Prawdy i mity ludowe, czyli o prognozie pogody

ODPOWIEDZ
Awatar użytkownika
elvis
Użytkownik
Posty: 56
Rejestracja: 30 lis 2018, 17:50

Prawdy i mity ludowe, czyli o prognozie pogody

Post autor: elvis » 30 sie 2019, 18:50

Prowadzimy ostatnio zawziętą, chociaż nie dokońca naukową dysputę o pogodzie. W sumie temat dobry, a na pewno lepszy od polityki, ale może z powodu letniej aury wzbudzający nieco zbyt wiele emocji.
Spróbujmy nieco wrócić do tej nieszczęsnej nauki, bo chociaż sztuka, magia i marketing mogą być pasjonujące, ale może czasem warto zejść nieco na ziemię. Nawet jeśli nie od razu na poziom morza.

Zacznijmy od samych pomiarów. Zabawkowe czujniki mems zwracają jakieś dane, oczywiście są fajne, tanie i sympatyczne - jednak może spróbujmy bazować czymś nieco dokładniejszym. Nie musimy od razu inwestować we własne laboratorium, na szczęście mamy wujka google-a.
Poszukujemy stacji meteo i znajdujemy - np. http://www.meteo.waw.pl/

Wyniki się szybko zmieniają więc poniżej zrzuty z ważnymi danymi:
Obrazek

Na tym obrazku możemy odszukać:
  • pomiar wykonano 110 m n.p.m.
  • temperatura 28.0 st. C
  • ciśnienie 1008,4 hPa
Nie zmieściło się wszystko na jednym ekranie, więc jeszcze kolejny obrazek - czyli dalsza część powyższej strony:
Obrazek

Tutaj znajdziemy jeszcze raz ciśnienie oraz co ważniejsze:
  • ciśnienie zredukowane 1021,1 hpa
Przy okazji warto jeszcze popatrzeć na prognozę pogody:
Obrazek

Jak łatwo zauważyć wartość nazwana ciśnienie zredukowane, to nic innego niż ciśnienie, które znajdziemy w prognozie pogody.

Mamy już wszystkie dane, czas na pracę naukową. A skoro praca ma być naukowa, to postawmy tezę: te wartości nie są całkiem wyjęte z d... tylko są ze sobą jakoś powiązane.

Z pomocą znowu przychodzi wujek google, który podpowiada wikipedię jako źródło wiedzy: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wz%C3%B3r_barometryczny

Obrazek

Chcieliśmy obliczać wysokość, czyli h - dokonujemy więc karkołomnego przejścia matematycznego i uzyskujemy wzór:

h = R * T * ln(p0 / p) / (mi * g)

Fajnie byłoby go ładniej zapisać, ale jestem leniwy, albo nie znalazłem narzędzia do edycji wzorów. W każdym razie chyba każdy wie jak ten wzór przekształcić.
Powstaje teraz ważne pytanie - co to jest p0. W przypadku czujników przyjmuje się wartość 1013,25 hPa.
Wstawmy więc ją do wzoru i policzmy. Wychodzi jakieś 42.3 m n.p.m.

Obrazek

Coś chyba poszło nie tak. Spróbujmy więc innego podejścia - a może to p0 to np. ciśnienie zredukowane ? Co szkodzi wstawić i policzyć:

Obrazek

Wyszło 110.3 m. n.p.m. - wręcz aż za dokładnie. Wniosek z tej zabawy jest chyba taki że udowodniliśmy sobie jak działa wzór barometryczny - oraz że p0 nie jest stałe. W sumie to jest dokładnie wartość podawana w prognozie pogody.

Natomiast jak działa czujnik wysokości, który prognozy nie zna jest bardzo ciekawe - i chętnie się dowiem jaka magia za tym stoi :)

Awatar użytkownika
SunRiver
Administrator
Posty: 764
Rejestracja: 08 paź 2017, 11:27
Lokalizacja: Opole
Kontakt:

Re: Prawdy i mity ludowe, czyli o prognozie pogody

Post autor: SunRiver » 30 sie 2019, 18:59

i temu też się chętnie przyglądam :)
bo mam wrażenie że chyba coś jest na rzeczy ze szklanymi kulami i wróżbitami od pogody
-- a wszyscy wiedzą że najlepiej pogode przepowiada stary baca --- chyba, że się mu radio zepsuje :P
.... z każdym bitem serca ....
💫SunDUINO
💦GitHUB
💦Google Drive
💦Sotton

Awatar użytkownika
elvis
Użytkownik
Posty: 56
Rejestracja: 30 lis 2018, 17:50

Re: Prawdy i mity ludowe, czyli o prognozie pogody

Post autor: elvis » 30 sie 2019, 19:20

Jeszcze tak dla potwierdzenia wyniki z użyciem MPL3115A2 podłączonego do Arduino. Niestety biblioteka nie odczytuje wysokości z czujnika, jedynie ciśnieie. Ale wzór jest podany w dokumentacji - z jego użyciem wychodzi:
Dla p0 = 1013.25 hPa

Obrazek

I to samo dla p0 = 1021 hPa

Obrazek

Poprawny wynik to 119 m n.p.m. + 2 piętra... więc nie jest to idealny wynik, ale widać że ciśnienie z prognozy jako p0 daje dużo lepsze rezultaty niż wartość domyślna.

Awatar użytkownika
l3n1n
Moderator
Posty: 319
Rejestracja: 28 paź 2017, 8:46
Lokalizacja: 3M

Re: Prawdy i mity ludowe, czyli o prognozie pogody

Post autor: l3n1n » 30 sie 2019, 19:39

Może warto się dowiedzieć jak się wylicza ciśnienie zredukowane?

Awatar użytkownika
elvis
Użytkownik
Posty: 56
Rejestracja: 30 lis 2018, 17:50

Re: Prawdy i mity ludowe, czyli o prognozie pogody

Post autor: elvis » 30 sie 2019, 19:43

Ciśnienie zredukowane wylicza się dokładnie z tego samego wzoru - po prostu wiesz na jakiej wysokości jest zlokalizowana stacja pomiarowa, mierzysz temperaturę, ciśnienie i gotowe.

Awatar użytkownika
l3n1n
Moderator
Posty: 319
Rejestracja: 28 paź 2017, 8:46
Lokalizacja: 3M

Re: Prawdy i mity ludowe, czyli o prognozie pogody

Post autor: l3n1n » 30 sie 2019, 19:55

To trochę utrudnia stworzenie wersji mobilnej a stacjonarne wyliczanie altitudy traci sens skoro ją znasz.

Awatar użytkownika
elvis
Użytkownik
Posty: 56
Rejestracja: 30 lis 2018, 17:50

Re: Prawdy i mity ludowe, czyli o prognozie pogody

Post autor: elvis » 30 sie 2019, 20:33

Dlatego do obliczania wysokości potrzebne są dane z pobliskiej stacji meteorologicznej - nie musi być idealnie w tym punkcie gdzie mierzymy, ale im bliższe są w niej warunki tym lepiej.
W przykładzie, który analizowałem dokładna wartość p0 wychodziła 1021.1 hPa, ale wystarczyło użyć wersji z prognozy, czyli 1021 hPa i bład był niewielki. A na pewno mniejszy niż przy stałej wartości 1013.25 :)

ODPOWIEDZ