Analize şi observaţii

asupra temperaturii

aerului

Cuprins

Argument ........................................................................pag 4

Capitolul I Procesele de încălzire şi răcire a aerului...........pag 5

Capitolul II Repartiţia geografică a temperaturii aerului.....pag 7

Capitolul III Variaţia temperaturii aerului.........................pag 8

Capitolul IV Instrumente pentru determinarea temperaturii

aerului..............................................................................pag 11

Capitolul V Termometre pentru determinarea temperaturii aerului

.......................................................................................pag 13

Capitolul VI Regimul termic al aerului...........................pag 18

Concluzii........................................................................pag 20

Bibliografie ...................................................................pag 21

2

ArgumentArgumentMeteorologia este disciplina care se ocupă de studiul fenomenelor

atmosferice, având ca obiect în special procesele climatice, precipitaţiile,

temperatura, curenţii de aer, descărcările electrice şi prognoza lor.

Denumirea de meteorologie provine de la cuvântul de origine greacă,,

meteoron” adică ceea ce se petrece în aer şi ,, logos” ştiinţă, vorbire.

Multă vreme, preocupările meteorologiei au fost confundate cu ale

astronomiei. Tratatele de meteorologie au avut, în trecutul nu prae

îndepărtat, ca teme şi problemele meteoriţilor, ,,meteoare” , de origine

extraterestră. Istoria confirmă aceste preocupări. De la Aristotel ( -384 ) şi

până la Kämtz (1835) se găsesc tratate în comun problemele astronomiei cu

cele specifice meteorologiei.

Noţiunea de timp sau vreme este rezultatul interacţiunii unui mare

număr de factori : presiune, temperatură, starea de umiditate a aerului,

direcţia şi întensitatea vântului, gradul de acoperire al cerului etc. Valorile

pecare le au aceste mărimi la un moment dat şi într-un anumit loc

determină noţiunea de timp sau vreme. Ele se numesc elemente

meteorologice.

În prezenta lucrare am abordat temperatura aerului ca element

meteorologic, prezentând procesle de răcire şi încălzire a aerului, repartiţia

geografică a temperaturii aerului, instrumentele şi metodele de măsurare a

temperaturii aerului.

Pământul, considerat ca un corp ceresc, primeşte, în mod continuu,

energie radiantă de la Soare. În acelaşi timp, el cedează, prin radiaţie,

căldură spaţiilor înterplanetare. Temperatura aerului are o importanţă

deosebită asupra regimului majorităţii proceselor din atmosferă.

3

Temperatura aerului prezintă variaţii în timp şi în spaţiu care influenţează

dispersia şi transportul poluanţilor în atmosferă.

Temperatura aerului reprezintă cel mai important factor climatic cu

acţiune patogenă deoarece valoarea şi variabilitatea sa determină reacţii

fiziologice care stimulează, sau dimpotrivă, limitează capacitatea de efort a

organismului uman şi în plus, oferă condiţii propice pentru dezvoltarea

agenţilor patogeni.

Capitolul I

Procesele de încălzire şi răcire a aerului

TEMPERATURA AERULUI este mărimea care caracterizează starea

de încălzire şi răcire a atmosferei, în imediata apropiere a suprafetei

terestre.

4

Radiaţiile solare atunci când traversează atmosfera încălzesc prea

puţin aerul atmosferic. Recepţionate însă de scoarţa terestră, ele sunt

transformate în căldură şi iradiate în parte spre atmosferă.

Ziua, când insolaţia este mai mare decât radiaţia terestră, suprafaţa

solului se încălzeşte, căldura degajată determinând încălzirea straturilor de

aer aflate deasupra acestuia.

În cursul nopţii, dimpotrivă, radiaţia intensă determină răcirea

suprafeţei solului, şi prin aceasta, şi a straturilor de aer din apropiere.

