Un ceilometer è uno strumento utilizzato più spesso per indicare l’altezza attuale di una base nuvolosa. Un soffitto ottico proietta un raggio di luce modulato sul fondo di una nuvola. La sua altezza può quindi essere calcolata utilizzando la triangolazione. Un ceilometer laser determina l’altezza misurando il tempo impiegato da un impulso di luce laser per essere riflesso da una base di nuvole. Le concentrazioni di aerosol, come vapore acqueo o inquinanti nell’atmosfera, possono anche essere calcolate dagli effetti di retrodiffusione della luce laser.
Questo dispositivo è ampiamente utilizzato nell’aviazione e nella meteorologia. L’altezza dello strato di nuvole più basso al di sotto dei 20,000 piedi (6,096 m) che copre più della metà del cielo è il soffitto delle nuvole. Questo stato è continuamente monitorato da ceilometri nei principali aeroporti e il risultato è segnalato agli equipaggi di volo. I produttori di ceilometri avanzati affermano che i loro prodotti possono misurare contemporaneamente più strati di nuvole fino a 30,000 piedi (9,144 m) quando utilizzati nella ricerca meteorologica.
Un ceilometer ottico è costituito da un proiettore, un rilevatore e un mezzo per registrare i dati. Ci sono due configurazioni di base. In un ceilometro a trasmettitore rotante, il proiettore spazza il cielo con un raggio di luce modulato. Il rilevatore si trova a una distanza nota dal proiettore e puntato verticalmente. Quando il raggio di luce colpisce una base nuvolosa direttamente sopra il rilevatore, la luce viene riflessa verso il basso, rilevata e l’angolo di proiezione in quel momento viene registrato.
Nella configurazione scanner-ricevitore, il proiettore è fisso e il rilevatore si muove. Il proiettore trasmette verticalmente un fascio di luce modulato. Un rivelatore parabolico, posizionato a una distanza predeterminata, scansiona il raggio in alto e in basso alla ricerca della luce riflessa da una base nuvolosa. Quando viene rilevato, fornisce l’angolo verticale per il punto di intersezione del raggio di luce e della nuvola. Entrambe le configurazioni forniscono i dati necessari per calcolare l’altezza della base delle nuvole mediante una semplice triangolazione.
Un ceilometer laser è un’applicazione speciale di un sistema di rilevamento e distanza della luce (LIDAR). In quanto tale, è stata una delle prime applicazioni della tecnologia laser. In meteorologia, un ceilometer laser viene utilizzato per studiare la struttura e la composizione atmosferica, le concentrazioni di aerosol e la formazione di nubi. I profili di retrodiffusione della luce laser possono essere analizzati per rilevare le precipitazioni, la presenza di particolari gas e la loro concentrazione, nonché la velocità del vento e la turbolenza. La capacità di rilevare le condizioni del vento attuali e mutevoli ha portato all’uso di questa tecnologia nel campo delle energie rinnovabili.