Một trạm khí tượng bề mặt chuẩn gồm vườn quan trắc thoáng đãng có thảm cỏ, trong đó đặt lều khí tượng (chứa nhiệt kế, ẩm kế), thùng đo mưa, cột đo gió cao khoảng 10 m, máy đo nắng, chậu đo bốc hơi, nhiệt kế đất, và trong nhà có khí áp kế; quan trắc viên đo theo các giờ chuẩn quốc tế để số liệu khớp với cả thế giới. Ngày nay nhiều trạm đã tự động hoá, nhưng nguyên tắc đặt máy và đo vẫn theo chuẩn của Tổ chức Khí tượng Thế giới.
Vườn khí tượng: vì sao phải thoáng và có cỏ
Mọi số đo phải đại diện cho khí quyển của cả vùng, không bị ảnh hưởng bởi nhà cửa, cây cối, bê tông ngay bên cạnh. Vì vậy vườn khí tượng thường là một khoảng đất phẳng, rào thưa, có thảm cỏ thấp, cách xa vật cản. Cỏ giúp mặt đất không nóng lên bất thường như nền xi măng. Hai trạm ở hai nơi khác nhau, nhờ cùng chuẩn, mới so sánh được với nhau.
Bảng dụng cụ chính
| Dụng cụ | Đo gì | Ghi chú |
|---|---|---|
| Lều khí tượng | Che cho nhiệt kế, ẩm kế | Hộp gỗ hoặc nhựa sơn trắng, cửa chớp, cao khoảng 2 m |
| Nhiệt kế (thường, tối cao, tối thấp) | Nhiệt độ không khí, cao nhất – thấp nhất trong ngày | Trạm tự động dùng cảm biến điện tử |
| Ẩm kế | Độ ẩm không khí | Truyền thống dùng cặp nhiệt kế khô – ướt |
| Khí áp kế | Áp suất khí quyển | Đặt trong nhà, quy về mực nước biển |
| Máy đo gió | Hướng và tốc độ gió | Trên cột cao khoảng 10 m |
| Thùng đo mưa | Lượng mưa | Miệng hứng chuẩn; trạm tự động dùng kiểu gầu lật |
| Máy đo nắng | Số giờ nắng | Kiểu cổ điển dùng quả cầu thuỷ tinh hội tụ nắng đốt vệt cháy trên giấy |
| Nhiệt kế đất | Nhiệt độ mặt đất và các độ sâu | Có ích cho nông nghiệp |
| Chậu, ống đo bốc hơi | Lượng nước bốc hơi | Quan trọng để đánh giá hạn |
Lều khí tượng: chiếc hộp trắng quan trọng nhất
Lều khí tượng (còn gọi là lều Stevenson, theo kỹ sư Thomas Stevenson ở Scotland thế kỷ 19) được sơn trắng để phản xạ nắng, có cửa chớp hai lớp cho không khí lưu thông nhưng chặn nắng và mưa. Đặt nhiệt kế trong lều giúp đo đúng nhiệt độ không khí chứ không phải nhiệt độ do nắng đốt. Đây là lý do nhiệt độ bản tin thường thấp hơn "cảm nhận ngoài nắng".
Đo độ ẩm bằng hai nhiệt kế
Ẩm kế truyền thống gồm hai nhiệt kế đặt cạnh nhau: một bình thường (khô), một có bầu bọc vải luôn thấm ướt. Nước bay hơi làm nhiệt kế ướt lạnh đi. Không khí càng khô, nước bay hơi càng nhanh, chênh lệch hai nhiệt kế càng lớn. Tra bảng, quan trắc viên tính ra độ ẩm tương đối. Khi chênh lệch bằng 0, không khí đã bão hoà — độ ẩm 100%.
Giờ quan trắc chuẩn
Để số liệu cả thế giới khớp nhau, WMO quy định các giờ quan trắc chính theo giờ quốc tế (UTC): 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 giờ UTC. Với Việt Nam (UTC+7), đó là các giờ 7, 10, 13, 16, 19, 22, 1, 4 giờ địa phương. Bóng thám không thường thả vào 00 và 12 giờ UTC, tức 7 giờ sáng và 19 giờ tối ở Việt Nam. Nhờ vậy, ở cùng một khoảnh khắc, hàng nghìn trạm khắp thế giới cùng "chụp ảnh" khí quyển.
Quan sát bằng mắt vẫn cần thiết
Nhiều yếu tố vẫn được quan trắc viên ghi bằng mắt hoặc kết hợp: lượng mây (bao nhiêu phần bầu trời bị che), loại mây, tầm nhìn xa, hiện tượng thời tiết (sương mù, mưa phùn, dông, mưa đá). Những thông tin này giúp dự báo viên hiểu "chất" của thời tiết mà con số đơn thuần không thể hiện.
Trạm tự động: nhanh hơn, dày hơn
Trạm khí tượng tự động dùng cảm biến điện tử, gửi số liệu qua mạng mỗi vài phút. Chúng giúp mạng lưới dày hơn, đặc biệt là trạm đo mưa tự động ở vùng núi để cảnh báo lũ quét, sạt lở. Tuy vậy, trạm tự động cần bảo trì, kiểm định thường xuyên; số liệu từ trạm đặt sai chỗ (gần tường, mái tôn) có thể sai lệch nhiều.
Góc nhìn hôm nay: dựng "trạm khí tượng" ở trường
- Một nhiệt kế đặt trong hộp gỗ sơn trắng có khe thoáng, treo nơi bóng râm, cao khoảng 1,5–2 m.
- Thùng đo mưa tự làm từ chai nhựa thành thẳng.
- Một chiếc chong chóng hoặc dải vải buộc trên cột để xem hướng gió.
- Ghi số liệu vào 7 giờ và 13 giờ mỗi ngày, so sánh với bản tin. Đây là hoạt động khoa học thực tế rất hay cho học sinh.
Câu hỏi thường gặp
Trạm khí tượng gồm những dụng cụ gì?
Gồm lều khí tượng chứa nhiệt kế và ẩm kế, thùng đo mưa, máy đo gió trên cột cao khoảng 10 m, khí áp kế, máy đo nắng, nhiệt kế đất và dụng cụ đo bốc hơi.
Lều khí tượng là gì?
Là hộp sơn trắng có cửa chớp, đặt cao khoảng 2 m, che nắng mưa cho nhiệt kế, ẩm kế nhưng vẫn để không khí lưu thông, giúp đo đúng nhiệt độ không khí.
Độ ẩm được đo bằng gì?
Truyền thống dùng ẩm kế gồm nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt; chênh lệch nhiệt độ giữa hai nhiệt kế cho biết độ ẩm. Trạm tự động dùng cảm biến điện tử.
Các trạm khí tượng đo vào giờ nào?
Theo chuẩn WMO, các giờ chính là 00, 03, 06… 21 giờ UTC, tức 7, 10, 13, 16, 19, 22, 1, 4 giờ theo giờ Việt Nam.
Vì sao trạm khí tượng phải có thảm cỏ?
Vì cỏ giữ mặt đất không nóng lên bất thường như bê tông, giúp số đo đại diện cho cả vùng và so sánh được giữa các trạm.