Neerslagmetingen

Marc Vandiepenbeeck (klimatoloog K.M.I.)

Inleiding

Regenwater opvangen in een vat lijkt misschien een elementaire handeling, maar de hoeveelheid regen precies meten is heel wat minder eenvoudig. En als je aan sneeuw denkt, is dat nog moeilijker te meten.

Ongeveer dertig jaar geleden nam ik deel aan een symposium over regenmeters en meetproblemen. Het werd gehouden op de ETH (Eidgenössische Technische Hochschule - Zwitsers Federaal Instituut voor Technologie) in Zürich: internationale workshop over neerslagmeting. De uitkomst was dat het meten van neerslag erg ingewikkeld is. De organisator bestudeerde de meeste regenmeters en pluviografen die in WMO-lidstaten worden gebruikt.

De plaats van opstelling

Idealiter wordt de regenmeter vlak met de grond geplaatst in een gat met een diameter van ongeveer één meter (zie figuur 1). Op grondniveau is de windsnelheid nul. Hierdoor zullen alle waterdruppels in de regenmeter vallen omdat er geen afwijking is door turbulentie bij de opening van de regenmeter (zie figuur 2). Aangezien de windsnelheid toeneemt met de hoogte boven de grond, geldt dat hoe hoger de regenmeter is opgesteld, hoe meer water er uit de meter verdwijnt (of beter: de regenmeter ontwijkt).

Het Zwitserse onderzoek toonde aan dat Belgische en Zweedse regenmeters de beste waren. De reden: de aanwezigheid van een Nipher-kegel. Het doel van de Nipher-kegel (zie figuur 3 en 4) is om de windturbulentie zo veel mogelijk te beperken bij regenmeters die wat hoger zijn geplaatst: waarnemers kunnen niet worden gedwongen om op hun knieën te gaan zitten om elke dag regen te meten bij elk weertype. Een studie van R. Sneyers toonde aan dat een regenmeter met een Nipher kegel nog steeds 3% minder regen verzamelde dan een meter op grondniveau.

Het symposium liet zien dat de omgeving ook belangrijk is. Een volledig open terrein is niet ideaal. Metingen in een volledig open gebied vertoonden aanzienlijke tekortkomingen in vergelijking met een referentie-regenmeter die als ideaal werd beschouwd. Twee bijzondere situaties: een regenmeter was omringd door palissades van 1 m hoog en 5 m afstand van de regenmeter vandaan, de andere palissade was 2 m hoog en 10 m verwijderd. Deze laatste situatie was de beste.

De regel die algemeen gebruikt wordt bij het KMI is dat obstakels zich minstens 1,5 keer hun hoogte van de regenmeter moeten bevinden. Dus een muur van 1 m hoog moet op 1,5 m van de regenmeter staan. We zijn ons er terdege van bewust dat het niet altijd eenvoudig is om aan deze voorwaarden te voldoen.

De apparatuur

1. De regenmeter | pluviometer

Regenmeters worden meestal gemaakt van een metaallegering ofwel kunststof. De metalen aard van de legering betekent dat de regenmeter een hoge thermische capaciteit heeft. Bij erg zonnig weer kan het metaal van de regenmeter erg warm worden. Als dit het geval is wanneer het begint te regenen, kan er een zeer grote verdamping plaatsvinden, waardoor er water verloren gaat dat zou gemeten moeten worden. 

De vorm van de regenmeter is ook belangrijk. Als de regenmeter een groot oppervlak heeft, zal er meer verlies zijn door verdamping en bevochtiging voordat de eerste neerslag gemeten kan worden.

Dit probleem van bevochtiging en verdamping geldt ook voor regenmeters met kantelbakjes en regenmeters die werken volgens het weegprincipe.

2. De pluviograaf

Er zijn verschillende soorten pluviografen. Een eerste model wordt getoond in figuur 5.

In dit apparaat wordt het water dat de opening van het instrument binnenkomt, in een klein reservoir geleid dat zich rechts bevindt in figuur 5. Dit reservoir bevat een vlotter. Op de as van de vlotter bevindt zich een arm met aan het uiteinde een pen met inktreservoir. Wanneer water het reservoir vult, zorgt het water ervoor dat de vlotter stijgt en laat de pen een spoor achter op het papier dat op een trommel ligt die één omwenteling per 24 uur maakt. Aan de zijkant van het reservoir zit een hevel die in werking treedt wanneer het reservoir vol is. Hierdoor wordt het reservoir leeggezogen en gaat het meetproces verder vanaf nul. Dit is duidelijk te zien op de neerslaggrafiek in Figuur 6.

Figuur 5 toont ook twee gloeilampen onder het controlesysteem. Wanneer er kans is op bevriezing, worden ze ingeschakeld zodat de warmte die deze lampen afgeven het blokkeren van het systeem vertraagt wanneer het bevriest.

3. De wegende pluviometer van Hydromet - OTT

De OTT PLUVIO 2 regenmeter met weegprincipe wordt bij het KMI gebruikt voor het meten van alle soorten neerslag. Wat de weersomstandigheden ook zijn, motregen, ijzel, hagel of sneeuw, de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van de nieuwe OTT Pluvio2 regenmeter maken het mogelijk om zowel de accumulatie als de intensiteit van alle soorten neerslag te meten. 

Het houdt rekening met externe parameters zoals temperatuur en wind die de resultaten mogelijks kunnen beïnvloeden.

4. Regenmeters met kantelsysteem

Kantelsysteem regenmeters (zie figuur 7) worden vaak gebruikt in de automatische weerstations van amateurweerkundigen. Deze instrumenten zijn echter niet bruikbaar bij vorst. Als het heeft gesneeuwd, hoopt de sneeuw zich op in de trechter en als het zwaar is, kan het zijn dat het overschot niet boven in de trechter blijft. Als de vorst lang aanhoudt, zal het grootste deel van de sneeuw sublimeren en zal er nog steeds een aanzienlijk verlies zijn. De rest verschijnt in de metingen wanneer de sneeuw smelt, enige tijd na de sneeuwval.

5. De sneeuwmeter

Sneeuw moet worden gemeten als er verse sneeuw ligt. Simpelweg de hoogte van verse sneeuw meten is een benadering, aangezien één cm verse sneeuw gelijk is aan één mm regen.

Een sneeuwmeter wordt gebruikt om sneeuw te meten (zie figuur 8). Dit instrument heeft dezelfde oppervlakte als de regenmeter (opening van 1 dm²), maar het volume is groter omdat sneeuw 10 keer volumineuzer is dan het water dat erin zit. Ochtendwaarnemingen worden gedaan door de sneeuwmeter te vervangen door een leeg exemplaar. Je brengt hem naar een licht verwarmde ruimte om te veel verdamping te voorkomen en wanneer de sneeuw gesmolten is, meet je de hoeveelheid water zoals bij een regenmeter. Het nadeel is dat er veel nattigheid aan te pas komt.

In principe gelden dezelfde problemen als bij de regenmeter voor de sneeuwmeter, behalve verdamping als gevolg van een oververhit instrument.