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1、实验二大气温度的观测一、实验目的1 .了解温度表的构造原理和仪器安装的原则。2 .掌握空气温度的观测原则和方法。3 ,掌握温度表热滞系数的测定方法二、实验仪器干球温度表、地面温度表、最高/最低温度表、曲管温度表、双金属片温度计。三、实验说明空气温度（简称气温）是表示空气冷热程度的物理量。地面气象观测中测定的是离地面 1.5m高度处的气温。在大气环境中，测温范围：80+60。温度的测量对暴露状况特别敏 感。尤其是对于气候研究来说，温度测量受到诸如环境状态、植被、建筑物和其他物体的形 态、地表覆盖物、防辐射罩或百叶箱的设计及其变化、以及设备中其他改变等的影响。因此， 不但保存温度数据的记录是重要的
2、，而且保存测量环境的记录也是重要的。常规测温仪器有温度表和温度计两类，都是将仪器的感温元件和被测物体接触，待两者 达到热平衡时，测得感温元件的形体和特性变化，从而可知被测物体的温度。玻璃液体温度表：是利用装在玻璃容器中的测温液体随温度改变引起的体积膨胀，从液 体位置的变化来测定温度的。感应部分是一个充满液体的玻璃球或柱，一根一端封闭的玻璃 毛细管与它相连，表柱是一个有极细管腔的管子与主球部相通。温度表中液体的体积使球部 完全充满，而在要测量的所有温度下只是部分地充满表柱。液体的体积相对于其容器的变化 量是由表柱中液体长度的变化来指示的；常用的测温液体有水银、酒精和甲苯等，水银可用 于在其凝固点
3、（38.3。以上的温度；而酒精或其他的纯有机液体用于较低温度。玻璃应 当是经认可适用于温度表的一种“标准”玻璃或“硅酸硼”玻璃。玻璃球要制成既有适当强度又 薄到便于热量传入或传出球部及其内装液体。对于一个给定的表柱长度，细窄的管腔使表柱 中的液体在给定的温度变化中可以有较大的移动，但却减少了温度表可使用的温度范围。温 度表在进行刻度之前，应当进行适当的退火处理以减少玻璃老化引起的缓慢变化。水银温度表：-优点纯水银易得到比热小导热系数高对玻璃无湿润饱和蒸汽压小缺点温度在-38.862。C以下不能用饱和蒸汽压小一能管水银柱刻度破隔外食管称托一超应球都有机液体玻璃温度表：常用的有机液体有酒精和二甲苯
4、H优点可用于低温膨胀系数大缺点湿润玻璃，易发生断柱现象导热系数小，球内温度分布不均匀 饱和蒸汽压高，温度降低时会有液体小滴凝结在毛细管上部中 空部分1、观测项目包括空气的温度和地温，单位,取一位小数。测定项目：（室内外）定时气温、日最高气温、日最低气温，和定时地温、 日最高地温、日最低地温。2、普通（气象站用）温度表图2.1干湿球温度表这是在所有气象温度表中最准确的仪器，通常采用玻璃水银温度表。其刻度间隔为0.2或0.5,量程要比其他气象温度表大。安置在百叶箱内以避免辐射误差。用支 架使其保持直立，球部在最下端，球部形状为圆柱体状（测湿）或洋葱头状（测温）o 一 对普通温度表可用作干湿表。3、
5、最高温度表水银玻璃温度表，感应部分内有一玻璃针，伸入毛细管，使感应部分与毛细管之间形成 一窄道。当温度升高时，感应部分水银体积膨胀，挤入毛细管；而温度下降时，毛细管内的 水银，由于通道窄，却不能缩回感应部分，因而能指示出上次调整后这段时间内的最高温度。 调整:取下,手握温度表上部，球部朝下，手向外伸出30度角，前后甩动，直到它的示度 接近干球示度为止。放置:先放球部,后放头部。观测时间（北京时）最高温度：02时。注意：避免阳光照射，手不要接触水银球，甩动时勿使球部向上，以免水银针撞坏窄道。 应当安置成与水平面成大约两度的角度，球部在低的一头，以保证水银柱能停留在缩颈上而 不会因重力穿过缩颈。为
6、了使分离开的水银柱易于合起来，最好将表柱顶部的内腔管加粗。 4、最低温度表是在酒精中浸有一个长约10mm的深色哑铃形玻璃游标，毛细管较粗，感温球部多呈 叉状，用以增加散热面积和减小球部内温度分布不均匀。由于在酒精温度表的内腔管中残留 着一些空气，因此其上端应有一安全囊，此囊的容积应能保证使仪器经受住50的温度而 不损坏。与最高温度表相似，最低温度表应当安置在近乎水平的状态。观测时，将游标调整到酒精柱的顶端，游标很轻，不会突破酒精柱的液面，然后将温度 表放平。温度下降时，酒精柱便相应下降，由于酒精柱顶端张力作用，带动游标下降；当温 度上升时，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围慢慢上升，而游标仍停在原来
7、位置上，其指示的 温度只降不升，远离球部的一端将指示上次调整以来这段时间内的最低温度。观测最低温度表时，眼睛应平直地对准游标离感应部分远的一端；观测酒精柱时，对准凹面 中点（即最低点）的位置。观测时间（北京时）最低温度：14时。气温观测中注意的问题防辐射由于太阳的直接辐射、地面的反射辐射等影响，使测温元件的表示度与实际气温存在差 异。白天强日射的情况，将使元件温度高于气温，导致较大的辐射误差。消除和减小辐射误 差，是气温测量中关键问题。百叶箱是安置测定温、湿仪器用的防护设备。它的作用是防止太阳对仪器的直接辐射和 地面对仪器的反射辐射，保护仪器免受强风、雨、雪、太阳辐射等的影响，并使仪器感应部
