La rete di rilevamento automatica (SwissMetNet) è dotata di strumenti di misura precisi e una tecnologia di comunicazione all’avanguardia. Il programma di misurazione e gli strumenti sono definiti in funzione degli obiettivi di misura delle singole stazioni. Tutti gli strumenti utilizzati soddisfano gli standard dell’Organizzazione meteorologica mondiale (OMM).
Nella rete di stazioni di rilevamento automatiche al suolo (SwissMetNet) si utilizzano diversi strumenti di misura. Il collocamento e l’impiego operativo di questo tipo di rete costituiscono un compito particolarmente impegnativo a causa della topografia complessa della Svizzera e delle sue condizioni climatiche localmente rigide. Tutti gli strumenti utilizzati soddisfano i criteri prestabiliti dalla certificazione e gli standard dell’OMM in materia di precisione, ventilazione e riscaldamento.
Per la misurazione della temperatura e dell’umidità dell’aria MeteoSvizzera utilizza lo strumento Thygan del produttore svizzero Meteolabor SA. Il termometro-igrometro ventilato permette misurazioni molto precise e si presta per essere utilizzato anche in condizioni meteorologiche estreme in altitudine. La temperatura è misurata mediante une termocoppia in rame-costantana e l’umidità dell’aria mediante uno specchio per punto di rugiada. Lo specchio integrato nell’igrometro è raffreddato finché l’umidità presente sulla sua superficie non condensa. La temperatura dello specchio in quel momento definisce la temperatura del punto di rugiada. L’umidità relativa viene calcolata.
I sensori della temperatura e dell’umidità del produttore Rotronic sono installati sotto una copertura che li protegge dalle intemperie e dalle radiazione e dotato di ventilazione attiva. La temperatura è misurata mediante un termometro a resistenza di platino (PT100). L’umidità relativa dell’aria è invece determinata da un polimero igroscopico.
I due sensori bianchi misurano la temperatura dell’aria appena sopra la superficie del suolo e a 5 cm dal terreno mediante termometri a resistenza di platino (PT100). I valori rilevati sono indicativi del pericolo di gelo e sono utili all’agricoltura e per la valutazione delle condizioni stradali. La temperatura al suolo è un parametro importante della meteorologia dello strato limite atmosferico.
Questo strumento misura la temperatura nel terreno a 5, 10 e 20 cm di profondità. Come per gli strumenti per il rilevamento della temperatura al suolo, il suo principio di funzionamento è quello del termometro a resistenza di platino (PT100).
La pressione atmosferica è misurata mediante un rilevatore digitale del produttore Vaisala. Questi apparecchi offrono un’elevata stabilità e precisione. Il modello PTB 330 è fornito con sensori BAROCAP® a tripla ridondanza, che garantiscono un’ottima qualità e affidabilità.
Lo strumento L14512 del produttore Lambrecht rileva la direzione del vento in base all’orientamento della banderuola; la posizione della banderuola è determinata da un potenziometro. La velocità del vento è misurata in base alla velocità di rotazione dell’anemometro a coppe, essendo la frequenza di rotazione dell’anemometro a coppe proporzionale alla velocità del vento.
Lo strumento Ultrasonic Anemometer 2D del produttore Thies rileva i dati del vento grazie ai segnali a ultrasuoni. Due coppie di sensori ad ultrasuoni sono allineati perpendicolarmente. Le differenze del tempo di transito dei segnali tra i singoli sensori determinano la velocità del vento e la direzione del vento.
Per il rilevamento dei quantitativi di precipitazione MeteoSvizzera utilizza i pluviometri del tipo 1518 H3 e 15188 del produttore Lambrecht. I pluviometri sono riscaldati affinché le precipitazioni in forma solida, come la neve, si sciolgano. Il sistema di misurazione si basa su un dispositivo basculante: in caso di precipitazioni non appena, una vaschetta basculante è piena, essa si rovescia automaticamente portando la seconda sotto l’uscita dell’imbuto. Il numero di rovesciamenti per unità di tempo determina il quantitativo di precipitazione.
