北京大学精品课程大气探测学 第一部分（共计724页）.pptVIP

5.1概述 温度测量包括大气温度、土壤温度、水体温度及植物群体温度等的观测。 为什么要观测大气温度？ 世界万物的生生息息都与气温有着千丝万缕的联系。大气中的一切物理过程如天气过程、风雨的形成、全球变化等都与温度有关。 一.温标 为了定量地表示温度,必须选定一个衡量温度的标尺——温标。温标给出了一系列的参考点，如： 1.在标准大气压力（1013.25hpa）条件下，有：纯水的冰点温度： 0.00℃； 冰、水、汽三相点温度：0.01℃； 纯水和水汽的平衡沸点温度：100℃； 水银的凝固点温度：-38.862℃； 固体 升华点温度：-78.476℃； 液态氧的沸点温度：-182.962℃； 2. 水的沸点与大气压的关系 （5.1) 式中P0为海平面气压或标准大气压力（1013.25hpa); P为本站气压。 固体CO2的升华点温度与大气压力的关系为： （5.2) 无水乙醇的沸点温度与大气压力的关系为： （5.3） 其中 A=8.04494,B=1554.3,C=222.65 3.常用温标有三种： 开尔文温标（绝对温标）(K):Kelvin Temperature Scale 摄氏温标 (℃):Celsius Temperature Scale 华氏温标(F):Fahrenheit Temperature Scale 它们之间的换算关系为： K——C换算： C——F换算： K——F换算： 温度尺度 绝对温度T(K) 摄氏温度t(℃) 华氏温度t?(℉) 二.测温方法与测温仪器类型 1、温度测量仪器量程的确定 测温仪器量程的确定是根据区域气温的年最低、最高值确定的。如：-20℃——+60℃ 2、测温仪器的类型 A.接触式——测温仪器直接放入大气介质中。 （1）玻璃温度表（利用液体膨胀特性；不便转换成电信号） （2）双金属片温度计（利用固体线膨胀系数之差；自记仪器） （3）金属电阻温度计（热电效应；性能稳定近似线性灵敏度低) （4）热敏电阻温度计（半导体电阻随温度特性；灵敏度高，阻 值大，体积小，非线性，互换性差） （5）热电偶温度计（热电效应；可测高温，灵敏度低，冷端电 偶需温度固定） B.非接触式——以遥感方式测量大气温度。 （1）超声温度计 （利用声速随大气温度变化特性；观测速 度快，观测记录复杂） （2）红外线辐射计、微波辐射计（利用物质的辐射效应与温 度的特性；可远距离遥测，冠层及大气边界层温度观测） （3）声学测温雷达（利用声波在大气中的传播与温度的特性； 可远距离遥测，大气边界层观测） 本章重点讲述如何在大气环境中精确地测量大气温度，主要包括： 1、测温元件的特性、测温原理，测量误差等； 2、气温的动态测量特性； 3、气温测量的太阳辐射防护。 5.2测温元件 一.液体玻璃温度表 1、基本原理 液体玻璃温度表的感应部分是一个充满液体的玻璃球，示度部分为玻璃毛细管。由于玻璃球内的液体的热膨胀系数远大于玻璃，当温度升高时，液体柱升高，反之下降。液柱的高度即指示温度的数值。 温度变化时，引起测温液体体积膨胀或收缩，使进入毛细管的液柱高度随之变化。 设0 ℃时表内液体的体积为V0，此时球部和这段毛细管的容积也为V0，当温度升高 时，毛细管中液体柱的长度变化为， 则体积的改变量为： 式中 为液体的热膨胀系数; 为玻璃球的热膨胀系数;S为毛细管的截面积。将上式改写成 等式左边称作温度表的灵敏度。表示温度改变1℃引起的液体高度变化，灵敏度高的仪器，刻度精密。 V0、 越大，S越小温度表灵敏度越高。 液体玻璃温度表基本原理 凝固点（ ℃） 沸点（ ℃） 热膨胀（ 1/℃） 导热（J/cm.s. ℃) 比热(J/g. ℃) 水银 -38.862 356.9 182 83.6 0.1256 酒精 -117.5