Principalele procese prin intermediul cărora aerul se poate încălzi sau

răci sunt următoarele:

convecţia termică;

radiaţia;

turbulenţa;

advecţia.

Convec ţia termică. Unul din principalii factori care determină

încălzirea straturilor de aer de jos în sus este convecţia termică.

Prin convecţie se înţelege transportul unor volume de aer pe verticală,

antrenate într-o mişcare ascendentă. Mişcarea acestor volume de aer este

de cele mai multe ori dezordonată, prezentându-se sub forma unor mici

turbioane verticale.

Convecţia termică poate să se prezinte şi sub forma unor deplasări pe

verticală, mai ordonate, în care caz sunt antrenate mase de aer mai mari şi

a căror viteză de urcare poate să atingă uneori 10 m/s sau chiar mai mult.

Deasupra uscatului, convecţia termică este condiţionată de caracterul

scoarţei terestre şi de intensitatea insolaţiei. Deasupra întinderilor de apă,

convecţia termică este posibilă numai atunci când temperatura suprafeţei

de apă este mai mare decât a straturilor de aer situate deasupra. Acest

lucru este posibil noaptea şi în perioada rece a anului.

Radiaţia sau eliberarea căldurii acumulate de suprafaţa solului

contribuie mai puţin în procesele de încălzire ale aerului, însă devine

5

deosebit de importantă în procesele de răcire ale aerului mai ales noaptea.

Acest lucru se explică prin aceea că noaptea insolaţia lipseşte, iar

fenomenele de turbulenţă sunt mult mai reduse decât ziua.

Turbulenţa reprezintă o mişcare dezordonată a particulelor de aer, sub

forma unor mici turbioane, care se deplasează deasupra unor suprafeţe

accidentate ca relief, deci cu multe denivelări şi asperităţi.

Această mişcare dezordonată face ca particulele mai calde, situate în

imediata apropiere a solului încălzit, să fie antrenate spre straturile mai

înalte, iar particulele mai mici de aici să fie dirijate spre sol.

Turbulenţa poate să fie dinamică, datorată reliefului, deci forţelor de

frecare ce acţionează între aerul ce vine în contact cu asperităţile terenului,

şi termică când este determinată de încălzirea neuniformă a scoarţei

terestre. Intensitatea turbulenţei depinde în primul rând, de natura

reliefului.

Advecţia. Căldura sau frigul pot să se propage în cazul transportului

unor mase de aer cald sau rece pe direcţie orizontală. Atunci când într-o

regiune oarecare pătrunde un aer mai cald, se spune că există o advecţie

caldă, deci o creştere a temperaturii aerului. În caz contrar este vorba de o

advecţie rece, deci de o scădere a temperaturii aerului.

Capitolul II

Repartiţia geografică a

temperaturii aerului

Temperatura aerului în straturile inferioare ale atmosferei depinde de

cantitatea de energie pe care suprafaţa terestră o primeşte de la Soare.

Dacă suprafaţa Pământului ar fi omogenă temperatura aerului ar

descreşte treptat de la Ecuator către poli.

De-a lungul fiecărei paralele (latitudini) temperatura aerului ar

fi aceeaşi.

6

Capitolul III

Variaţia temperaturii aerului

În meteorologie temperatura aerului este unul dintre cei mai

importanţi parametrii ai stării aerului, rezultat direct al interactiunii dintre

procesele de circulaţie şi radiaţie cu suprafaţa terestră.

Stabilirea caracteristicilor temperaturii aerului constă în măsurarea

temperaturii aerului atât la termenele de observaţii 1,7,13,19 cât şi a

valorilor maxime şi minime produse între orele de observaţii climatologice.

7

Temperatura aerului este unul dintre cele mai importante elemente

meteorologice. De starea de încălzire şi răcire a aerului sunt legate

majoritatea fenomenelor care au loc în atmosferă.

