Temperatura powietrza
Temperatura powietrza to temperatura atmosfery przyziemnej, na którą nie ma wpływu promieniowanie słoneczne , ciepło z gruntu ani przewodnictwo cieplne .
Dokładna definicja przez naukowców i techników różni się nieznacznie w zależności od tematu. W meteorologii temperaturę powietrza mierzy się na wysokości dwóch metrów, do czego wykorzystuje się klasyczne, malowane na biało chaty pogodowe (chaty termometrów ) na otwartej przestrzeni.
W technice grzewczej i automatyce budynkowej mierzy się temperaturę zewnętrzną , wyznaczaną w reprezentatywnym miejscu przy ścianie, nie uwzględniając promieniowania ściennego i bezpośredniego promieniowania słonecznego.
Wpływy
Głównymi czynnikami wpływającymi na temperaturę powietrza są z jednej strony bilans promieniowania ziemi lub jej lokalny bilans promieniowania, az drugiej strony mieszanie spowodowane przez wiatr .
zmienność
Temperatura powietrza zmienia się w ciągu dnia, pór roku i wahań klimatycznych. Najwyższe temperatury ( biegun ciepła ) prawie 60°C obserwuje się we wnętrzu pustyni, najniższe wartości ( biegun zimna ) występują na Antarktydzie (prawie -90°C).
Cykl roczny
W ciągu roku, w oparciu o średnie dzienne lub miesięczne jako średnie długoterminowe, można zaobserwować następujący przebieg dla Europy Środkowej. Styczeń jest najzimniejszym miesiącem, od marca do maja następuje gwałtowny wzrost z maksimum w lipcu, a od września do grudnia równie szybki spadek temperatur.
Kurs dzienny
Dzienny przebieg temperatury powietrza jest bezpośrednio powiązany z dobowym przebiegiem promieniowania globalnego i dlatego wykazuje wyraźny spadek w nocy, tj. po zachodzie słońca . Minimum osiąga się wczesnym rankiem lub około wschodu słońca . Tendencję tę łagodzi gęste zachmurzenie, a także wiatr , zwłaszcza w pobliżu większych powierzchni wody. Jeśli temperatura powietrza spadnie poniżej punktu rosy , mogą wystąpić zjawiska takie jak mgła , rosa lub szron . Gdy temperatura przekroczy swoje dzienne minimum, początkowo rośnie ona szybko, a następnie nieco wolniej w godzinach południowych. Swoje maksimum osiąga po najwyższym punkcie słońca, zimą zwykle między 13:00 a 14:00, latem między 16:00 a 17:00, czasem dopiero o 18:00. Następnie szybko spada w godzinach wieczornych i nieco wolniej w nocy, aż do osiągnięcia minimum we wczesnych godzinach porannych. Ten normalny przypadek cyklu dobowego dotyczy zarówno lata, jak i zimy . Wpływy dynamiczne, takie jak wnikanie ciepłego lub zimnego powietrza, mogą czasami prowadzić do znacznych odchyleń, aw pewnych okolicznościach do odwrócenia krzywej temperatury. W pobliżu wybrzeża morski wiatr sprawia, że często maksymalna dobowa temperatura osiągana jest znacznie wcześniej między godziną 12 a 13, czyli temperatura nie wzrasta w dalszym ciągu dnia.
W zależności od wysokości
Zmiana temperatury powietrza wraz z wysokością jest najczęściej stosowanym kryterium podziału atmosfery ziemskiej na różne warstwy. Troposfery jako warstwy najniżej ma w całej Europie środkowej wymiarze około 11 kilometrów. Pokazuje w przybliżeniu liniowy spadek temperatury ze średnio 10 ° C na ziemi do 0 ° C na dwa kilometry, około -20 ° C na pięć kilometrów i wreszcie -55 ° C na wysokości dziesięciu kilometrów. Istnieją dwa dynamiczne przypadki modelowe dla tego gradientu temperatury atmosferycznej , mokry adiabatyczny i suchy adiabatyczny . Średnio statyczny spadek temperatury wynosi około 0,65°C na sto metrów, co jest znane jako geometryczny gradient temperatury. Jeśli nie ma dalszego spadku temperatury, osiągnięto tropopauzę . Jeśli jest ona szczególnie wysoka, jak w tropikach, w troposferze może rozwinąć się minimalna temperatura -80 °C.
