Estación meteorológica automática

Una estación meteorológica automática ( AWS ) es una versión automatizada de la estación meteorológica tradicional , ya sea para ahorrar mano de obra o para permitir mediciones desde áreas remotas. ^{[ 1 ]} Una AWS generalmente consta de una carcasa resistente a la intemperie que contiene el registrador de datos , una batería recargable , telemetría (opcional) y los sensores meteorológicos, con un panel solar o turbina eólica acoplada , montada sobre un mástil. La configuración específica puede variar según el propósito del sistema. ^{[ 1 ]} El sistema puede informar en tiempo casi real a través del Sistema Argos , LoRa y el Sistema Global de Telecomunicaciones , ^{[ 2 ]} o guardar los datos para su posterior recuperación. ^{[ 3 ]}

En el pasado, las estaciones meteorológicas automáticas solían ubicarse donde había electricidad y líneas de comunicación disponibles. Hoy en día, la tecnología de paneles solares , turbinas eólicas y telefonía móvil ha hecho posible contar con estaciones inalámbricas que no están conectadas a la red eléctrica ni a la red de telecomunicaciones fija. ^{[ 4 ]}

La mayoría de las estaciones meteorológicas automáticas tienen ^{[ 1 ] [ 5 ]}

• Termómetro para medir la temperatura
• Anemómetro para medir la velocidad del viento
• Veleta para medir la dirección del viento.
• Higrómetro para medir la humedad
• Barómetro para medir la presión atmosférica

Algunas estaciones también pueden tener ^{[ 4 ]}

• Ceilómetro para medir la altura de las nubes
• Sensor meteorológico actual y/o sensor de visibilidad
• Pluviómetro para medir la precipitación equivalente en líquido
• Sensor ultrasónico de profundidad de nieve para medir la profundidad de la nieve.
• Piranómetro para medir la radiación solar

A diferencia de las estaciones meteorológicas manuales, las estaciones meteorológicas automáticas de los aeropuertos no pueden informar la clase y cantidad de nubes . Además, las mediciones de precipitación son difíciles, especialmente para la nieve , ya que el pluviómetro debe vaciarse entre observaciones. Para el clima actual, todos los fenómenos que no tocan el sensor, como los bancos de niebla , permanecen sin observar. ^{[ 1 ]} El cambio de observaciones manuales a estaciones meteorológicas automáticas es un cambio no climático importante en el registro climático. ^{[ 6 ]} El cambio en la instrumentación, el recinto y la ubicación puede provocar un salto en, por ejemplo, los valores de temperatura o precipitación medidos, lo que puede llevar a estimaciones erróneas de las tendencias climáticas. Este cambio, y los cambios no climáticos relacionados, deben eliminarse mediante la homogeneización .

El registrador de datos es el corazón de la estación meteorológica automática. En estaciones meteorológicas de alta calidad, el proveedor puede diseñar el registrador de datos para que sea la solución perfecta para un cliente meteorológico específico. De hecho, por lo general, los registradores de datos que se encuentran en el mercado no cumplen con los requisitos en términos de consumo de energía, entradas, comunicación, protección contra animales (hormigas, ratas, etc.), humedad, aire salino, arena, etc. Las funciones principales de un registrador de datos son:

• Medición: el registrador de datos recoge la información de cada sensor y la archiva.
• Cálculo: el registrador de datos procesa la mayor parte de los datos meteorológicos para los usuarios (promedio, mínimo, máximo...).
• Almacenamiento de datos: el registrador de datos guarda todos los datos en su propia memoria o en una tarjeta de memoria microSD.
• Alimentación eléctrica: el registrador de datos gestiona la alimentación eléctrica de la estación meteorológica automática, utilizando, por ejemplo, un panel solar.
• Comunicación: el registrador de datos gestiona los protocolos de comunicación con el servidor remoto. Los diferentes protocolos de comunicación suelen ser GSM , GPRS , RTC , WiFi , uSD y RS-232 .

Las carcasas utilizadas con las estaciones meteorológicas automáticas suelen ser de fibra de vidrio , ABS o acero inoxidable resistentes a la intemperie . El ABS es el más económico, el aluminio fundido pintado ^{[ 7 ]} o el acero inoxidable el más duradero, y la fibra de vidrio es una opción intermedia. ^{[ 1 ]}

La principal fuente de alimentación de una estación meteorológica automática depende de su uso. Muchas estaciones con equipos de menor potencia suelen utilizar uno o más paneles solares conectados en paralelo con un regulador y una o más baterías recargables. Por regla general, la producción solar es óptima solo durante 5 horas al día. Por lo tanto, el ángulo y la posición de montaje son vitales. En el hemisferio norte, el panel solar se montaría orientado hacia el sur y viceversa en el hemisferio sur. La producción de los paneles solares puede complementarse con una turbina eólica para proporcionar energía durante periodos de poca luz solar, o mediante la conexión directa a la red eléctrica local. La mayoría de las estaciones meteorológicas automáticas de aeropuertos están conectadas a la red eléctrica comercial debido a las mayores necesidades energéticas del ceilómetro y los sensores meteorológicos actuales, que son sensores activos y emiten energía directamente al ambiente. ^{[ 4 ]}

Las alturas estándar de mástil utilizadas con las estaciones meteorológicas automáticas son 2, 3, 10 y 30 metros. Existen otros tamaños disponibles, pero normalmente estos se han utilizado como estándares para diferentes aplicaciones. ^{[ 1 ]}

• El mástil de 2 metros (6,6 pies) se utiliza para medir parámetros que afectan a un sujeto humano. La altura del mástil se toma como referencia a la altura de la cabeza. 
• El mástil de 3 metros (9,8 pies) se utiliza para medir parámetros que afectan a los cultivos (como el trigo, la caña de azúcar, etc.). La altura del mástil se toma como referencia la parte superior del cultivo. 
• El mástil de 10 metros (33 pies) se utiliza para medir parámetros sin la interferencia de objetos como árboles, edificios u otros obstáculos. Por lo general, el parámetro meteorológico más importante que se mide a esta altura es la velocidad y la dirección del viento. 
• El mástil de 30 metros (98 pies) se utiliza para medir parámetros a diferentes distancias con fines de modelado de datos. Una aplicación común consiste en medir el viento , la humedad y la temperatura a 30, 10 y 2 metros de altura. Otros sensores se instalan a una altura de 2 metros o menos. 

Una de las principales ventajas de una estación meteorológica automática es que puede proporcionar datos meteorológicos precisos y fiables en lugares remotos, inaccesibles o peligrosos. La AWS destaca por su portabilidad, bajo coste de montaje, autonomía operativa y mantenimiento relativamente sencillo. ^{[ 8 ]} La AWS puede programarse para alertar a las autoridades en caso de fenómenos meteorológicos severos.

La precisión de las estaciones meteorológicas automáticas varía, principalmente debido a su automatización. Esto genera problemas relacionados con la ubicación de la estación, el margen de error de los sensores instalados, la frecuencia del mantenimiento y los errores de calibración, mucho más evidentes cuando no hay participación de profesionales del campo meteorológico. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

• Estación meteorológica automatizada remota
• Estación meteorológica automatizada del aeropuerto
• Estación meteorológica personal
• Mesonet
• Observador cooperativo