Ţinând seama de factorii care determină încălzirea şi răcirea

suprafeţei terestre, de lipsa ei de omogenitate, de repartiţia energiei solare

putem să afirmăm, de la început, că temperatura aerului nu este o mărime

constantă.

Aerul atmosferic se încălzeşte prin intermediul scoarţei terestre.

Temperatura acesteia prezintă variaţii de la o zi la alta sau de la un

anotimp la altul, variaţii care se manifestă şi în mersul temperaturii

aerului.

Într-un loc oarecare pe suprafaţa pământului temperatura aerului, la

scara noastră de observaţii, prezintă două feluri de variaţii:

a) variaţii periodice (diurne şi anuale);

b) variaţii accidentale.

Variaţii periodice ale temperaturii aerului

În decurs de 24 ore, mersul temperaturii aerului într-o localitate

oarecare este determinat de cantitatea de căldură pe care o primeşte sau o

cedează suprafaţa terestră.

Observaţiile orare sau curba înregistrată de un termograf ne scot în

evidenţă că temperatura aerului în decursul unei zile variază de la un

moment la altul.

Dacă aspectul vremii nu se schimbă în decurs de 24 ore pe diagrama

unui termograf se observă o creştere continuă mai pronunţată sau nu până

8

la aproximativ 2 ore după trecerea Soarelui la meridianul locului, iar

temperatura scade în tot timpul după amiezii şi noaptea, scădere care

continuă şi după răsăritul Soarelui.

De aici rezultă că temperatura aerului are un mers analog cu al

temperaturii suprafeţei terestre.

În mod obişnuit temperatura aerului se determină în stratul de aer

situat la o înălţime de 2 m la suprafaţa terestră, cu termometrele instalate

în adăpostul de instrumente, pentru a fi sustrase radiaţiile directe ale

soarelui.

Variaţii accidentale ale temperaturii aerului

Temperatura aerului în decurs de 24 de ore poate fi modificată de

influenţele exercitate de schimbarea vremii.

Variaţiile accidentale diurne sunt determinate în cea mai mare măsură

de transportul în regiunea respectivă a unor mase de aer rece sau cald.

Variaţiile accidentale anuale apar în mersul anual al temperaturii

aerului, când ne raportăm la mijloacele pentadice şi nu la cele lunare. Ele se

observă la latitudini temperate şi polare.

În afara variaţiilor periodice şi variaţiilor accidentale, temperatura

aerului mai poate avea şi variaţii diurne şi variaţii anuale.

Variaţia diurnă a temperaturii aerului se caracterizează printr-o

oscilaţie simplă, cu o valoare maximă ce se produce în jurul orei 14 şi o

valoare minimă care se înregistrează cu puţin timp înainte de răsăritul

Soarelui.

9

Amplitudinea variaţiilor diurne ale temperaturii aerului este

întotdeauna mai mică decât amplitudinea variaţiilor diurne ale

temperaturii solului şi depinde de următorii factori: latitudinea locului,

anotimp, relief, caracterul suprafeţei terestre, nebulozitate şi altitudine.

Variaţia anuală a temperaturii aerului se caracterizează tot printr-o

oscilaţie simplă, cu două valori extreme. Cea mai mare valoare, în decurs

de un an, se produce pe continente în luna iulie iar cea mai mică valoare, in

luna ianuarie.

Deasupra întinderilor mari de apă şi în apropierea litoralurilor,

valoarea maximă se înregistrează în august, iar valoarea minimă, în

februarie sau martie.

În ceea ce priveşte amplitudinea anuală a temperaturii aerului, aceasta

este minimă la Ecuator, unde fluxul energiei solare rămâne constant pe tot

timpul anului şi maximă la latitudinile polare, unde diferenţa dintre

temperaturile de vară şi cele de iarnă este apreciabilă.

Capitolul IV

Instrumente pentru determinarea

10

temperaturii aerului

Temperatura caracterizează starea de încălzire sau de răcire a unui

corp. Orice variaţie în starea de încălzire a unui corp produce o schimbare

a proprietăţilor sau a caracteristicilor fizice şi geometrice ale acestui corp.

