Přímo měřené veličiny
Mezi tyto veličiny řadíme ty, které lze přímo změřit k tomu určenými přístroji, ať již klasickými analogovými či novějšími elektronickými. Jsou to především teplota vzduchu, tlak vzduchu, vlhkost vzduchu, rosný bod, směr a rychlost větru a množství srážek.
Teplota vzduchu patří k základním sledovaným meteorologickým údajům. Měří se ve výšce 2 m nad zemí ve stínu. Podmínkou měření je, že na teploměr nesmí dopadat přímé sluneční paprsky a musí být zajištěno dostatečné proudění vzduchu v jeho okolí, proto bývá obvykle umístěn v meteorologické budce. V našich zemích se teplota udává ve stupních Celsia (°C), v anglosaských zemích ve stupních Fahrenheita (°F). Přepočet mezi oběma hodnotami lze najít na internetu. Změna teploty vzduchu s výškou se v meteorologii označuje jako vertikální teplotní gradient. Určuje pro interval výšky 100 m a jeho průměrná hodnota v troposféře je 0,65 °C na 100 m. Hodnota není neměnná, ale závisí na denní a roční době, nadmořské výšce a poloze místa. V mezní vrstvě atmosféry je hodnota vertikálního teplotního gradientu podmíněna radiační bilancí systému aktivní povrch – atmosféra a turbulentní výměnou tepla.
Tlak vzduchu je definován jako síla působící v daném místě atmosféry svisle na vodorovně orientovanou plochu jednotné velikosti (1 m2). Je vyvolán tíhou vzduchového sloupce sahajícího od výškové hladiny, ve které se tlak zjišťuje, až k horní hranici atmosféry. Tlak vzduchu se měří v hektopascalech (hPa) a obvykle bývá měřen jako absolutní hodnota. Pro snadné srovnání je přepočítáván na relativní hodnotu vztaženou k hladině moře podle tzv. barometrické formule. Její přesné znění lze nalézt na internetu nebo v odborné literatuře. S dostatečnou přesností lze absolutní hodnotu tlaku na relativní přepočítat tak, že k naměřené absolutní hodnotě tlaku v hPa připočteme hodnotu nadmořské výšky stanoviště v metrech dělenou koeficientem 8,3 podle vzorce:
Prel = Pabs + (h/8,3) , kde
Prel je relativní tlak (přepočtený na hladinu moře) v [hPa],
Pabs je absolutní tlak v místě měření v [hPa] a
h je nadmořská výška místa měření v metrech.
Vztah s dostatečnou přesností platí pro rozsah nadmořských výšek do cca 1000 metrů. V podstatě to znamená, že na každých 100 m klesá tlak vzduchu o přibližně 13 hPa. Přesná hodnota závisí na charakteristice vzduchové hmoty (teplota a vlhkost).
V praxi se z dřívější doby můžeme setkat i s jednotkami mmHg (milimetry rtuťového sloupce) občas označovanými Torr, kde 1 hPa = 0,7500616 Torr.
Vlhkost vzduchu je meteorologický prvek popisující množství vodní páry ve vzduchu. Relativní vlhkost vzduchu udává poměr mezi okamžitým množstvím vodních par ve vzduchu a množstvím par, které by měl vzduch o stejném tlaku a teplotě při plném nasycení, udává se v procentech (%). Množství vodní páry ve vzduchu podmiňuje vznik oblaků a srážek a její množství je časově i místně velmi proměnlivé.
Rosný bod je teplota, při níž vzduch dosahuje stavu nasycení vodní párou, která se začne srážet (relativní vlhkost 100%). Jinými slovy je to teplota, na kterou by se musel vzduch za nezměněného obsahu vodní páry a beze změny tlaku vzduchu ochladit, aby množství vodních par v něm obsažené stačilo k jeho nasycení. Při ochlazení pod rosný bod začíná „přebytečná“ vodní pára zkapalňovat a chladné předměty se vyloučenou vodou orosí. Takto vzniká nejenom rosa, ale i mlha, oblaky apod.
Vlhká teplota je teplota, kterou ukazuje takzvaný vlhký teploměr (teploměr, jehož teploměrná nádobka je obalena tkaninou napuštěnou destilovanou vodou). Tento vlhký teploměr je součástí psychrometru a jeho údaj se používá při měření vlhkosti vzduchu. Vlhká teplota je teplota, k níž se blíží teplota dostatečně malých předmětů s mokrým nebo vodním povrchem, pokud nejsou ohřívány nebo ochlazovány jinak než stykem s okolním vzduchem a její hodnota závisí na teplotě a vlhkosti vzduchu. Při vlhkosti menší než 100% se mokré předměty ochlazují odpařováním vody, proto jejich teplota je nižší, než teplota vzduchu. Čím je sušší vzduch, tím silnější je odpařování a ochlazování a tím nižší je vlhká teplota.
