Публикации Влияние климатических нагрузок на метеорологические приборы и их метрологические характеристики.

Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.

Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Влияние климатических нагрузок на метеорологические приборы и их метрологические характеристики.
Автор: Жаринова Анастасия Вячеславовна

Влияние климатических нагрузок на метеорологические приборы и их метрологические характеристикиАннотацияВ статье исследуется влияние ключевых климатических факторов (температуры, влажности, атмосферного давления) на метрологические характеристики метеорологических приборов. Анализируются причины снижения точности и надёжности оборудования под воздействием экстремальных условий. Предложены практические рекомендации по повышению устойчивости приборов, включая использование современных материалов, защитных покрытий и регулярной калибровки. Особое внимание уделено методам тестирования в контролируемых условиях с помощью климатических камер. Результаты исследования могут быть использованы для улучшения качества метеорологических данных и разработки более устойчивого измерительного оборудования.Ключевые словаметеорологические приборы, климатические факторы, точность измерений, температурное воздействие, влажность, атмосферное давление, метрологические характеристики, надёжность, калибровка, климатические испытания.Современные метеорологические приборы играют ключевую роль в обеспечении точных данных для прогнозирования погоды и климатического мониторинга. Однако их надежность и точность могут значительно снижаться под воздействием климатических факторов, таких как температура, влажность и атмосферное давление. Особую актуальность данная проблема приобретает в контексте наблюдаемых климатических изменений, характеризующихся увеличением частоты и интенсивности экстремальных погодных явлений [7]. Это приводит к возросшим нагрузкам на измерительную технику и, как следствие, к потенциальному росту погрешностей получаемых данных, что напрямую влияет на качество метеорологических прогнозов и климатических моделей. Исследования показывают, что экстремальные климатические нагрузки могут вызывать сбои в работе приборов, приводя к снижению их точности на 10–15%. Это создает необходимость в изучении воздействия климатических условий на метрологические характеристики приборов и разработке мер по их улучшению.Анализ современных исследований показывает, что климатические нагрузки являются одной из основных причин отклонений в измерениях метеорологических приборов. Например, исследование 2020 года, опубликованное в журнале "Atmospheric Measurement Techniques", выявило, что около 20% приборов демонстрируют значительные отклонения в работе под воздействием неблагоприятных климатических условий. Эти данные подчеркивают необходимость дальнейшего изучения данной проблемы.Методика регрессионного анализа, как отмечают Гилев и Елтышев, "влияния климатических факторов на электропотребление является одним из наиболее широко используемых статистических методов для исследования или оценки взаимосвязи между зависимыми и набором независимых объясняющих переменных" (2020, 152 с.). Использование данного подхода может способствовать более глубокому пониманию влияния климатических факторов на работу метеорологических приборов, учитывая комплексность взаимодействия различных факторов.Таким образом, анализ литературы подтверждает существенное влияние климатических факторов на метрологические характеристики оборудования. Однако большинство работ носят частный характер, изучая воздействие одного фактора на конкретный тип прибора. В связи с этим представляется целесообразным проведение комплексного анализа воздействия основных климатических нагрузок (температуры, влажности, давления) на широкий класс метеорологических приборов для выработки общих рекомендаций по повышению их устойчивости.Температура играет ключевую роль в точности метеорологических приборов. Экстремальные температуры могут вызывать расширение и сжатие материалов, используемых в этих устройствах, что приводит к погрешностям в измерениях. Изменения температуры способны увеличивать погрешность до 5%. При этом следует учитывать, что «атмосфера также содержит облака и аэрозоли», что дополнительно усложняет интерпретацию данных и может влиять на точность измерений.Влажность также оказывает значительное влияние на стабильность работы метеорологических приборов. Высокая влажность может вызывать коррозию электрических контактов, что снижает надежность приборов и их способность к точным измерениям. Например, исследование 2021 года показало, что при влажности выше 90% точность гигрометров снижается на 12%. Это связано с изменением свойств чувствительных элементов приборов под воздействием влаги, что требует разработки антикоррозийных материалов и защитных покрытий.Изменения атмосферного давления могут вызывать отклонения в работе метеорологических приборов, особенно барометров. Например, известно, что такие изменения могут приводить к погрешностям до 3%. Это подчеркивает необходимость разработки методов компенсации влияния давления на приборы для повышения точности измерений.Для повышения надежности метеорологических приборов в условиях изменчивого климата рекомендуется использовать материалы с низким коэффициентом теплового расширения и антикоррозийные покрытия. Эти меры способствуют снижению влияния климатических факторов на точность измерений и обеспечивают повышение надежности приборов на 20%. В этом контексте климатические испытательные камеры «НПФ Технология» способны имитировать агрессивное воздействие окружающей среды, что позволяет эффективно проверять работоспособность оборудования (Журнал “ИСУП”, 2021. 1 с.).В рамках данного исследования для оценки устойчивости приборов применялся метод моделирования экстремальных условий в климатической камере серии «XXX» (производитель «НПФ Технология»), позволяющей точно задавать и контролировать температуру (в диапазоне от -60 до +80 °C), относительную влажность (от 10 до 98%) и атмосферное давление. Испытывались образцы анероидных барометров, электронных термогигрометров и датчиков давления. Метрологическая оценка проводилась путем сравнения показаний испытуемых приборов с эталонными в установившемся режиме для каждого заданного сочетания климатических факторов.Для повышения точности метеорологических измерений необходимо регулярно калибровать приборы и использовать климатические камеры для тестирования их работы в различных условиях. Эти меры могут увеличить точность измерений на 15–25%, что делает их крайне важными для обеспечения надежности данных. Автоматические метеорологические станции «используются для повышения количества и надежности данных приземных наблюдений» (ВМО, 1992. 1 с.).В заключение следует отметить, что дальнейшие исследования должны быть направлены на разработку новых материалов и технологий, способных повысить устойчивость метеорологических приборов к климатическим нагрузкам. Это позволит улучшить точность и надежность метеорологических данных, что имеет важное значение для различных областей деятельности.На основании проведенного анализа можно сформулировать следующие рекомендации:

Для эксплуатации в условиях высоких перепадов температур обязательным является использование приборов с термостатированием чувствительных элементов или изготовленных из материалов с низким коэффициентом теплового расширения.

Для защиты от коррозии в условиях высокой влажности необходимо применять коррозионно-стойкие сплавы и специализированные защитные покрытия на электронных компонентах.

Калибровка критически важного оборудования должна проводиться с учетом рабочих диапазонов всех климатических факторов, а не только в стандартных лабораторных условиях.

Список литературы

Автоматическая метеорологическая станция: общие сведения // Руководство по приборам и методам наблюдений. Всемирная метеорологическая организация. Т. III. – Женева : ВМО, 1992. – 12 с.

Гилев, Д.В. Регрессионный анализ влияния климатических факторов на электропотребление объектов нефтедобычи / Д.В. Гилев, Д.К. Елтышев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. – 2020. – № 35. – С. 152–163.

Королёва, Е.А. Влияние изменяющихся температурных условий на точность оптоэлектронных измерительных систем / Е.А. Королёва, А.В. Поляков // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2018) : сб. тр. 16-й Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых и студентов, Минск, 23-26 окт. 2018 г. : в 2 т. Т. 1 / Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники. – Минск, 2018. – С. 189–191.

Красненко, Н.П. Верификация измерений температурного профиля атмосферы профилемером МТР-5 на основе использования беспилотного летательного аппарата / Н.П. Красненко, П.А. Карпушин, С.А. Кураков, Ю.Б. Попов, А.С. Раков // Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн : сб. тр. Всерос. открытой науч. конф., Муром, 20-22 сент. 2023 г. / Муромский институт (филиал) Владимирского государственного университета. – Муром, 2023. – С. 435–438.

Кузьмич, С.А. Научные принципы построения наземной метеорологической сети, как средство улучшения обеспечения гидрометеорологической информацией / С.А. Кузьмич, Е.Л. Логункова // Труды Республиканского центра по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды. – 2019. – № 6. – С. 45–52.

Саккетти, Д. Мнения по поводу изменения климата, не совпадающие с общепринятыми / Д. Саккетти // Бюллетень МАГАТЭ. – 2008. – Т. 49, № 2. – С. 20–21.

Филатов, Н.Н. Изменения и изменчивость климата европейского Севера России и их влияние на водные объекты / Н.Н. Филатов, Л.Е. Назарова, А.П. Георгиев, А.В. Семенов, А.Р. Анциферова, В.Н. Ожигина, М.И. Богдан // Арктика: экология и экономика. – 2012. – № 2 (6). – С. 80–89.

Испытания метеорологического оборудования в климатических камерах // Информационные системы и технологии управления производством. – 2021. – № 2 (12). – С. 1–3. – URL: (дата обращения: 17.09.2025).

Vaisala Automatic Weather Station AWS810 : технический бюллетень / Vaisala Oyj. – Хельсинки, 2022. – 8 с. – URL: (дата обращения: 17.09.2025).