Această schimbare constituie principiul care se află la baza construcţiei

instrumentelor pentru determinarea temperaturii adică a termometrelor.

Cu ajutorul termometrului se stabileşte raportul care există între

caracteristicile sau proprietăţile unui corp şi între temperatură, deoarece

termometrul introdus în mediul ce se cercetează capătă temperatura

acestuia datorită schimbului de căldură şi a tendinţei de stabilire a

echilibrului dinamic.

Proprietatea ce stă la baza construcţiei termometrelor este deci,

deformarea pe care o suferă corpurile gazoase, lichide şi solide, sub

influenţa variaţiilor de temperatură.

Această deformare este o dilataţie sau o contracţie a corpurilor, după

cum acestea se află sub influenţa unei temperaturi mai ridicate sau

mai scăzute.

În cazul termometrelor această deformare se traduce printr-o variaţie

de volum a corpului sau a substanţei termometrice. Pe baza acestei variaţii

de volum s-a ajuns la definirea gradului de temperatură, adică a unităţii de

măsură a temperaturii.

Astfel, dacă vom considera un corp termometric adică un mic rezervor

de sticlă la care se sudează un tub foarte îngust în care se află ca lichid

termometric mercurul, atunci când corpul termometric va fi introdus în

gheaţă care se topeşte, mercurul din acesta se va contracta, iar la un

moment dat nivelul mercurului va deveni staţionar şi vom nota acest nivel

cu zero. Dacă după acesta, acelaşi corp termometric este introdus cu

rezervorul în vaporii apei care fierbe (la presiune normală) atunci mercurul

11

se va dilata urcând în tub şi la un moment dat nivelul mercurului va deveni

constant. Nivelul superior al mercurului se va nota cu 100.

Dacă acest interval se împarte în 100 de părţi egale se obţine scara

termometrica centigradă care a fost imaginată de savantul suedez Celsius.

Deducem deci că gradul de temperatura centigrad reprezintă a 100–a

parte din variaţia de volum aparent pe care o încercă corpul termometric,

atunci când acesta este trecut din gheaţa care se topeşte, în vaporii apei care

fierbe la presiunea normală.

Capitolul V

Termometre pentru determinarea

temperaturii aerului12

În scopul determinării temperaturii aerului, meteorologia utilizează

următoarele feluri de termometre:

Termometre cu lichide;

Termometre cu deformaţie, bazate pe principiul variaţiei lungimii

corpurilor solide sub influenţa temperaturii;

Termometre electrice (cu rezistenţă electrică şi termoelectrice).

Vom descrie în continuare termometrele cele mai utilizate în

determinările temperaturii aerului.

Pentru a determina temperatura aerului atmosferic se utilizează:

Termometrul ordinar meteorologic;

Termometrul de minimă (mercur);

Termometrul de maximă (alcool).

Se utilizează două termometre ordinare identice, aşezate pe acelaşi

suport şi care servesc la determinarea temperaturii şi umidităţii aerului.

Termometrul ordinar se instalează în condiţiile unei ventilaţii perfecte

într-un adăpost meteorologic.

Adăpostul meteorologic este o căsuţă din lemn cu pereţii laterali

formaţi din jaluzele depărtate între ele şi dispuse la o înclinare de 45 , astfel

că nu permit pătrunderea razelor solare în interior, asigurând în acelaşi

timp şi primenirea aerului, în interiorul adăpostului şi deci, în jurul

termometrelor.

Acoperişul adăpostului este dublu şi de pânză, pentru a nu se încălzi la

soare. Fundul adăpostului nu este compact ci este format dintr-o cruce de

scândură şi din 4 rame prevăzute cu o reţea de sârmă, tot în scopul

asigurării ventilaţiei.