8、分有适当的通风，能真实地感应外界空气温度和湿度的变化。我国气象台站常用的玻璃钢百叶箱，包括百叶箱和支架，百叶箱由箱体和顶盖组成，支 架由立柱和连接架组成。箱体内是玻璃钢组成，其叶片为倒W形，上盖有一漏斗状通风口； 顶盖内部为蜂窝结构，箱门朝正北，箱底保持水平。立柱为独柱式支撑，联结架由角钢制成。 高880、宽720、780,箱内高615、宽470、深465mm ,安装:支架应牢固地埋入地下, 顶端约高出地面125厘米；埋入地下的部分，要涂防腐油。， 维护:百叶箱要经常保持洁 白，视具体情况每一至三年要重新油漆一次；内外箱壁每月至少定期擦洗一次。寒冷季节可 用干毛刷刷拭干净。清洗百叶箱的时间以晴
9、天上午为宜。在进行箱内清洁工作和洗涤百叶箱 之前，应将仪器全部放入备份百叶箱；清洗完毕，待百叶箱干燥之后，再将仪器放回。清洗 百叶箱不能影响观测和记录。5、地温土壤温度是下垫面温度和不同深度的土壤温度的统称。下垫面温度包括裸露土壤表面的 地面温度、草面（或雪面）温度及其最高、最低温度。浅层低温包括离地面5、10、15、20CM 深度的地中温度。 较深层低温包括离地面40、80、160、320cM深度的地中温度。测量 地温的仪器主要有玻璃液体地温表和饴电阻地温传感器。理想情况测量，地表温度只能与土 壤表层进行热交换，实际上却复杂得多，原因：地表面及贴地层的温度梯度往往很大，要 使传感器只与土壤表
10、面进行热交换，而不受地表面以下土壤或贴地层空气的影响是不可能； 防辐射问题不能用遮蔽阳光的方法，否则遮蔽处的热交换状况与周围地表将有所不同，而不加遮蔽则阳光直射造成辐射误差影响增大；即使同一块地面（裸地），由于地表不同部 位的物理、化学性能的差别以及平整度和土壤颗粒大小不同，测出来的温度也会有较大差别。（1）地面温度表地面温度表（又称0厘米温度表），地面最高和最低温度表的构造和原理，与测定气温 用的温度表基本相同。 地面和浅层地温的观测地段，设在设在观测场内南面平整出的裸地 上，地段面积为2M*4M o地表疏松、平整、无草、与观测场整个地面齐平。 地面3支温度表须水平的安放在地段中央偏东的地面
11、，按0CM、最低、最高的顺序自北向南平行排列,感应部分向东，并使其位于南北向的一条直线上，表间相隔5CM,感应部分和表身，一半埋入土里，一半露出地面。图2.2曲管地温表安装示意图（2）曲管地温表5、10、15、20cm曲管地温表的构造和原理亦基本同 上，只是表身下部伸长、长度不一，并且在感应部分上端 弯折，与表身成135。夹角。其安装在地面最低温度表的西 边约20cM处，按5、10、15、20cM深度顺序由东向西 排列，感应部分向北，间隔约10CM,表身与地面成45, 须用叉形木/竹架支住。四、观测注意事项1、各种温度表读数均要准确到0.1 ,若读数为整数，小数要补充力。温度在0以下时， 应加
12、负号。允许误差为0.1。2、避免视差。观测时保持视线与水银（或酒精）弯月面相切。观测最低温度表时，以 游标远离球部的一端的示度为最低温度读数。3、各种温度表读数要迅速、敏捷、准确，先读小数，后读整数。为了防止误读或颠倒 零上、零下的差错，读完一遍后，再重复读一遍（即注意复读）。4、温度表不要脱离被测介质，更不能用手扶摸感应球。5、读数时人体（主要是面部和口）不要过分接近感应球部，也不要对着温度表深呼吸五、实验作业1、从感应液类型、测温原理、构造特点、读取方法来比较干球温度表、最高/最低温度 表、地面温度表、曲管温度表、双金属片温度计的异同点。感应液类型测温原理构造特点读取方法干球温度表最高温度
13、表最低温度表曲管温度表地面温度表双金属片 温度计2、温度的观测与记录使用干球温度表测量不同类型下垫面（实验室内、草地、百叶箱）的气温，绘图表 示其变化趋势，并说明其温度差异的原因；不同下垫面空气温度（距地l.5m）观测地点实验室内草地上百叶箱观测时间观测结果3、观测地表浅层土壤温度（5、10、5、20cm）,绘图说明其变化趋势，并分析其原因不同深度土壤温度土壤深度5cm10cm15cm20cm观测时间观测结果4、观测地面温度表、地面最高温度表、最低温度表，并记录相关结果。比较地面 温度与空气的差异，并说明其原因。气象综合观测场地表温度地面温度地面最高温度地面最低温度观测时间观测结果5、温度表热滞系数测定实验利用实验室的地面温度表、干球温度表、热水和秒表设计一个实验来测定地面温度 表的热滞系数。要求测量三次，比较各次测量结果的差异，并分析其原因。写出实验原理、实验仪器、实验步骤、计算公式和最后实验结果。