Измерение температуры воздуха и почвы

Лаб. №2
ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И ПОЧВЫ
Для количественной оценки температуры в настоящее время используются три шкалы:
стоградусная,
абсолютная
Фаренгейта.
В качестве основной шкалы с 1968 г. принята международная практическая температурная шкала МПТШ-68, основывающаяся на нескольких реперных точках:
тройная точка - 0,01°С;
кипения воды - 100°С;
точка плавления льда - 0°С;
кипения кислорода — 182,96°С и т д.
Эта шкала позволяет использовать при измерениях как международную практическую температуру Цельсия (t°С), так и международную практическую температуру Кельвина (ТК).
В СНГ и в большинстве других стран мира для измерения температуры используется шкала Цельсия (°С).
Нижняя реперная точка этой шкалы (0°) соответствует точке плавления льда; верхняя (100°) – соответствует точке кипения воды при нормальном давлении (1013 гПа).
Промежуток между этими точками разбит на 100 равных частей. 1/100 этого промежутка и носит название один градус Цельсия (tºC).

Шкала Кельвина
В теоретической метеорологии используется абсолютная термодинамическая шкала Кельвина К. По этой шкале точка плавления льда (0°С) соответствует 273К.
В абсолютной шкале температура не может принимать отрицательных значений.
Связь данных температур определяется
соотношением
t °С= Т К– 273,16°С.

Шкала Фаренгейта(1686–1736)
Почти всю жизнь прожил в Голландии, где занимался изготовлением точных метеорологических приборов. В 1709 изготовил спиртовой, в 1714 – ртутный термометр.
Для ртутного термометра Фаренгейт построил шкалу, имеющую три реперные точки:
0° соответствовал температуре смеси вода – лед – нашатырный спирт,
96° – температуре тела здорового человека,
в качестве контрольной температуры было принято значение 32° для точки таяния льда.
Температура кипения чистой воды по шкале Фаренгейта составила 212°.
В этой шкале интервал между точками таяния льда и кипения воды разделён на 180˚, причём точке таяния льда приписано значение +32F.
Таким образом, величина одного градуса Фаренгейта равна 5/9 ˚С, а нуль шкалы Фаренгейта приходится на −17,8 ˚С.
Шкала Фаренгейта применяется во многих англоязычных странах, хотя постепенно уступает место шкале Цельсия.

Шкала Фаренгейта(1686–1736),
В некоторых странах (Англии, США) до настоящего времени используется внесистемная устаревшая шкала Фаренгейта °F.
t °С= (t F– 32) *5/9
t F = t °С*9/5+32

Температуры воздуха измеряется термометрами
в стационарных условиях используются 3 термометра:
1. психрометрический (сухой),
2. максимальный и
3. минимальный.
Термометры установлены
в ПСИХРОМЕТРИЧЕСКОЙ БУДКЕ.

Установка станционного термометров в штативе (а) и в метеорологической будке (б): 1 – штатив; 2 – сухой термометр; 3 – смоченный термометр;
5 – минимальный термометр; 6 – максимальный термометр;
7 – стаканчик с дистиллированной водой.
Устанавливаются термометры на метеорологической площадке в психрометрической будке в специальном штативе: психрометрический термометр - в вертикальном положении, минимальный и максимальный - в горизонтальном, причем максимальный с небольшим наклоном в сторону резервуара. Резервуары термометров располагаются на высоте 2 м от поверхности почвы.

измерения температуры воздуха производят 8 раз в сутки с точностью 0,1 ºС
Психрометрический термометр ТМ-4 используется для измерения температуры воздуха в срок наблюдений и является наиболее точным и чувствительным метеорологическим термометром.
В качестве термометрической жидкости используется ртуть. Это термометр с шаровидным резервуаром и металлическим колпачком на верхнем его конце (колпачок необходим для крепления термометра в штативе). Цена деления шкалы термометра 0,2°С.

Максимальная температура воздуха
Максимальный термометр ТМ- 1 (рис. 5) служит для измерения самой высокой (за некоторый промежуток времени, обычно между двумя сроками наблюдений.
Термометр максимальный ТМ-1: 1- штифт; 2- резервуар;
3-капилляр.