Căsuţa adăpostului este instalată pe un suport cu 4 picioare la

înălţimea de 1,50 – 1,60 m pentru ca instrumentele din interior să nu fie

influenţate de radiaţia terestră.

13

Adăpostul este vopsit pe dinafară în alb pentru a reflecta radiaţiile, iar

în interior cuşca adăpostului este vopsită în negru pentru a se menţine un

regim constant de temperatură.

La instalare uşa adăpostului este orientată spre Nord pentru ca în

timpul observaţiilor razele solare să nu influenţeze indicaţiile

termometrelor şi a celorlalte instrumente din adăpost.

În faţa adăpostului se află o scară care permite urcarea, în timpul

observaţiilor, a persoanei ce efectuează determinările.

Termometrul ordinar, ca orice termometru, este format din

următoarele părţi:

rezervorul termometrului la care se sudează tubul capilar, scara

termometrului care este legată cu sârmă subţire de tubul capilar.

Scara termometrului este confecţionată din porţelan alb şi poartă pe ea

gradaţiile termometrului.

Scara şi tubul capilar al termometrului sunt protejate de un tub de

sticla prevăzut la capătul superior al scării termometrului.

Termometrul este fixat într-o garnitură de ebonită prevăzută în mijloc

cu un orificiu în care se află un mic arc metalic. La partea inferioară scara

termometrului se sprijină pe o garnitură de sticlă.

Observaţiile la termometrele ordinare se efectuează la ore fixe de

observaţie, de obicei, la 8/14/20 sau 7/13/19 în fiecare zi, iar în cazul

programelor speciale, acestea se extind la alte ore.

Deoarece, în meteorologie, este de foarte mare importanţă

determinarea celor mai scăzute (minime) şi a celor mai ridicate (maxime)

temperaturi din timpul nopţii sau zilei, se utilizează, în acest scop,

termometre speciale.

Acestea se numesc termometre pentru temperaturi extreme sau mai

scurt termometre de extremă.

14

Termometrul de maximă se instalează în poziţie orizontală, foarte puţin

înclinat înspre rezervor, pentru ca mercurul din tubul capilar să nu se

prelingă înspre capătul tubului capilar.

Acest termometru se citeşte la orele 7 sau 8 şi va da temperatura

maximă din timpul nopţii, iar la orele 19 sau 20 va da temperatura maximă

din cursul zilei.

Pentru ca termometrul acesta să fie pregătit pentru observaţia

următoare, se procedează la scuturarea termometrului, până ce indicaţia

lui devine egală cu cea a termometrului ordinar.

Termometrul de maximă funcţionează la fel ca termometrul medicinal.

Termometrul de minimă determină temperaturile cele mai scăzute şi

are ca lichid termometric alcoolul.Rezervorul acestui termometru este în

formă de furcă sau cilindru.

Rezervorul în formă de furcă prezintă o suprafaţă mai mare de contact

cu mediul înconjurător şi în acelaşi timp va avea o inerţie termică mai mare

în scopul de a nu fi influenţat de variaţiile momentane ale temperaturii.

În interiorul coloanei de alcool din tubul capilar se află un indice de

porţelan de 12 - 14 mm lungime, colorat în negru sau albastru, având

capetele îngroşate.

Acest indice serveşte pentru determinarea temperaturii minime. Astfel,

înainte de determinarea temperaturii minime, termometrul se înclină,

ţinându-l cu rezervorul mai sus faţă de capătul opus şi se observă că

15

indicele de porţelan va cădea de-a lungul coloanei de alcool până ce se

opreşte la capătul coloanei de alcool.

Indicele nu poate străbate menisculul concav al alcoolului, deoarece

acesta exercită o rezistenţă, datorită tensiunii superficiale a menisculului.

După această operaţie termometrul de minimă se instalează pe

suportul său în poziţie orizontală.