La misurazione delle precipitazioni del pluviometro Pluvio2 del produttore OTT si basa sul principio della misura di peso. La quantità di precipitazioni in forma liquida, solida o mista è determinata attraverso una bilancia. Lo strumento consente misurazioni molto precise e la sua manutenzione è semplice. L’elettronica moderna di cui è fornito semplifica il controllo della qualità dei dati. Diversamente dai pluviometri con un dispositivo basculante, il Pluvio2 raccoglie le precipitazioni in un contenitore che deve essere vuotato regolarmente.
Lo strumento del produttore Thies registra l precipitazioni per mezzo di un sensore opto-elettronico riscaldato. Una barriera luminosa a infrarossi rivela il passaggio delle precipitazioni sotto forma di pioviggine, pioggia, neve e grandine.
Il telemetro laser LDM42A utilizzato da MeteoSvizzera per misurare l’altezza della neve è un sensore di distanza ad alta precisione in grado di rilevare con estrema accuratezza i primi millimetri di neve che si accumulano al suolo.
L'accuratezza della misura è garantita da un gruppo meccanico compatto tra il supporto laser e il bersaglio. Ciò significa che quando il terreno gela e il bersaglio si muove, la misurazione della distanza del laser dal bersaglio non cambia. Durante la manutenzione annuale, la distanza dal bersaglio viene registrata come riferimento durante il periodo estivo. Il sistema viene utilizzato a basse altitudini per misurare con precisione le nevicate leggere.
Il telemetro laser SHM30 utilizza lo stesso principio dell'LDM42 per misurare la distanza tra il sensore e la superficie della neve. Il sensore viene solitamente montato su un supporto fisso a una certa altezza dal suolo, a seconda dell’altezza della neve prevista nel sito di misurazione. A differenza dei sensori dello spessore della neve a ultrasuoni, la misura della distanza con il laser è indipendente dalla temperatura. Questo sistema di misurazione viene generalmente installato in aree montane, dove si prevedono grandi quantità di neve.
Il piranometro CM 21 del produttore Kipp & Zonen rileva la radiazione emisferica ad onda corta mediante una termopila. Lo strumento ha una superficie di colore nero che si riscalda con la radiazione solare. Quest’energia termica è convertita in una tensione elettrica misurabile; il valore rilevato è proporzionale all’energia prodotta dalla radiazione solare.
Lo strumento SPN-1 del produttore Delta-T Devices misura la durata del soleggiamento e la radiazione ad onda corta. La misura è effettuata mediante sette termopile indipendenti, messe in ombra in misura diversa da una maschera (costruzione in plastica di colore nero). Da queste condizioni di luce diverse (dove almeno un sensore è sempre in ombra) si determina la durata del soleggiamento e la radiazione diretta e diffusa.
Lo strumento Solar 111 B del produttore Hänni misura la durata del soleggiamento: sei piccoli fotodiodi indipendenti l’uno dall’altro rilevano la radiazione solare. Le alette presenti nell’apparecchio ruotano rapidamente e schermano per un breve intervallo, una dopo l’altra, le cellule fotovoltaiche. Sono misurati come radiazione solare tutti i momenti in cui viene rilevata una differenza minima tra la radiazione solare globale e quella diffusa (il valore in ombra).
Il pirgeometro CG-4 del produttore Kipp & Zonen misura la radiazione a onda lunga. Viene rilevata principalmente la radiazione termica (infrarossa) emessa dalla superficie terrestre e riflessa dall’atmosfera. Mentre per la misurazione della radiazione a onda corta si utilizza una cupola di vetro trasparente, il pirgeometro CG-4 presenta una cupola di silicio di colore scuro che lascia filtrare soltanto la radiazione infrarossa.
Lo strumento XL2 del produttore Bertin misura la radioattività ambientale (intensità di dose gamma). MeteoSvizzera effettua la misurazione per conto della Centrale nazionale d’allarme. L’impiego di questi strumenti nella rete SwissMetNet consente di allertare rapidamente ed efficacemente la popolazione qualora si rilevino dei valori elevati. Lo strumento in sé non è fonte di radioattività.