W dalszym biegu temperatura ponownie wzrasta po fazie stacjonarnej, zwykle z wysokości około 25 km. Powodem tego jest stosunkowo wysokie stężenie ozonu i związana z nim absorpcja promieniowania w tej warstwie atmosfery, zwanej stratosferą . Maksimum temperatury osiągane jest przy około 0 ° C na poziomie stratopauzy . W przyległej mezosferze temperatura ponownie spada i w mezopauzie osiąga nowe minimum -100°C. Potem następuje termosfera i wreszcie egzosfera z temperaturą, która ponownie rośnie, chociaż na tych wysokościach trudno mówić o powietrzu i faktycznie należą one już do kosmosu . Gęstość cząstek jest tutaj tak niska, że nawet temperatura kilku tysięcy stopni Celsjusza nie wywołałaby żadnych znaczących procesów transportu ciepła.
Metody i przyrządy pomiarowe
Temperatura powietrza jest zwykle mierzona za pomocą termometru lub sondy pomiarowej . Te pierwsze są zaprojektowane jako termometry rozszerzalnościowe wypełnione głównie alkoholem lub rtęcią , podczas gdy czujniki pracują głównie z efektami półprzewodnikowymi lub termicznymi . Paski bimetaliczne są również używane do mniej dokładnych pomiarów .
Jako zasadę, że pomiar temperatury odpowiada na pomiarze zanurzeniowego , które w technice są często przyspieszonym przez wentylację . Dlatego termometr odśrodkowy służy do szybkich, ale dokładnych pomiarów naukowych . Jednak podczas czytania , podobnie jak w przypadku innych skal, należy uważać, aby patrzeć na skalę pod kątem prostym, w przeciwnym razie może wystąpić błąd paralaksy 1° i więcej. Aspiracji psychrometru ( Assmann psychrometru ) również jest wentylowana (w strumieniu powietrza o małej wirnika), przy czym mokra temperatury uzyskuje się również bardzo precyzyjnie.
Wiele błędów pomiarowych wynika z umieszczenia termometru w niewygodnym miejscu. Zewnątrz termometr powinien być zawsze zainstalowany w północnej części budynku, ale może to być również w słońcu przez 2 x 1 godzinę w lecie . Oprócz ciepła własnego budynku (któremu może pomóc kilka centymetrów od szyby okiennej), odbicie od sąsiedniego budynku może również zafałszować pomiar o 1–2°.
Dopasowanie termometru do temperatury powietrza zajmuje pewien czas, który może trwać od kilku minut do pół godziny. Jeśli na przykład potrzebujesz szybkiego wyniku przy stosunkowo powolnym termometrze pokojowym , możesz przyspieszyć odczyt , machając termometrem wyciągniętą ręką. Okres półtrwania wynosi około 20 sekund, co oznacza, że po tym czasie „sztuczny wiatr ” zbliżył się do wartości wyświetlanej na skali o 50% do rzeczywistej wartości.
Temperaturę powietrza można oszacować z dokładnością do 1–3 °, jeśli nie ma wiatru i nie ma odpowiedniego doświadczenia . Szacuje się jednak, że odczuwalna temperatura na wietrze jest znacznie niższa ze względu na odczuwalny wiatr .
Temperatura potencjalna służy do porównywania wartości temperatury mierzonych w różnych lokalizacjach i wysokościach . Jeśli skupiamy się na wilgotności lub gęstości powietrza , używana jest wirtualna temperatura .
Wpływ na dokładność pomiaru
Pomiar z dokładnością do jednego miejsca po przecinku, czyli 0,1 stopnia Celsjusza , to najwyższa dokładność pomiaru, jaka jest nadal możliwa lub przydatna na zewnątrz, ponieważ nawet niewielkie ruchy powietrza mają wpływ kilku dziesiątych stopnia. Ponadto, nawet gdy nie ma wiatru, występują poziome gradienty temperatury rzędu 0,1°C na metr, które mogą się znacznie różnić w zależności od położenia słońca , skał i roślinności i mogą sięgać kilku stopni nad ziemią. Tak zwane pole temperatur jest najbardziej stabilne przy mocno zachmurzonym lub zachmurzonym niebie i umiarkowanym wietrze. Jednak przy dobrej pogodzie jest najbardziej niespokojny (patrz też bezchmurny i prąd wznoszący ).
Ze względu na te okoliczności wiarygodny pomiar temperatury powietrza z dokładnością do około 0,5°C wymaga znacznych środków ostrożności, w szczególności dobrze wentylowanej osłony chroniącej przed promieniowaniem słonecznym oraz promieniowaniem cieplnym z gruntu i budynków. Najlepszym miejscem na czujnik temperatury lub termometr jest zatem zacienione miejsce na północy wolnostojącego budynku.