Rychlost a směr větru jsou meteorologické prvky popisující pohyb (proudění) vzduchu v určitém místě atmosféry v daném časovém okamžiku vzhledem k zemskému povrchu. Vítr vzniká mezi dvěma místy s odlišným tlakem vzduchu. Částice vzduchu jsou uváděny do pohybu silou tlakového gradientu (spádu) ve směru od vyššího tlaku k tlaku nižšímu. Vítr je tím silnější, čím větší je tlakový gradient (hustší izobary na synoptické mapě). Jeho směr je potom kolmý ke směru izobar. Rychlost větru se udává v m/s a směr větru v úhlových stupních, přičemž směrem se rozumí směr, odkud vítr vane. Alternativně je někdy udávána rychlost větru podle Beaufortovy stupnice, která vychází z odhadu rychlosti podle snadno pozorovatelných projevů. Obě veličiny se měří anemometrem, který by měl být umístěn vždy v otevřeném prostoru ve výšce 10 metrů nad terénem. Pokud nelze splnit výšku nad terénem, používá se pro rychlost větru opravný koeficient, který stanovíme podle vzorce:
V10/Vh = 1/(0,233 + 0,656 * log10(h+4,75)) , kde
V10/Vh je opravný koeficient, jimž se násobí naměřená rychlost větru a
h je výška vašeho čidla nad zemí v metrech (např. pokud váš anemometr je ve výšce 5 metrů nad zemí V10/Vh bude 1,134).
Vzorec s dostatečnou přesností platí v otevřeném prostoru, kde např. z technických důvodů čidlo nelze umístit výše. Podrobněji viz příslušná stránka Wikipedie v angličtině.
Srážky jsou vodní kapky, nebo ledové částice vzniklé následkem kondenzace (zkapalňování vodní páry) nebo desublimace (přeměna plynného skupenství přímo ve skupenství pevné) vodní páry, které dopadnou na zemský povrch. Jde tedy o všechnu atmosférickou vodu v kapalném nebo tuhém skupenství, vypadávající z různých druhů oblaků, mlhy, nebo usazující se na zemském povrchu či na předmětech v atmosféře. U tuhých srážek se také měří výška sněhové pokrývky a její vodní hodnota. Základním přístrojem pro měření srážek je srážkoměr, jehož záchytná plocha je 500 cm2. Platí, že 1 mm srážek = 1 l vody dopadlé na 1 m2 plochy, resp. 0,1 ml na 1 cm2. Tohoto vztahu lze využít např. při kalibraci libovolného srážkoměru.
Srážky dělíme podle intenzity na:
- velmi slabé srážky < 0,25 mm/hod.
- slabé srážky > 0,25 mm/hod. a < 1,0 mm/hod.
- mírné srážky > 1,0 mm/hod. a < 4,0 mm/hod.
- silné srážky > 4,0 mm/hod. a < 16,0 mm/hod.
- velmi silné srážky > 16,0 mm/hod. a < 50,0 mm/hod.
- extrémní srážky > 50,0 mm/hod.
Výpar (nebo také odpařování) je opakem srážek a udává množství vody odpařené z jednotky plochy do ovzduší. Tato veličina je již mezi veličinami měřenými a vypočtenými. Její jednotka je proto shodná s jednotkou pro srážky.
Intenzita slunečního záření vyjadřuje výkon dopadajícího slunečního záření na jednotku plochy. Udává se ve W/m2, je závislá na stavu oblačnosti a ročním období. Mění se i v průběhu roku vlivem proměnlivé vzdálenosti Slunce-Země (eliptická dráha Země kolem Slunce). Měří se speciálním čidlem. Tento údaj spolu s údajem o délce slunečního svitu jsou rozhodující při volbě a instalaci fotovoltaických panelů. V letním období (duben – říjen) je získáno až 75 % celkové sluneční energie dopadající na naše území. Zbylých 25 % je pak získáno v období od října do dubna. Celkový roční úhrn získané energie představuje na našem území zpravidla 950 až 1340 kWh dopadající na m2.
Délka a doba slunečního svitu – délka je vyjádřena v hodinách a říká nám, jak dlouho slunce svítí během dne na obloze. Doba označuje čas, kdy je slunce přímo nad obzorem – čas od východu do západu slunce. Tato hodnota je ovlivněna oblačností a hodnota je zpravidla vyšší v létě než v zimě. Součet délky slunečního svitu v průběhu roku zpravidla udává určující hodnotu, zda je fotovoltaická technologie v dané lokalitě vhodná.