Celómetro

Un celómetro , también llamado buscador de rango de nubes , ceilómetro y, a veces , medidor de techo , designa un dispositivo utilizado para medir la altura del techo de nubes gracias al retorno de un haz de luz.

Principio

Celómetro de tambor

Los primeros celómetros usaban un tambor giratorio con un reflector de luz de haz estrecho. A medida que el tambor giraba alrededor de un eje horizontal, el rayo se proyectaba hacia la base de las nubes , barriendo de horizonte a horizonte. Luego, parte del rayo se devolvió al suelo por difusión donde tocó la base de la nube. Un receptor ( célula fotoeléctrica ), a una cierta distancia del tambor y solo capaz de ver verticalmente, podía notar el ángulo de elevación cuando se le devolvía una señal desde la nube. Al triangular entre el ángulo del tambor y el horizonte en este momento, así como la distancia tambor-receptor, se puede encontrar la altura de la base de la nube.

Celómetro láser

Más recientemente, se han desarrollado celómetros láser. Es un telémetro láser que emite un pulso de luz en vertical y la altura del techo se calcula midiendo el tiempo entre la emisión y el retorno de la señal habiendo sido reflejada por la base de la nube ( ): ${\ Displaystyle \, \ delta t}$

${\ Displaystyle distancia = {\ frac {c \ delta t} {2}}}$ donde esta la velocidad de la luz . $vs$

Usar

Los celómetros se utilizan en estaciones meteorológicas manuales para ayudar al técnico a determinar la altura de la base de la nube en el momento de la observación. Luego, él mismo determinará su nubosidad . Por otro lado, en las estaciones meteorológicas automáticas , el celómetro se utiliza para estimar la nubosidad y la nubosidad. El uso típico es el del Servicio Meteorológico de Canadá en este caso:

A partir de los informes puntuales del celómetro, la computadora de la estación determina la altura de la base de la nube;
Para estimar la nubosidad, el algoritmo mantiene un registro del tiempo que una capa ha estado presente sobre la estación durante la última hora (nubes dispersas si está presente menos del 50% del tiempo, fragmentado del 50 al 89% y 90% o tiempo más nublado).
Si se reportan varias capas durante la hora, la computadora determinará la nubosidad de cada una de acuerdo con un algoritmo que tiene en cuenta no solo la duración de detección de cada una sino también el hecho de que una capa inferior puede bloquear una capa superior y por lo tanto limitar su detección.

Teniendo la nube una densidad mayor o menor, el rayo volverá a un cierto espesor antes de ser completamente bloqueado por la nube. El grosor de esta capa de retorno del techo da una idea de la opacidad , el tipo y la densidad de la nube. El dispositivo también se utiliza para otros usos porque la luz que atraviesa la atmósfera es reflejada por cualquier partícula que contenga (polvo, cenizas, gotitas, etc.). Por lo tanto, parte del haz de luz se puede devolver al sensor antes de llegar a la base de la nube. Esta señal más débil también será recibida y posicionada. Puede dar una estimación de la visibilidad vertical, la presencia de precipitación y la cantidad de contaminantes en el aire calculando el coeficiente de extinción de la señal, aproximándose así al funcionamiento de un lidar .

Limitaciones

En general, los datos de los celómetros no superan los 4 km ya que el haz de luz se dispersa gradualmente por difusión sobre las moléculas de aire. Por otro lado, algunas obstrucciones a la visibilidad se notarán como techos nublados. Por tanto, las limitaciones de un celómetro son:

Puede informar un cielo "despejado" a pesar de la cobertura total de nubes, e incluso en presencia de precipitación , si las nubes están más allá del rango de detección del sensor;
En determinadas condiciones de nieve , el celómetro puede subestimar el nivel del techo;
El celómetro láser es excesivamente sensible al polvo de hielo , lo que conduce a observaciones erróneas de cielos nublados;
El algoritmo de nube puede subestimar la extensión de las capas, especialmente cuando se encuentran dentro de su rango de detección;
Debido a que solo detecta nubosidad cuando las nubes están directamente encima del sensor, el algoritmo de nubes solo evalúa las nubes de sotavento;
Conserva la altura más baja como base de la capa y, por tanto, puede indicar bases algo demasiado bajas;
Las virgas a menudo se enumeran como nubes, lo que resulta en una subestimación de la altura de las nubes en relación con una observación manual;
Las condiciones del cielo informadas provienen del historial de nubes que pasaron por el sensor en la última hora y no son una instantánea de las condiciones actuales.

Notas y referencias

" Visibilidad " , glosario meteorológico , Météo-France ,2003(consultado el 9 de enero de 2014 )
Organización Meteorológica Mundial , " Celómetro " , Glosario meteorológico , Eumetcal ,2003(consultado el 3 de marzo de 2016 )
Servicio Meteorológico de Canadá , " Laser Celometer " , Skywatchers , Environment Canada ,27 de julio de 2007(consultado el 9 de enero de 2014 )
" LIDAR and ceilometer " , MétéoSuisse (consultado el 30 de abril de 2018 ) .
" ceilometers " , gama de productos , Vaisalia (consultado el 30 de abril de 2018 ) .
" Automated Weather Observing System - AWOS " , Servicio Meteorológico de Canadá (visitada 18 de de marzo de, el año 2015 )
Departamento de Ciencias Atmosféricas , " Celómetro láser " , Universidad McGill ,Marzo de 1998(consultado el 9 de enero de 2014 )
(en) Robert N. Rossier, " Automatic Weather " , Entrenamiento de vuelo , Asociación de pilotos y propietarios de aeronaves,Octubre de 1998(consultado el 21 de marzo de 2015 )