Dla laików dokładność pomiaru około 1°C może być osiągnięta, jeśli spełnione są powyższe warunki, a urządzenie pomiarowe jest w przybliżeniu skalibrowane . W przeciwnym razie mogą wystąpić błędy do 3°C, a w przypadku niedostatecznej ochrony przed promieniowaniem nawet powyżej 5°C.
Te stacje pogodowe z tych meteorologów mierzyć temperaturę na różnych wysokościach, z jednej strony, aby uzyskać informacje na temat promieniowania lub bilansu energetycznego , az drugiej strony, aby być w stanie częściowo uwzględnia skutki wspomnianej powyżej. Temperatura powietrza to temperatura mierzona na wysokości dokładnie 2 m w chronionej przed promieniowaniem chatce pogodowej. Ponadto mierzona jest temperatura gruntu : Zwykle głębokości pomiarowe wynoszą 5, 10, 20, 50 i 100 cm w ziemi.
W astronomii i geodezji nieuniknione anomalie pola temperatury przy powierzchni należą do najbardziej nieprzyjemnych, ponieważ są trudne do modelowania. Natomiast załamanie astronomiczne – jako przeciętne, regularne załamanie promieni – można stosunkowo dobrze obliczyć na podstawie 3-4 parametrów powietrza.
Astronomowie nazywają turbulencje której kierunek „rozpraszać” od gwiazd do 0,5 do 5 Seeing „(turbulencje powietrza) lub scyntylacyjnej (” migotanie „gwiazd), na lokalny klimat w kopule obserwatorium, tak zwany. Saalrefraktion przyczyną.
gdy geodeci obawiać te wpływy mniej, ponieważ są one uważane za przypadkowe błędy w dłuższych serii pomiarów wypaść. kontrast Nieprzyjemne jest błąd systematyczny przez Seitenrefraktion , szczególnie w tunelach i obserwacji występują, (tuż obok innego termicznie obszaru jako słonecznej domu ściany ), również zmieniające się systemy wiatrowe w górach lub w projektach technicznych na dużą skalę, krytyczne systematyczne mają wpływy.
historia
We Florencji 15 grudnia 1654 r. rozpoczęto regularne pomiary i rejestrację temperatury dobowej.
Standardowa temperatura zewnętrzna technologii ogrzewania i chłodzenia
W celu obliczenia wydajności grzewczej mierzy się zapotrzebowanie na ciepło lub wymaganą wydajność chłodniczą na podstawie stałych, z góry określonych temperatur. Obowiązują następujące zasady:
- Zgodnie z niemiecką dyrektywą VDI 2067 / DIN 4108 T6 zakłada się , że granica ogrzewania wynosi 15 ° C, temperatura zewnętrzna jest oparta na wartościach określonych przez niemiecką służbę meteorologiczną ; Standardowe temperatury zewnętrzne są zebrane w tabeli i mapie izotermicznej w krajowym załączniku do normy DIN EN 12831 .
- W Austrii, Szwajcarii i Liechtensteinie stosuje się granicę ogrzewania 12°C, tutaj wartościami odniesienia są wartości temperatury z ZAMG (Austria) i MeteoSwiss (Szwajcaria i Liechtenstein).
Zobacz też
linki internetowe
- Dane klimatyczne z Austrii 1971–2000 , ZAMG (wybrane stacje: dni grzewcze , stopniodni grzewcze (liczba stopniodni) i inne dane klimatyczne)
- Dane klimatyczne dla lokalizacji w Austrii , energiesparhaus.at (dni ogrzewania, stopodni ogrzewania, normalna temperatura zewnętrzna , nasłonecznienie - obszerne, wartości odbiegają od oficjalnych danych z ZAMG)
- Standardowe temperatury zewnętrzne z mapą izoterm dla Niemiec
- Anne Preger: 15 grudnia 1654 - Rozpoczęcie pomiaru i rejestracji temperatury powietrza WDR ZeitZeichen od 15 grudnia 2019 (podcast)
Indywidualne dowody
- ↑ Globalne ekstremalne warunki pogodowe i klimatyczne. Światowa Organizacja Meteorologiczna , dostęp 10 sierpnia 2013 r .
- ↑ a b P. D. Jones i inni: Temperatura powietrza na powierzchni i jej zmiany w ciągu ostatnich 150 lat, Rysunek 7 ( Pamiątka z 16 lipca 2010 r. w Internet Archive ) (strona 24 z 28 pliku PDF; 7,8 MB)
- ↑ Ruhr-Universität Bochum: Wpływ pór roku na dobowy przebieg temperatury ( Memento z 13.03.2006 w Internet Archive )
- ↑ Standardowe temperatury zewnętrzne