صيانة منتظمة.

4. مقياس الأمطار البصري

يستخدم حساسات بصرية للكشف عن انقطاع أشعة الضوء الناتج عن قطرات المطر، مما يوفر بيانات فورية مع متطلبات صيانة منخفضة.

- المزايا:

- صيانة منخفضة، بدون أجزاء متحركة، يمكن أن توفر بيانات شدة الأمطار في الوقت الحقيقي.

- القيود:

- قد تكون دقتها أقل أثناء هطول الأمطار الغزير أو عندما تكون قطرات المطر صغيرة.

- حساسة للتداخل الناتج عن الغبار والضباب وغيرها.

5. حساسات قطرات المطر السعوية أو الكهرضغطية (بشكل رئيسي لاكتشاف وجود المطر)

تستخدم هذه الحساسات لاكتشاف ما إذا كان هناك أمطار، بدلا من قياس كمية الأمطار.

- تكتشف حساسات السعوية تغيرات في السعة الكهربائية عندما تسقط قطرات المطر على سطح المستشعر.

- الحساسات الكهروضغطية تولد إشارة كهربائية من تأثير قطرات المطر.

مبدأ العمل لمقاييس المطر

1. مقياس المطر القياسي (مقياس المطر اليدوي)

   عادة ما يتكون مقياس المطر القياسي من وعاء أسطواني ذو سطح مفتوح لجمع مياه الأمطار. تتدفق مياه الأمطار إلى أنبوب قياس أضيق عبر قمع، مع علامات متدرجة على الأنبوب لعرض عمق الأمطار بالمليمترات أو الإنشات. الأنبوب الأضيق يساعد في تكبير القياس، مما يزيد الدقة. يقوم المستخدم بقراءة وتسجيل مستوى المياه يدويا بعد حدث هطول الأمطار، ثم يفرغ مقياس المطر للاستخدام التالي.

مثال: مقياس مطر قياسي شائع بحجم 8 إنشات بمساحة تجمع قطرها 8 إنشات. يتم معايرة أنبوب القياس الداخلي لقياس عمق هطول الأمطار بدقة.

2. مقياس المطر القابل للقلب

   يستخدم مقياس المطر المخصص لدلو الانقلاب قمعا لتوجيه مياه الأمطار إلى آلية دلو صغيرة للانقلب. كل دلو له سعة ثابتة (مثلا، ما يعادل 0.2mmمن الأمطار). عندما يمتلئ الدلو، ينقلب، يفرغ، ويشغل مفتاح لتسجيل الحدث. يتم حساب ميلان الدلو إلكترونيا ويحول إلى إجمالي كمية الأمطار.

- المزايا: جمع بيانات آلي، مناسب للمراقبة المستمرة.

- القيود: أثناء الأمطار الغزيرة، قد يميل الدلو بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى فقدان المياه والتقليل من تقديره.

3. وزن مقياس المطر

يستخدم مقياس الأمطار الوزني حاوية موضوعة على ميزان عالي الدقة لقياس وزن الأمطار المتجمعة. بمعرفة كثافة الماء، يتحول الوزن إلى عمق الأمطار. يمكن لهذا النوع من مقاييس الأمطار قياس كل من الهطول السائل والصلب (مثل الثلج أو البرد) وعادة ما يسجل البيانات إلكترونيا بدقة عالية.

4. مقياس الأمطار البصري

يستخدم مقياس المطر البصري مصدر ضوء ومستشعر لاكتشاف قطرات المطر. عندما تمر قطرة مطر عبر شعاع الضوء، فإنها تقطع الإشارة، ويقدر الجهاز شدة وحجم المطر بناء على تردد وحجم الانقطاعات. تستخدم هذه العدادات عادة في محطات الأرصاد الجوية التلقائية.

5. حساسات قطرات المطر السعوية أو الكهروضغطية

تحدد هذه الحساسات ما إذا كان المطر يهطل بناء على تغيرات في الخصائص الكهربائية.

- تكتشف حساسات السعوية تغيرات السعة عندما تلامس قطرات المطر سطح المستشعر.

- الحساسات البيزوالكهربائية تولد إشارات كهربائية من تأثير قطرات المطر.

التطبيقات والأهمية

تلعب مقاييس الأمطار دورا حيويا في التنبؤ بالطقس، ومراقبة الفيضانات، والتخطيط الزراعي، وأبحاث المناخ. من خلال توفير بيانات دقيقة عن هطول الأمطار، تساعد في إدارة موارد المياه، والتنبؤ بالكوارث الطبيعية، وفهم الاتجاهات المناخية طويلة الأمد.

الاستنتاج

تلعب مقاييس المطر، من الأجهزة اليدوية البسيطة إلى الأنظمة الآلية المتقدمة، دورا حيويا في قياس كمية الأمطار. أنواع مختلفة من مقاييس المطر—القياسية، دلو الانقلب، الوزن، البصرية، والمستشعرات السعوية/الكهرضغطية—لكل منها مبادئ عمل فريدة تناسب الاحتياجات والبيئات المحددة. يساعد قياس هطول الأمطار بدقة في قرارات الري الزراعية، والتنبؤ بالطقس، والوقاية من الفيضانات، وأبحاث تغير المناخ. عند اختيار مقياس الأمطار، من المهم اختيار النموذج الأنسب بناء على سيناريو التطبيق، والميزانية، ومتطلبات الدقة.

ورقة بيانات مقياس المطر لدلاء الانقلاب

NBL-W-ARS-Tipping-bucket-rain-gauge-instruction-manual.pdf

NBL-W-RS-Rain-sensors-instruction-manual-V4.0.pdf