Când scade temperatura aerului, alcoolul din rezervorul

termometrului se va contracta şi o dată cu acesta coloana de alcool din

tubul capilar se va retrage, antrenând prin menisculul său şi indicele care

se va opri în dreptul unei diviziuni a scării gradate, indicând temperatura

minimă.

Termometrele de minimă se citeşte la orele 7 sau 8 şi la 19 sau 20.

Termometrul de minimă este gradat la fel ca termometrul de maximă din

0,5 , iar limitele scării sunt de -45 şi chiar +50 .

Pentru a se putea urmări variaţia temperaturii de la un moment la

altul, în mod continuu, se utilizează termometrele înregistratoare sau

termografele.

Cele mai cunoscute termografe sunt cele cu lamă bimetalică. Dilatările

sau comprimările lamei bimetalice 1 sunt amplificate printr-un sistem de

16

pârghii şi transmise printr-un braţ peniţei 2, care, le înscrie pe termograma

3, înfăşurată pe un tambur ce se roteşte uniform, datorită unui sistem de

ceasornic.

Capitolul VI

Regimul termic al aerului

17

Datele referitoare la regimul termic al aerului, preluate de la staţia meteorologică Piteşti,

pentru anul 2006 sunt centralizate în tabelul următor:

Caracteristici termice

Valori lunare

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Temperatura medie lunară

-18 -10 3,4 10,5 11,7 18,3 20,8 20,1 16,3 10,7 4,5 1,6

Maxima absolută lunară

6,6 35 9,4 16,9 22,9 27,5 39,0 26,4 22,6 16,74 9,3 5,7

Minima absolută lunară

-19 -41 - 13 5,6 11,3 15,4 6,5 15,6 12,5 6,6 -1,0 -13

Amplitudinea absolută

85 76 10,7 11,3 11,6 12,5 32,5 10,6 10,1 10,1 8,2 70

Numărul zilelor de

îngheţ25 19 20 2 – – – 0,1 1 8 19

Numărul zilelor de vară

– – 9 25 26,3 2 9 – –

Numărul zilelor

tropicale– – – 3 8 11,4 4 – –

Din tabelul de mai sus se pot desprinde caracteristicile termice care

definesc climatul local: temperatura medie anuală 9,8°C, maxima absolută

39,2°C, minima absolută –27°C şi amplitudinea absolută 66,2°C, valori

caracteristice zonei de deal unde este situată staţia meteorologică Piteşti.

Temperatura medie lunară, aşa cum reiese din tabel, este pozitivă în

lunile noiembrie si decembrie. Maxima absolută lunară (39,0°C)

înregistrată în luna iulie sugerează verile fierbinţi când umbra păduri este o

adevărată binefacere pentru oameni.

Masivele forestiere contribuie la reducerea valorilor de temperatură în

zilele călduroase; pulsul se răreşte cu până la 8 – 10 bătăi pe minut;

temperatura pielii scade şi, datorită faptului că la suprafaţa frunzelor şi

tulpinilor are loc procesul de transpiraţie, omul nu mai captează căldura

suplimentară ci, dimpotrivă, el însuşi o elimină.

18

Se poate aprecia, de asemenea, că numărul zilelor de vară este destul

de mare, indicând o stare bună a vremii, deci numeroase şi plăcute ocazii de

plimbare prin pădure.

Având în vedere că temperaturile medii pe anotimpuri: iarna –0,9°C,

primăvara 2,9°C; vara 20,0°C, toamna 10,5°C, nu sunt restrictive, se poate

afirma că toate anotimpurile sunt favorabile deplasărilor în pădure.

Dacă ţinem cont că primăvara ultimul îngheţ se produce între 20

martie şi 2 aprilie, iar toamna primul îngheţ are loc in octombrie, putem

aprecia că perioada cu temperaturi peste 0°C este lungă, lucru pozitiv din

punctul de vedere considerat. . .

Concluzii Concluzii

19

BibliografieBibliografie

20