Ceilómetro de Lufft CHM 15k

Ceilómetro de Lufft CHM 15k
Pasión por la precisión
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www.lufft.com
Aplicaciones prácticas y
Measurement
Resultados
Results
de medición
El Ceilómetro de Lufft CHM 15k es líder en retrodispersión de una sola longitud de onda. Dentro de un rango de
funcionamiento de hasta 15 kilómetros, puede detectar de forma fiable múltiples capas de nubes, cirros y capas
de aerosol.
Excelente rendimiento de la señal se consigue mediante una longitud de onda estable, un microchip de amplitud
de línea estrecha Nd: Laser YAG que opera a 1.064 nm. Permite una supresión eficiente de la luz del día y
minimiza las fluctuaciones de la temperatura. La energía de pulso utilizada y la frecuencia de los resultados del
láser en un modo de funcionamiento seguro para la vista y un instrumento de clasificación como láser de clase de
productos 1M.
Además, la 15k CHM se distingue por ser un diseño amigable para el usuario y fácil de manejar, ambos,
extremamente importantes para una operación continua o desatendida.
Ya sea utilizado como instrumento de investigación de aerosol sofisticado o integrando en una operación de redes
de mayor tamaño, el CHM 15k es una solución de tecnología de última generación para las múltiples necesidades
de hoy en investigación atmosférica.
Los siguientes ejemplos ilustran diferentes situaciones meteorológicas que se midieron con el Ceilómetro de Lufft
CHM 15k. Las mediciones fueron tomadas en Teltow y Berlín en nuestros sitios de prueba Lufft.
Cada foto es una instantánea de una situación meteorológica típica. Los planos correspondientes documentan la
intensidad de retrodispersión medida, el color codificado como función de la altitud (eje vertical) y el tiempo (eje
horizontal). La línea vertical en el diagrama de color muestra una sección de un punto en el tiempo marcado, que
se muestra en la figura a la derecha como el perfil de retrodispersión.
El Ceilómetro de Lufft CHM 15k en acción
Ejemplos de resultados de medición de fenómenos
meteorológicos y aplicaciones prácticas
Cirros Fueron fotografiados en Octubre 10 del 2005. La vista gráfica de la intensidad de retrosdispersión, muestra
una estructura similar de cirros a lo largo del día entre 6 y 12km, y una capa de estructura de hasta una altitud de
2km. El perfil de altura relacionado a las 9:00 pm se muestra en el diagrama de la derecha.
Lluvia El gráfico muestra una situación lluvia. Una cierta caída en la altura de las nubes y un aumento de la
masa de nubes y el volumen pueden ser fácilmente percibidos en la vista gráfica mediante la evaluación del
perfil de altura (a las 18:30 UTC) mostrado en la sub-área de la vista grafica en la derecha, se pueden
identificar las precipitaciones y evaluar la intensidad de un evento de precipitación probable.
Múltiples capas de nube La foto de arriba muestra una instantánea de varias capas de nubes a diferentes
altitudes. El ejemplo de medición en el lado de la derecha ilustra el 15k CHM detectando de cuatro a cinco
diferentes capas de nubes.
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Niebla, un fenómeno atmosférico
de alta complejidad
Una rango visual por debajo 1000m cerca de la tierra es conocido como la niebla, cuando la opacidad es causada
por un aire súper-saturado con vapor de agua. La niebla se produce cuando el aire se enfría rápidamente en las
noches claras, debido a la evaporación, o cuando el aire caliente fluye sobre una superficie fría.
Puesto que el aire puede contener menos vapor de agua a temperaturas bajas que en los de alta, este alcanza la
temperatura a la que se condensa el vapor de agua como líquido en forma de gotitas de rocío o flotantes en el aire,
cuando la temperatura ambiente se enfría.
En caso de que el aire se enfríe aún más, se forman más y más gotas de agua, de modo que la niebla es más
densa. Las gotas de niebla tienen diámetros típicos de 5 a 50 micras. Estos son los ideales para ser detectados por
los ceilómetros.
Evento de niebla de abril 2 de 2014. Se
muestra un gráfico del progreso del tiempo
de 2 a.m. a más o menos 9 a.m., tiempo
local (CEST). Durante este intervalo de
tiempo, la visibilidad vertical (VOR) varió
entre 80 m y 200 m (265ft y 655ft). La señal
de detección en este caso es sobre todo
generada por la dispersión múltiple del rayo
láser. Con la evaluación del perfil de altura,
se detecta el evento de niebla.