Минимальная температура воздуха
Минимальный термометр ТМ-2 предназначен для измере-ния минимальной температуры за некоторый промежуток времени и тем-пературы в срок наблюдения. Это спиртовой термометр с ценой деления шкалы 0,5°С. Он имеет цилиндрический резервуар или резервуар в виде вилки. Для определения минимальных температур в капиллярной трубке термометра внутри столбика спирта находится легкий штифт из цветного темного стекла с утолщениями на концах

Измерение температуры воздуха в лесу
Будка Селянинова
Устанавливают будку Селянинова на деревянном столбе так,
чтобы до резервуаров термометров от поверхности земли было 1,5 м. Для измерения температуры воздуха в лесу в походных условиях используют также аспирационный психрометр. Это компактный, легкий, удобный в работе прибор, не требующий при измерениях защиты от радиации. Измерения им можно проводить на любой доступной высоте.

Измерение температуры поверхности почвы
Для измерения температур поверхности почвы, а также снежного покрова, используются термометры:
срочный,
максимальный и
минимальный.
На метеорологических станциях и постах для установки почвенных термометров подготавливается площадка размером
4 х 6 м,
растительный покров с площадки убирается, поверхность почвы взрыхляется.
Термометры укладываются на поверхность
почвы, при этом их несколько вдавливают в
почву с таким расчетом, чтобы резервуар и
защитная стеклянная оболочка наполовину
погружались в нее.
Устанавливают
термометры в центре
площадки резервуарами на
Восток, срочный и
минимальный термометры ─ строго оризонтально,
максимальный термометр ─ с небольшим наклоном в сторону резервуара.

Измерение температуры поверхности почвы
Максимальный и минимальный термометры используются те же, что и при измерении температур воздуха.
Срочный термометр ТМ-3
ртутный с цилиндрическим резервуаром
цена деления 0,5 °С.

Измерение температуры почвы на разных глубинах
Для измерения температур почвы на разных глубинах используются коленчатые термометры Савинова, термометр-щуп и вытяжные почвенно-глубиные термометры.
С этой же целью могут использоваться дистанционные термометры сопротивления (установка М-54-2 для измерения температуры почвы на разных глубинах в 10 точках), электротермометры (АМ-2М-1 для измерения температур почвы в пахотном слое) и др.
По сравнению с жидкостными, термометры сопротивления и электротермометры более сложны, дороги, иногда недостаточно точны (АМ-2М-1 имеет точность измерений ± 1 °С) и менее удобны для наблюдений в условиях леса. Поэтому данные термометры в настоящих указаниях не рассматриваются.

Коленчатые термометры Савинова применяются для измерения температур почвы на глубинах 5, 10, 15 и 20 см (Рис. 10). На метеостанциях и постах их устанавливают на одной площадке с термометрами для измерения температур поверхности почвы. В лесу, как правило, наблюдения проводятся под пологом естественной растительности.

Измерение температуры почвы на разных глубинах
Термометр-щуп АМ-6 является переносным полевым прибором и предназначен для измерения температур почвы на глубинах от 3 до 40 см. Он состоит из жидкостного толуолового термометра, помещенного в специальную пластмассовую или металлическую оправу 2.

Термометры почвенные вытяжные
ТПВ-50
предназначены для измерения
температур почвы на глубинах от 20 до
320 см под естественной
растительностью.
Комплект вытяжных термометров состоит из
5 или 8 термо­метров. Комплект из 5
термометров служит для измерения
температуры почвы
на глубинах 20, 40, 80, 160 и 320 см,
комплект из 8 термометров
на глубинах 20, 40, 60, 80, 120, 160, 240 и 320 см.
Термометры ртутные с ценой деления шкалы 0,2°С.

Термометры почвенные вытяжные
ТПВ-50
Наблюдения по вытяжным термометрам проводят круглогодично. По термометрам до глубины 40-60 см отсчеты снимают 8 раз в сутки; начиная с глубины 80 см и более ─ 1 раз в сутки, так как с этой глубины суточные колебания температур почвы становятся незначительными.