Składniki pogody to temperatura powietrza, ciśnienie atmosferyczne, wiatr, wilgotność powietrza, nasłonecznienie, zachmurzenie, opady i osady atmosferyczne i inne zjawiska jak na przykład tęcza. Przeanalizujmy niektóre z nich oraz sposoby ich pomiaru.

Parametry wiatru.

Jak mierzymy wiatr? Jakie parametry opisują wiatr? Określamy prędkość i kierunek wiatru. Do ich pomiaru służą wiatromierze, anemometry i anemotachometry. Najprostsze pod względem konstrukcji urządzenia mierzą prędkość za pomocą wychylenia metalowej płytki względem podziałki. Nowszymi urządzeniami są układy czaszowe. Trzy lub cztery czasze obracają się, dzięki czemu zamontowana z nimi prądnica wytwarza napięcie. Pomiar tego napięcia pozwala określić prędkość wiatru.

Z kolei kierunek wiatru wskazuje wychylenie rękawa lub wydłużonej czaszy z materiału. Anemometr mierzy natomiast średnią prędkość wiatru na podstawie liczby wykonanych obrotów w określonej jednostce czasu. Przykładem takiego urządzenia jest anemometr Robinsona. Innym przyrządem pomiaru wiatru jest anemotachometr, który mierzy chwilową prędkość wiatru i działa na zasadzie zbliżonej do prędkościomierza w pojazdach.

Pomiary związane z wiatrem nastręczają pewnych trudności metodycznych. Wynika to z tego, że wiatr jest bardzo zmienny i zmierzona wartość może znacząco różnić się od tej zmierzonej na sąsiednim terenie lub w nieco późniejszym czasie.

Ciśnienie atmosferyczne.

Najprostszym urządzeniem do pomiaru zmian ciśnienia atmosferycznego jest aneroid. Jest to metalowa, szczelna puszka wypełniona rozrzedzonym powietrzem zaopatrzona we wskaźnik. Zmiana nacisku słupa powietrza na ścianki aneroidu powodują wychylenie jego wskazówki względem podziałki. Wówczas następuje odczyt.

Do pomiaru ciśnienia stosuje się również barometry rtęciowe, w których napór powietrza wtłacza rtęć do rurki z próżnią w środku. Ten proces trwa to aż do stanu równowagi między słupkiem rtęci a ciśnieniem powietrza. Poziom cieczy wskazuje na podziałce wartość ciśnienia atmosferycznego. W tym urządzeniu nie ma możliwości rejestracji zmian.

Opady deszczu.

Opady deszczu mierzymy za pomocą deszczomierza, czyli specjalnego metalowego walca o przekroju 200 cm², w którym zbiera się opad w danej jednostce pomiarowej. Po jego przelaniu do menzurki poznajemy jego objętość. To proste urządzenie nazywany jest niekiedy pluwiometrem. Jego odmiana rejestrująca ilości opadów nosi nazwę pluwiografu.

W miejscach trudno dostępnych do zmierzenia opadu stosuje się totalizator. Po przekroczeniu pewnej ilości opadu następuje rejestracja tych danych i urządzenie opróżnia się. Następuje zbieranie kolejnej dawki opadu. Okres pomiaru może trwać miesiąc lub nawet dłużej. Dlatego totalizator sprawdza się w miejscach, w których rzadko można badać ilość i częstotliwość opadów atmosferycznych.

Wilgotność powietrza.

Do badania wilgotność powietrza możemy wykorzystać higrometr. Najprostszego badania dokonuje się poprzez zastosowanie włosa, który reaguje na zmiany wilgotności względnej powietrza. Bardziej skomplikowanym urządzeniem mierzącym wilgotność na podstawie odczytów z dwóch termometrów jest psychrometr. Dzięki wprowadzeniu również stałego przepływu wiatru (psychrometr Assmanna) pomiary są dokładne i jednorodne.

W badaniach wykorzystuje się jeszcze inne pomiary, takie jak szybkość parowania wody z określonej powierzchni w danych warunkach atmosferycznych, do czego służy ewaporometr. Natomiast lizymetr określa zdolności parowania i transpiracji wody przez rośliny i wierzchnią warstwę gleby.

Temperatura powietrza.

Do mierzenia temperatury powietrza używa się w meteorologii kilka rodzajów termometrów w zależności od zadań, jakie mają spełniać. W klatce meteorologicznej na wysokości dwóch metrów nad powierzchnią gruntu umieszczone są termometry do mierzenia temperatury powietrza. Klasyczne termometry rtęciowe mierzą aktualną temperaturę powietrza (w liczbie dwóch) oraz maksymalną.

Termometr maksymalny ma specjalnie zwężoną rurkę zwaną kapilarą. Po osiągnięciu najwyższej temperatury rtęć kurcząc się, nie jest w stanie powrócić do zbiorniczka, skąd została przepchnięta przez kapilarę przez ciśnienie wywołane jej rozszerzalnością.

Z kolei do pomiaru temperatury minimalnej służy termometr alkoholowy lubtoluenowy. Termometr ten umieszczony prawie poziomo działa na zasadzie przepchnięcia pręcika przez menisk cieczy. Za każdym razem po odczycie termometry maksymalny i minimalny należy ustawić do położenia wyjściowego.

Inne urządzenia stosowane do pomiarów meteorologicznych.

Niekiedy w celu uzyskania szybkich danych z pionowego przekroju atmosfery stosuje się sondę meteorologiczną w postaci balonu. Jest to dobra metoda badania wyższych części atmosfery. Taki balon wypuszczany jest dwa razy dziennie w wielu miejscach na Ziemi. Pod jego gondolą zamontowane są wszystkie podstawowe urządzenia pomiarowe, a dane z niego przekazywane są do stacji naziemnych drogą radiową.

Stosunkowo nowym urządzeniem służącym prognozowaniu pogody jest radar meteorologiczny. To urządzenie wykorzystuje fale radiowe do odnajdywania chmur deszczowych. Potrafi również lokalizować miejsca wystąpienia opadów, burz lub innych zjawisk. Najczęściej są to radary dopplerowskie. W Polsce tworzą one system SMOK.

Od czterdziestu lat obserwujemy skok technologiczny niemal w każdej dziedzinie. W meteorologii obserwujemy również rozwój nauk i metod badań i pomiarów. Jednymi z najnowszych zdobyczy techniki są satelity, które przekazują globalny obraz stanu atmosfery oraz jej wycinki nad dowolnym obszarem Ziemi. Dzięki nim szybko możemy reagować na pojawiające się zagrożenia i przeciwdziałać zbliżającym się niebezpieczeństwom takim jak huragany tropikalne, tajfuny i inne.