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Capa Límite Planetaria y
Altura de la Capa Mixta
La capa límite atmosférica o planetaria (CLA o CLP) es la capa más cercana a la superficie de la Tierra afectada por
el calor, viento, humedad o la transferencia de momento hacia o desde la superficie. Encima de la CLP comienza la
troposfera libre. La CLP se puede dividir ella misma en capas en función de los parámetros utilizados (viento,
temperatura, aerosol / partículas) y la escala de tiempo. Cerca de ODtierra la altura de la capa mixta (&0;) es de
especial interés, ya que todos los aerosoles / partículas y gases diferentes que subiendo de la superficie de la tierra
son primero que todo concentrados y perfectamente mezclados dentro de ella en una escala de tiempo de una hora.
Por lo tanto, la medición de la altura de la capa de aerosol proporciona información valiosa sobre la concentración de
partículas, por ejemplo, sobre el polvo fino PM2.5. Cuanto mayor sea la capa mixta, menor es la concentración de
partículas en el aire.
Un ejemplo son las emisiones de los vehículos, que inhalamos nosotros cada día. Es obvio, que hay una gran
diferencia entre si estos gases tienen 100 metros o tienen 1 km de difusión.
El Ceilómetro de Lufft es capaz de detectar la altura de la CLP así como diferentes capas de aerosol dentro de ella.
6RSRUWDDlos usuarios mediante la identificación de la altura de la CMX. Todos los algoritmos se construyen en el
Ceilómetro y los resultados son emitidos en tiempo real.
Otra aplicación para el 15k CHM es la identificación de capas de partículas volcánicas en la atmósfera.
La parte del diagrama de la derecha
muestra un perfil de aerosol para una
capa típica mixta
ya
que
se
desarrolla en el transcurso de un día
normal. Estos datos de mediciones se
registraron el 18 de julio de 2014. Cada
lectura individual se midió en una longitud
de tiempo de 15s. Para una mejor
trazabilidad
visual de la estructura
de las capas,
se
ha
seleccionado
un
formato
de
presentación
linealizado (en unidades de ln P).
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Ceilómetro CHM 15k Medición de Nubes,
Visibilidad y Perfiles de la Altura en Aerosol
Alta sensibilidad óptica para resultados
exactos Resultados precisos durante
el dia y la noche son obtenidos por:
• Un láser de estado de fuente solida de
largo periodo de vida
• pequeños filtros de ancho de banda
• un receptor de alta sensibilidad fotográfica
Funcionamiento fiable en cualquier
clima
La serie CHM 15k está preparada para el
trabajo durante todo el año y bajo
cualquier clima. Debido a su estructura de
doble caso combinado con un soplador
de ventana y un sistema de calefacción
automático, los ceilómetros no interfieren
con el empañamiento, precipitación,
congelación o el sobrecalentamiento.
Los telegramas de datos en detalle:
1 - telegrama de datos estándar
Intervalo de salida, fecha, hora, detecta
capas de nubes, profundidades de
penetración, visibilidad vertical, máx.
rango de detección, unidad de altitud
local (m / ft), estado del sistema, índice
de precipitaciones, suma de
comprobación
2 - telegrama de datos ampliado
Telegrama estándar combinado con
mensajes de estado adicionales y
parámetros específicos del dispositivo
3 - telegrama de datos sin procesar
Telegrama extendido con datos brutos
medidos (en formato NetCDF)
4 - telegrama de datos CHM 15k
Intervalo de salida, fecha, hora, unidad,
índice de las condiciones del cielo,
cubierta total de nubes, capas de nubes,
profundidades de penetración de la nube,
VOR, máx. rango de detección, indice
calidad de la capa de aerosol, altura de la
capa de aerosol, estado, suma de
comprobación
5 ... 9 telegramas de datos de usuario
CHM15k
Telegramas de datos configurables por el
usuario están disponibles
Beneficios
• Gran rango de medición hasta 15 km(50 000 ft)
• Mejora la detección de múltiples capas de nubes
• Operación de rutina simple y seguro para la vista
• Configuración de dispositivo modular de mantenimiento
sencillo
• Varios telegramas de datos, incluyendo los datos en bruto
6
• GUI Software de interfaz gráfica de usuario para el
control de dispositivos y visualización de datos de
retrodispersión medidos en formato NetCDF
Ceilómetro Jenoptik CHM 15k“Nimbus“
Orden No.
