I componenti della stazione Davis Vantage Pro2L’osservatorio meteorologico si avvale di una stazione automatica prodotta dalla Davis Instruments, azienda americana di Hayward, California. In particolare viene impiegata la stazione modello Vantage Pro2 wireless con schermo solare ventilato, completa del sensore opzionale per la misura della radiazione solare.
Nella figura a fianco sono indicati i componenti principali costituenti la strumentazione: consolle, blocco sensori remoto e anemometro.
La stazione sfrutta la tecnologia wireless (senza fili), grazie alla quale non è necessario alcun cavo di collegamento per l'alimentazione elettrica e la comunicazione dei dati tra i sensori remoti e la consolle. Ogni componente è infatti dotato di un sistema di alimentazione elettrica autonomo, a pannelli fotovoltaici e batterie di emergenza, e di un sistema di trasmissione dei dati ad onde radio, operante alla frequenza di 868MHz. Tale tecnologia permette un'estrema semplicità di installazione, consentendo il posizionamento dei sensori ad una distanza massima di 300 metri dalla consolle. La strumentazione è completata da un datalogger, attraverso il quale i dati continuamente rilevati dalla stazione vengono memorizzati ad intervalli di tempo impostabili.

Nella foto: i componenti della stazione Davis Vantage Pro2 (dal sito Davis Instruments).

   
   
   
   
   

La consolle è il pannello di controllo della stazione meteorologica: i dati trasmessi dai sensori vengono ricevuti attraverso l'antenna, visualizzati sul display grafico e memorizzati dal datalogger. La consolle della stazione meteorologica Davis Vantage Pro2Nel caso dell'osservatorio di Castagneto Po, le misure vengono archiviate ad intervalli di cinque minuti e trasmesse via FTP al server di questo sito tramite linea ADSL. In caso di anomalie nella trasmissione, i dati rimangono comunque disponibili nella memoria del datalogger. L'alimentazione è fornita dalla rete elettrica e da batterie di emergenza, in modo da garantire il funzionamento anche in caso di black-out. La consolle alloggia i sensori della pressione atmosferica, della temperatura e dell'umidità interna. Elaborando le misure dirette provenienti dai diversi sensori, vengono calcolati i valori di grandezze indirette quali temperatura di rugiada (dew point), raffreddamento da vento (wind chill), evapotraspirazione, indice di calore (heat index) e, conoscendo la quota altimetrica della località, della pressione atmosferica ridotta al livello del mare. Collegando direttamente o via modem la stazione ad un personal computer, vengono inoltre calcolate altre misure quali gradi giorno, energia solare e indici di calore (THW index, THSW index). Di tutte le grandezze vengono visualizzati e memorizzati andamento, valori massimi, minimi, medi o cumulati, completi di indicazione temporale (data ed orario) sia locale che UTC. Sono inoltre disponibili gli orari di alba, tramonto e la fase lunare.

Nella foto: la consolle della stazione Davis Vantage Pro2 (dal sito Davis Instruments) .

       
 

Il blocco sensori remoto della stazione meteorologica Davis Vantage Pro 2Caratteristica particolare delle stazioni meteorologiche Vantage Pro è quella di essere costituite da un unico modulo remoto, chiamato ISS (Integrated Sensor Suite), nel quale sono concentrati tutti i sensori. Tale scelta costruttiva garantisce un'estrema semplicità di installazione, ma in alcuni casi è criticabile per la sua limitata flessibilità, soprattuto quando si rende necessario posizionare i sensori in luoghi differenti. Nella configurazione standard, l'ISS include lo schermo solare, i sensori per la rilevazione della temperatura esterna, dell’umidità esterna, il pluviometro e l'anemometro. Nel caso dell'osservatorio di Castagneto Po, è stato aggiunto il sensore per la misura della radiazione solare, mentre l'anemometro è stato posizionato separatamente. Costruttivamente l'ISS è formato dal pluviometro, di colore nero in modo da favorire una più rapida fusione delle eventuali precipitazioni solide, al di sotto del quale è montato lo schermo solare in cui sono alloggiati i sensori di temperatura ed umidità. All'esterno del pluviometro è presente una mensola su cui è posizionato il sensore di radiazione solare. Il blocco sensori è completato da un'interfaccia radio dotata di antenna, e da due pannelli fotovoltaici, uno per l'alimentazione dell'elettronica e del sistema di trasmissione radio, l'altro per la ventilazione dello schermo solare. In caso di giornate nuvolose e durante le ore notturne, l’alimentazione è comunque garantita dalla presenza di batterie al litio.

Schermo solare ventilato: secondo quanto previsto dalle normative dell'Organizzazione Mondiale della Meteorologia, i sensori di temperatura ed umidità devono essere provvisti di opportuna schermatura, avente il compito di proteggerli dalla radiazione solare e dalle altre sorgenti di calore. Lo schermo solare a piatti, o a “pagodina”, sostituisce nelle moderne strumentazioni elettroniche la tradizionale capannina lignea di colore bianco degli storici osservatori meteorologici, garantendo la correttezza e la validità delle misurazioni effettuate. Lo schermo utilizzato, composto da dieci piatti, è del tipo a ventilazione forzata, ovvero è dotato di una ventola motorizzata che convoglia l’aria attraverso alla camera in cui sono alloggiati i sensori di temperatura ed umidità. Il flusso dell’aria che investe i sensori è sempre attivo, e ha velocità variabile dai 2,5 m/s durante il giorno agli 1,4 m/s durante la notte. Specialmente durante le giornate calde, soleggiate e con scarsa ventilazione, grazie a questo flusso continuo di aria l’efficienza dello schermo viene aumentata rispetto ai modelli passivi, ovvero privi di ventilazione forzata, riducendo al minimo gli effetti del calore irradiato e riflesso, e permettendo quindi misure più precise.

Il sensore di radiazione solareSensori temperatura ed umidità: il sensore di temperatura è una termoresistenza Pt100, mentre il sensore di umidità è formato da un film a capacità elettrica variabile.

Pluviometro: il pluviometro è del tipo a vaschette basculanti, con bilancino auto-svuotante rivestito in alluminio, in modo da aumentare la resistenza alla corrosione e da soddisfare le normative dell'Organizzazione Mondiale della Meteorologia.

Sensore radiazione solare: il sensore è costituito da un fotodiodo al silicio.

Nelle foto: l'ISS ed il sensore di radiazione solare della stazione Davis Vantage Pro2 (dal sito Davis Instruments) .

 
       

L'anemometro della stazione meteorologica Davis Vantage Pro 2L’anemometro è composto dai sensori per la misura della velocità e della direzione del vento. Data l’impossibilità di posizionarlo insieme al blocco sensori remoto, si è reso necessario l’impiego di un kit di ritrasmissione, composto da un trasmettitore ad onde radio alimentato tramite pannello fotovoltaico e batteria di emergenza al litio, attraverso al quale i dati misurati vengono trasmessi alla consolle. L’anemometro è del classico tipo a coppe rotanti, e per la misura della velocità del vento impiega un contagiri ad impulsi magnetici. La banderuola per la rilevazione della direzione è invece dotata di potenziometro a variazione resistiva.

Nella foto: l'anemometro della stazione Davis (dal sito Davis Instruments).