Pomiar temperatur i przyrządy pomiarowe

Zobacz slidy

Treść prezentacji

Slide 2

pojęcie temperatury powietrza skale termometryczne zależność rozkładu temperatury na Ziemi przebieg dobowy i roczny temperatury wraz z pojęciami z nimi związanymi stacja meteorologiczna urządzenia pomiarowe temperatury klatka meteorologiczna

Slide 3

- jeden z podstawowych elementów meteorologicznych, określający stan cieplny atmosfery. Jest to stopień ogrzania powietrza pod wpływem ciepła doprowadzonego za pośrednictwem przewodnictwa cieplnego, z wyłączeniem wpływów zewnętrznych - promieniowanie słoneczne, wiatr, deszcz, itp.

Slide 4

- umowne systemy, za pomocą których opisuje się temperaturę. W praktyce, spotkać się można z trzema skalami termometrycznymi: skala Kelvina, potocznie nazywana skalą bezwzględną. Skala teoretyczna. Jednostką temperatury jest tu Kelvin. Punktem zerowym w skali Kelvina jest 0 bezwzględne, odpowiadające temperaturze w skali Celsjusza -273.15. W praktyce meteorologicznej rzadko jest stosowana. skala Celsjusza (C) Empiryczna skala temperatury, powszechnie stosowana na świecie, pomijając niektóre byłe kolonie brytyjskie i USA. Jest to skala temperatur z dwoma punktami odniesienia: punktem topnienia lodu (0C) i punktem wrzenia wody (100C). Obydwa punkty odnoszą się do ciśnienia 1013,25 hPa. skala Fahrenheita (F) Empiryczna skala, powszechnie stosowana w USA. Punktem zerowym jest temperatura zamarzania mieszaniny salmiaku i lodu, a temperaturę wrzenia wody określono na 212F. Temperatura zamarzania wody destylowanej wynosi 32F. 1F 59 C. Istnieją również inne skale termometryczne jak np. Reaumura, obecnie jednak nie są już stosowane w praktyce.

Slide 5

szerokość geograficzna (kąt padania promieni słonecznych) rozmieszczenie lądów i oceanów prądy morskie ukształtowanie powierzchni (każde 100 m wyżej to 0,6C mniej) cyrkulacja atmosferyczna rodzaj podłoża (ciemne podłoże szybciej się nagrzewa) zachmurzenie szata roślinna (cień)

Slide 6

Charakterystyczna dla temperatury powietrza jest zmienność jej przebiegów w czasie

Slide 7

Podstawowy przebieg temperatury; wykazuje zmienność cykliczną. Dobowa zmienność temperatury powietrza związana jest z dobowym cyklem dopływu energii słonecznej. Najwyraźniej zaznacza się w warunkach pogody radiacyjnej, czyli bez zachmurzenia i bez wiatrów.

Slide 8

Przebieg roczny temperatury powietrza odtwarza cykliczne zmiany dopływu energii słonecznej, związane ze zmianami deklinacji Słońca. Charakteryzuje się zwykle za pomocą przebiegu wartości średnich miesięcznych temperatur powietrza.

Slide 9

temperatura średnia dobowa - uśredniona wartość temperatury powietrza dla danej doby. Wyróżnia się dwa rodzaje reżimów, podług których mogą pracować stacje pomiarowe. Reżim synoptyczny - 8 lub 4 pomiary na dobę. Średnia dobowa to średnia arytmetyczna z wykonanych pomiarów. Reżim klimatyczny - poszczególne służby meteorologiczne stosują własne formuły do obliczania temperatury średniej dobowej. temperatura średnia miesięczna - wartość charakteryzująca temperaturę w danym miesiącu; średnia arytmetyczna z temperatur średnich dobowych danego miesiąca. średnia wieloletnia temperatura miesięczna - uśrednione wartości temperatur danego miesiąca na danej stacji z okresu wielolecia (średnia arytmetyczna). Najczęściej jest to okres 30.lecia. Temperatura średnia roczna - średnia arytmetyczna z temperatur miesięcznych w danym roku.

Slide 10

Średnia wieloletnia temperatura roczna - uśredniona temperatura roczna (średnia arytmetyczna) z okresu wielolecia (zazwyczaj 30.letnia). Wartość anomalii temperatury miesięcznej lub rocznej - różnica między wartością temperatury średniej miesięcznej danego miesiąca lub roku a średnią temperaturą wieloletnią danego miesiąca lub wieloletnią temperaturą średnią roczną. Z wartości tej dowiadujemy się o ile dany miesiąc lub rok był cieplejszy lub chłodniejszy od średniej. Dobowa amplituda temperatury powietrza - różnica między temperaturą maksymalną a temperaturą minimalną odnotowanymi w ciągu danej doby. Roczna amplituda temperatury powietrza - różnica między średnią miesięczną temperaturą najcieplejszego miesiąca w danym roku a najchłodniejszego miesiąca w danym roku. Średnia wieloletnia amplituda temperatury powietrza - jak wyżej, ale z tym wyjątkiem, że oblicza się jako wartość różnicy najcieplejszego i najchłodniejszego miesiąca ze średnich miesięcznych wieloletnich.

