Nederbörd. Nederbörd

Transkript

1 Nederbörd Nederbörd För att nederbörd skall kunna bildas i atmosfären krävs att det finns tillräckligt med vattenånga samt att det finns fasta partiklar (mycket, mycket små). Om vattenångan kyls ner på grund av att den t ex tvingas till högre höjder när den kommer in från havet över land kommer vattenångan att omvandlas till vätska. Denna vätska kommer att bli hängande kvar i atmosfären såvida inte den stöter vid ett fast föremål (partikel) och bildar en vattendroppe kring partikeln. Efterhand som mer och mer vätska ansluter sig till vattendroppen blir den till slut så tung att den faller ner mot jorden. Det börjar regna. Om luften i atmosfären är tillräckligt kall kommer inte vattendroppen att växa till cirkulärt kring partikeln utan utbreda sig i ett kristallmönster istället. Det börjar snöa. Om det är kallt ute och det inte finns fasta partiklar i luften kan den vattenövermättade luften träffa föremål på jordytan och omedelbart frysa till, på en vägbana t ex. Vi kallar det underkylt regn. Jämfört med regn och snö är hagel ett ganska sällsynt fenomen som vi vet ganska lite om. I princip tror vi att det tillgår så att starka vindar för upp vattendropparna till hög höjd och där de fryser till och tillväxer genom att mer vatten fryser till runt "kulan". När den blivit tillräckligt tung faller den ner igen. Om då uppvindarna är tillräckligt starka förs kulan upp till högre luftlager och tillväxer. Kulan kan alltså fara upp och ner som en jo-jo tills den blir så tung att uppvindarna inte förmår att för upp kulan igen och den faller slutligen ner på jorden. Det finns exempel på hagelkorn som är större än tennisbollar. Bilden ovan visar storleken på hagelkornen från en hagelstorm i Colorado, juli Ur ingenjörssynpunkt är hagelnederbörd ett ganska ointressant fenomen eftersom det tillför ytterst små vattenmängder jämfört med regn och snö. [ :01:12]

2 Regnmätare I sin enklaste form består en regnmätare av en burk uppsatt på en pinne på lagom avstånd från regnskuggande föremål som hus och träd. Man mäter sedan hur mycket vatten som finns i burken efter ett regn. Lägg märke till att konstruktionen på bilden har en större uppfångande yta än burken. Vattenhöjden i burken är därför högre än det antal millimeter som har regnat vilket gör att man kan avläsa med en större precision. Nackdelen med denna enkla typ av mätare är att någon måste vara närvarande både när det börjar regnar och när det slutar. Väntar vi med att avläsa mätaren tills någon timma efter regnet hinner en hel del av vattnet att avdunsta under tiden. Likaså vet vi inte om någon kreativ person har slagit vatten i mätaren innan det började regna. På bilden till höger syns en mer avancerad typ av regnmätare. Regnet som faller ner genom öppningen i konstruktionen leds genom rör förbi ett vattenhjul eller "tipping bucket" som registrerar både regnintensitet och regnmängden. Mätaren registrerar förloppet på en skrivare eller/och en dator. Vattnet leds slutligen ner i en behållare vilket medför att man kan kontrollera vattenmängden mot registreringen. Som synes på bilden är området inhängnat för att dels skydda konstruktionen från åverkan och stöld och dels från att hindra någon obehörig att slå vatten i mätaren. Medelvärdesmetoden För att få ett så representativt värde på regnmängderna tar man mätvärden från flera mätare och sammanjämkar resultatet. Den enklaste metoden är medelvärdesmetoden som helt enkelt innebär att man lägger ihop mätvärdena från samtliga regnmätare inom avrinningsområdet och sedan delar resultatet med antalet mätare. Om man använder medelvärdesmetoden får endast mätare inom avrinningsområdet medtagas vid uträkningen. På bilden till vänster ser vi att två mätare P2 och P4 ligger inom området medan mätarna P1 och P3 ligger utanför. Även om mätare P3 ligger alldeles intill området skall den inte medtagas om man använder sig av (1 of 4) [ :01:38]

3 medelvärdesmetoden. Vi får alltså P(medel)=(P2+P4)/2 Thiessens Metod Thiessen anvisade en metod som på ett precist sätt anger vilka nederbördsstationer som kan användas för att göra beräkningar av nederbörden över ett avrinningsområde. Enligt Thiessens metod är det inte nödvändigt att nederbördsstationerna ligger inom avrinningsområdet. Metoden kan emellertid inte användas utan ordentlig eftertanke. Visar det sig att en nederbördstation, som ligger utanför avrinningsområdetområdet, är avskild från området av en kraftig höjd bör man betänka att nederbördsstationen kanske inte är representativ för avrinningsområdet. I det här exemplet ser vi att två regnmätare befinner sig inom avrinningsområdet, nämligen P2 och P4. Skulle man inte kunna räkna med regnmätare P3 också som ligger så nära området? Men hur är det med regnmätare P1? Är nederbördsmätningarna i P1 representativa för området eller inte? Var går egentligen gränsen för vilka regnmätare som man kan utnyttja som underlag för nederbördsberäkningar? Enligt Thiessens metod skall man börja med att dra hjälplinjer mellan nederbördstationerna. Det är dock inte nödvändigt att dra hjälplinjer mellan alla stationerna. Lägg märke till att ingen hjälplinje är dragen mellan P1 och P3. Man skall vara försiktig när man drar hjälplinjer. Har man många stationer kommer kartan att se ut som ett spindelnät och det blir svårt att fortsätta. Dra några få hjälplinjer i början som inte korsar någon annan hjälplinje. Skulle det behövas fler så komplettera senare. (2 of 4) [ :01:38]

4 När man har dragit hjälplinjerna mäter man ut mittpunkten mellan två stationer och drar en vinkelrät linje från hjälplinjen in mot avrinningsområdet. Denna linje (röd) är avskiljningslinjen för de delområden som skall "tillhöra" en viss nederbördsstation. Vi börjar således att rita mittlinjen (röd) mellan P1 och P2 in mot avrinningsområdet. Sedan ritar vi mittlinjen mellan P1 och P4. Denna linje kommer att korsa mittlinjen P1-P2. Därefter drar vi mittlinjen mellan P2 och P4 som av nödvändighet kommer att hamna exakt där mittlinjerna P1-P2 och P1-P4 korsar varandra. Så fortsätter vi att dra mittlinjerna. Lägg märke till att i skärningspunkterna för de röda linjerna måste tre linjer att mötas exakt. Vi kan nu ta bort de blå hjälplinjerna och de röda linjerna som ligger utanför området. De röda linjer som blir kvar markerar gränsen för hur stor andel av det totala området som skall representera respektive station. Det visar sig nu att med hjälp av Thiessens metod får vi fram att vi kan räkna med station P1 i våra beräkningar. Flyttar vi station P1 längre och längre till vänster kommer till sist område I att försvinna. Precis när område I blir noll har vi nått gränsen för hur långt ifrån station P1 kan befinna sig från avrinningsområdet för att den skall komma med i beräkningarna (3 of 4) [ :01:38]

5 Om vill kallar delområdena för ai, aii, aiii och aiv och det totala området för A så får vi en vägd representation av varje nederbördsstation. Om vi tar medelvärdet av de vägda värdena får vi ett slags representativt nederbördsvärde för hela området, enligt; (4 of 4) [ :01:38]