ecowitt ws80 nearEro alla ricerca di un metodo per migliorare le performances della  WS80 della Ecowitt che ritengo un'ottima stazione a basso prezzo.
Mi sono così imbattuto nelle pagine web che spiegavano i pregi della stazione all-in-one chiamata: ATMOS 41.

In particolare, la pagina web
Weather station comparison and peformance testing | METER Research

e soprattutto il manuale
20635_ATMOS41_Manual_Web.pdf

spiegano come il sensore di temperatura fosse un trasduttore sistemato al centro dell'area dell'anemometro ultrasonico:

"A differenza della maggior parte delle altre stazioni meteorologiche, il sensore della ATMOS 41 non è coperto da schermi per proteggerlo dal riscaldamento solare. Si trova all'aria aperta, suscettibile al riscaldamento solare del corpo dello strumento. Tuttavia, ATMOS 41 calcola la temperatura dell'aria in modo accurato perché sono note la radiazione solare e la velocità del vento. Questi sono i due parametri principali che determinano l'errore tra la temperatura dell'aria misurata e la temperatura effettiva dell'aria. Pertanto, è possibile conoscere il bilancio energetico e ottenere quale dovrebbe essere la temperatura effettiva, in base all'apporto dei raggi UV sul corpo e del raffreddamento convettivo del sensore di temperatura."

Sebbene la nostra WS80 avesse una piccola schermatura del sensore di temperatura, sappiamo bene quanto possa essere non efficace, così ho provato ad applicare la formula (11) del bilancio energetico adattandola alla WS80, a cui poi ho fornito i dati provenienti dalla stazione.

Sulla pagina del Confronto sensori del KWOS si vede il risultato dell'applicazione della formula di correzione.

NOTA:

Rispetto alla formula di base, sono state apportate delle modifiche al software perchè la WS80 ha un suo schermo solare che in qualche modo reagisce alle variazioni di radiazione solare e di conseguenza fa reagire il sensore che c'è all'interno.

In particolare, si è notato:
1) latenza quando la radiazione solare passa da una discesa ad una risalita (es. passaggio di nuvole)
2) latenza quando la radiazione solare è in discesa (es. Sole che inizia la discesa apparente)

Questo significa che non si può utilizzare un solo parametro di "assorbibilità della radiazione solare del materiale" ( αs ), in questo caso la plastica o ABS.
Il parametro va calibrato a seconda che la radiazione solare sia in salita o in discesa e va assegnato un peso differente.

Nel nostro caso, e' vero che il sensore ha una dimensione inferiore al millimetro, ma non è in aria completamente libera ed il vento e la radiazione non lo lambiscono direttamente. E' inserito all'interno di uno schermo che crea una mini atmosfera dipendente da quanto esso stesso venga lambito da Sole e vento.

Al momento, questi sono i diagrammi che spiegano il funzionamento: 

 

 ws80 corr main eng WS80 corr solarradiation   ws80 corr energybalance

 Qui di seguito un esempio di come performa la soluzione. Verde = WS80 - Celeste = Meteoshield Pro - Rosso = Apogee ventilato - Viola = WS80 corretto

 

ws80 corr graph ws80 corr graph 1

 

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Per maggiori informazioni su come funziona il bilancio energetico alla superficie del nostro pianeta, vi rimando a questo articolo: http://bolchem.isac.cnr.it/data/docs/l10_14.pdf

o a questi video del Dr. Bruce Bugbee della Apogee

L'articolo "Air temperature sensors: dependence of radiative errors on sensor diameter in precision metrology and meteorology" spiega la relazione tra la dimensione di un sensore di temperatura e la sua influenza alla radiazione solare e alla velocità del vento.

Un importante spunto per altri test, può essere il documento "A new technique for the accurate upper air temperature measurement using radiosonde", in cui si spiega come trovare la corretta temperatura utilizzando due termistori di colorazione diversa.