Slide 11

Dane o temperaturze powietrza zbierane są przez stacje meteorologiczne. Stacja meteorologiczna jest wyposażona w poletko pomiarowe (ogródek meteorologiczny) trawiasty obszar o wymiarach 1515m, na terenie którego są zainstalowane przyrządy meteorologiczne. Na terenie stacji meteorologicznej wykonuje się pomiary m.in. temperatury powietrza na wysokości 2 m nad poziomem gruntu oraz temperatury powietrza na wysokości 5 cm nad poziomem gruntu. Ogródek meteorologiczny Białowieża

Slide 12

Przyrządami służącymi do pomiaru temperatur są termometry i termografy. W meteorologii stosuje się kilka grup tych urządzeń: termometry stacyjne - służą do pomiaru temperatury aktualnej termometry ekstremalne - stosowane do pomiaru temperatury maksymalnej i minimalnej w danym odcinku czasu termografy

Slide 13

Termometry stacyjne skalowane są co 0.2C, odczytu dokonuje się z dokładnością do 0.1. Termometr stacyjny w każdym momencie wskazuje temperaturę aktualną, czyli taką, jaką w danej chwili ma powietrze, jeśli spełnione są standardowe warunki pomiaru. Przy pomiarach temperatury aktualnej wyróżniamy termometry stacyjne cieczowe i elektryczne, jednak przyjęto zwyczajowo, iż mówiąc o termometrze stacyjnym, mamy na myśli termometr cieczowy.

Slide 14

Wykorzystuje zjawisko rozszerzalności cieplnej cieczy. Składa się z kapilary szklanej, wewnątrz której panuje próżnia, skali oraz zbiornika z cieczą. termometr rtęciowy - dla temperatur od -38 (temp. topnienia rtęci) do 356 (temp. wrzenia rtęci) termometr alkoholowy - dla temperatur od -70 do 120C

Slide 15

Termometr stacyjny elektryczny używany jest w różnego rodzaju stacjach meteorologicznych, które z zadaną częstotliwością próbkowania (np. co godzinę) rejestrują wartość temperatury powietrza i inne elementy meteorologiczne. Układ takiego termometru zamienia zmianę oporu jego czujnika z wielkości elektrycznej na wskazanie temperatury. Dane te mogą być dodatkowo zapisywane w komputerze.

Slide 16

Stosuje się go dla uchwycenia (pomiaru) najwyższej i najniższej temperatury w danym okresie (zazwyczaj w ciągu doby), która zazwyczaj wystąpi w momentach między pomiarami temperatury na termometrze stacyjnym. Odczytu temperatury maksymalnej i minimalnej dokonuje się na stacjach meteorologicznych zazwyczaj raz na dobę.

Slide 17

Zasada działania tego termometru znana jest nam z działania powszechnie znanego termometru lekarskiego. Zbiorniczek z cieczą rozszerzalną (jest to zazwyczaj rtęć) oddzielony jest od rurki pomiarowej kapilarą. Gdy objętość rtęci pod wpływem wzrostu temperatury zwiększa się, znaczne ciśnienie w zbiorniczku przepycha rtęć przez kapilarę i wysokość słupka rtęci w rurce pomiarowej rośnie. W momencie gdy temperatura spada, rtęć w zbiorniczku kurczy się, słupek rtęci w kapilarze ulega przerwaniu i dzięki temu wysokość słupka rtęci w rurce pomiarowej pozostaje stała (nie opada). W ten sposób koniec słupka rtęci rejestruje najwyższą temperaturę, jaka wystąpiła w czasie od ostatniego przygotowania termometru do pomiaru.

Slide 18

Wypełnia go jeden z alkoholi wielocząsteczkowych o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia i dużym napięciu powierzchniowym. Rurka pomiarowa tego termometru ma dość dużą średnicę, a wewnątrz niej, w cieczy rozszerzalnej znajduje się barwny pręcik szklany. Ciecz rozszerzalna, zwiększając swoją objętość swobodnie przeciska się między pręcikiem a ścianką wewnętrzną rurki i pręcik pozostaje w miejscu. W przypadku, gdy temperatura spada na tyle, że menisk cieczy rozszerzalnej dojdzie do pręcika, duże napięcie powierzchniowe menisku przesuwa (ściąga) pręcik w stronę, w którą wędruje menisk. Ponowny wzrost temperatury i ruch menisku w drugą stronę nie przesuwa pręcika. W ten sposób krawędź pręcika, skierowana w stronę menisku wyznacza wartość minimalnej temperatury, jaka wystąpiła w okresie od ostatniego przygotowania termometru do pomiaru.

Slide 19

Termograf jest urządzeniem mierzącym temperaturę i rejestrującym jej przebieg w funkcji czasu. Elementem reagującym na zmiany temperatury jest czujnik deformacyjny, który zmienia swój kształt w funkcji temperatury. Innym ważnym elementem jest bęben, wewnątrz którego znajduje się układ zegarowy, który nim obraca. Na bęben naciągnięty jest termogram - pasek papieru z wydrukowaną skalą czasową i skalą temperatury. Wskazówka, przenosząca ruchy czujnika temperatury zakończona jest pisakiem, który kreśli na termogramie linię, odpowiadającą ciągłemu zapisowi temperatury powietrza. Najczęściej stosuje się termograf tygodniowy, w którym pełen obrót bębna trwa 168 godzin.

Slide 20

Aby zapewnić prawidłowe warunki pomiarów temperatur, termometry umieszczane są w tzw. klatkach meteorologicznych. Są to drewniane budki, o żaluzjowych ściankach bocznych, z otworami w dnie i dachu wewnętrznym. Umieszcza się w nich przyrządy meteorologiczne - termometry stacyjne: suchy i zwilżony (tworzą razem psychrometr Augusta), termometr maksymalny, termometr minimalny, i jeśli się stosuje - termograf.