Ceilómetro
Datos técnicos
8350.00
Condiciones de
operación
Parámetros de
medición
Dimensiones (LxPxA)
500 mm x 500 mm x 1550 mm
Peso
70 kg (130 kg incl. embalaje)
Temperatura
-40°C … 55°C
Humedad relativa
0% … 100%
Viento
55 ms-1
Principio de medición
Óptico (LIDAR)
Rango de medición (ABN)1 5 m ... 15,000 m (16 ft ... 50,000 ft)
± 5m (± 16 ft)
Precisión2
Rango de resolución
5 m (16 ft)
Tasa de muestreo
100 MHz
Resolución de datos
5 m, 10 m o 15m
Net CDF sin procesar
Tiempo de medición
2 s ... 600 s (programable)
Objetivos
Aerosoles, nubes
Cantidades a ser medidas - CBH1, presenta: 3 capas; máximo 9
capas
- Profundidad de penetración de la nube
- Cantidad de nubes e indice de
condiciones del cielo
- Visibilidad vertical (VOR)
- Altura de la capa de aerosol
- Perfiles de retrodispersión de aerosol
Fuente de luz
Interfases y
software para
salida de datos y
config. de
dispositivo
Interfase estándar
Interfase opcional
Comunicación
Nd:YAG estado solido, laser, long. de
onda de 1064 nm
RS485, LAN
VDSL, Modem
Puerto LAN: Interfase de Web
Serial del puerto: Programas de terminal
estándar o software para Client-Data
Software visualizador para mejor
visualización de los resultados medidos
Fuente de alimentación
Estándar: 230 VAC, ±10%
Opcional 110 VAC, ± 10%
250 W (estándar)
Consumo de carga
800 W (en modo de calefacción máximo)
Fuente de alimentación sin Batería de seguridad interna para la
interrupcion func. opc.
electrónica, >1hr
Requerimientos ambientales ISO 10109-11
Software opcional
Parámetros
eléctricos
Seguridad de
funcionamiento
1)
Clase de láser de protección 1M de acuerdo a IEC 60825-1:2007
Clase de protección interna IP65
EMC
Clase B, DIN EN 61326-1
Seguridad eléctrica
DIN EN 61010-1
Certificaciones
CE
ABN - Altura de base de nube
2)
medido sobre un objetivo difícil a 10 km de distancia
Software / Referencias
Software:
Software:
Software:
Un software especial desarrollado por Lufft
está disponible para visualizar los datos que se
miden con el CHM.
Además, cada instrumento viene con ClientData, el software de comunicación RS485
estándar.
El 15k CHM se puede configurar y acceder a
través de una cómoda web de interfase.
Referencias: Servicio Meteorológico Alemán DWD
DWD Ceilómetro: Vista Quicktime del ceilómetro CHM 15k repartidos en Alemania. El siguiente ejemplo muestra
el mapa completo de Alemania durante la erupción del volcán en Islandia en 2010. Si nos fijamos en los perfiles
del Ceilómetro de retrodispersión, en las distintas regiones (lado izquierdo), se observa que sólo en el centro de
Alemania se encuentra un penacho rojo oscuro pasando de la troposfera superior al nivel inferior. El zoom (lado
derecho) muestra en detalle cómo los altos niveles de cenizas volcánicas están cayendo más y más a la tierra.
DWD Estación meteorológica Falkenberg: monitoreo atmosférico
perfecto combinando 15k CHM con radiómetro de microondas y radar
de nubes. El servicio meteorológico alemán (DWD) opera una red de
cerca de 100 Lufft CHM 15k hoy. Aunque inicialmente diseñado para
la detección de nubes el DWD está utilizando el 15k CHM para la
detección de capas de aerosol y la recuperación de los perfiles
verticales de coeficientes de retrodispersión de partículas. El gran
número de ceilómetros instalados están unidos entre sí en una red
para detectar eficazmente las partículas de aerosol en todo Alemania,
así como monitorear su movimiento y su distribución vertical en la
troposfera.
Versión
especial
adaptada del 15k
Lufft CHM para la
red KNMI
Referencias: Servicio Meteorológico Holandés KNMI
El KNMI está llevando a cabo un esfuerzo similar al de la DWD en la preparación de su red de medición para los
desafíos del siglo 21: Una red de más de 40 ceilómetros de Lufft apoyará el Servicio Meteorológico Holandés
para la monitorización precisa y en tiempo real de todas las actividades de aerosoles y las nubes sobre la propia
Holanda, así como en varias localidades situadas en el Mar del Norte. La ceniza volcánica procedente de
Islandia, el polvo de arena de los desiertos del Sahara o columnas de humo realizadas sobre el Atlántico y
causadas por las emisiones incendio forestal americanas, son sólo unos pocos casos que muestran la
importancia de contar con una densa red de ceilómetros de monitoreo atmosférico continua y desatendida en los
cielos holandeses.
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G. LUFFT Mess- und
Regeltechnik GmbH
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Dirección postal:
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D-70736 dirección de
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Sujeto a modificaciones técnicas CHM 10_2015
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