Products, help and information

Temperatura

O que é temperatura?

Temperatura é uma quantidade física que descreve o calor e o frio e é proporcional à energia cinética média de uma massa.
Termómetros são usados para medir a temperatura. Estes podem ser padronizados para uma das três escalas:

  • escala Fahrenheit (°F), que é especialmente popular nos EUA.
  • escala Celsius (°C), que é a mais usada
  • escala Kelvin (K), que representa a unidade SI para a temperatura.

As escalas Kelvin e Celsius têm exatamente os mesmos intervalos para uma diferença de temperatura de 1°, elas diferem apenas pelo seu ponto zero.

Em meteorologia, a temperatura é diferenciada em temperatura do ar, temperatura da superfície, temperatura do solo, temperatura da água e temperatura em altitude. Em meteorologia, em regra geral, considera-se a temperatura do ar, então todos os outros detalhes referem-se a esta temperatura ambiente, mas são referidos apenas brevemente com a temperatura. Muitas vezes, as temperaturas do dia ou da noite são dadas para descrever o tempo de um dia.

Além disso, deve-se notar que a temperatura é altamente dependente da altitude. Isso significa que o ar esfria em cerca de 1°C por 100m de altitude. Portanto, é importante saber em qual altitude a estação de medição está e em qual altura o sensor de temperatura está fixado, de modo que a altitude e, portanto, também a diferença de temperatura para outros sensores ou estações possam ser consideradas corretamente.

Como é medida a temperatura?

Todos os termómetros aproveitam as várias propriedades físicas das substâncias que mudam com as mudanças de temperatura. Isto pode ser, por exemplo, o aumento no volume de um líquido, a resistência elétrica de um metal ou a mudança no volume de um metal.

Segundo a OMM (World Meteorological Organization), as estações meteorológicas para medir a temperatura do ar são os dispositivos mais utilizados com resistência elétrica. A temperatura é medida num intervalo de alguns segundos, a partir dos quais é feita uma média de 5 minutos. Na hora completa, esses fundos de 5 minutos são agregados a uma média por hora. Para estações não automatizadas - principalmente privadas -, o intervalo de medição também pode ser uma hora ou até um dia.

Como deve ser montado um termómetro de uma estação meteorológica?

Figure 1: Weather station in <a href="CHZ.pdf">Cham</a>, Switzerland

Um termómetro para medir a temperatura do ar deve ser colocado numa superfície plana (idealmente grama cortada) e dois metros acima do solo, de acordo com os padrões da OMM. A zona de medição deve ter a possibilidade de ser iluminada diretamente pelo sol, e não deve ter nenhum obstáculo grande (árvores, edifícios) que afete a circulação do ar. Para que a medição da temperatura do ar, o termómetro deve estar numa caixa protetora branca bem ventilada. Essa proteção garante que nenhuma radiação direta possa atingir o dispositivo e que não o aqueça mais do que o ar ambiente. A ventilação pode ser fornecida naturalmente com a ajuda de ripas ou artificialmente com a ajuda de ventiladores. Para medir a temperatura em alturas diferentes, os mastros de medição são usados até cerca de 300m de altura. Para medições acima desses 300m, são usados balões meteorológicos.

Quais instrumentos de medição são usados para medir a temperatura do ar?

Os serviços meteorológicos nacionais (como o MeteoSwiss) usam principalmente um dos dois dispositivos a seguir para medir a temperatura:

Figure 2: Protective white box of a temperature sensor

  • Um aparelho com um termopar constantan de cobre Tipo T (Cobre / Constantan)
  • Um aparelho com um termómetro de resistência de platina (PT100)

O dispositivo com o sensor PT100 é o mais novo dos dois utilizados e desloca lentamente o termopar de cobre constantan.

As medições de ambos os dispositivos são baseadas na mudança da condutividade de um metal com aumento ou diminuição da temperatura e, portanto, podem registar até as menores mudanças de temperatura. A saída é então uma conversão por computador e acontece automaticamente.

Quais outros métodos de medição estão disponíveis?

Figure 3: High precision mercury thermometer

Os sensores encontrados em qualquer termómetro digital doméstico são baseados na mesma tecnologia do equipamento profissional, mas com material muito mais barato. É um material condutor usado, cuja resistência é dependente da temperatura.

Os termómetros antiquados clássicos usam mercúrio, que - graças à sua baixa capacidade de calor - pode aumentar ou diminuir seu volume mesmo com baixas mudanças de temperatura. No entanto, esses termómetros não podem ser automatizados e a precisão é altamente dependente do observador.

Outro método desatualizado de determinação de temperatura é o método bi-metálico. Duas placas de metal com diferentes capacidades de calor são fixadas juntas. Quando aquecidas, as placas se deformam de maneira diferente e você pode calcular a diferença de temperatura pela diferença das placas.

Dificuldades de medição da temperatura

Os maiores erros de medição são baseados na instalação incorreta dos instrumentos. Se os instrumentos de medição estiverem muito próximos do solo, eles não só medem a temperatura do ar, mas também o calor que é emitido pela terra. Quando um dispositivo é irradiado diretamente do sol, as medições desta unidade são muito altas. A ventilação garantida não deve ser negligenciada, porque o ar sem circulação aquece muito mais rápido do que o ar em movimento. Assim, se houver calma completa na caixa do instrumento de medição, os valores medidos são sempre muito altos no caso da irradiação solar.

Se o sensor de temperatura estiver instalado sobre uma superfície de alcatrão ou asfalto, os resultados da medição também serão falsificados, uma vez que estas superfícies (ao contrário da relva) aquecerão extremamente como resultado da radiação solar. Para resultados de medição uniformes e, portanto, comparáveis, é essencial seguir as regras da OMM.

Quantas estações de medição existem?

Na Suíça, existem 154 estações oficiais de medição da MeteoSwiss que medem a temperatura do ar. No entanto, isso não é suficiente para uma rede de medição nacional, o que poderia representar a Suíça, já que existem grandes diferenças de altitude na Suíça e a temperatura muda significativamente com a altitude.

Portanto, meteoblue também usa várias estações de medição privadas, que são avaliadas e verificadas quanto à integridade dos dados, a fim de oferecer serviços como o Nowcast ou os mapas meteorológicos em mais detalhes. No entanto, essas estações de medição podem falhar, pois não estão necessariamente em conformidade com os padrões da OMM, portanto, todas as medições passam por um controle de qualidade automatizado antes de serem usadas para previsão ou outras finalidades.

Figure 4: Worldwide distribution of <a href="https://www.ncdc.noaa.gov/isd">WMO-Weather Stations</a>

De acordo com a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA), existem atualmente mais de 14.000 estações meteorológicas ativas operando diariamente atualizadas e cumprem com todos os padrões da OMM. A maioria deles está nos EUA e na Europa. meteoblue usa cerca de 70.000 estações meteorológicas em todo o mundo, onde além das estações da OMM, outras redes públicas e privadas são usadas. Existem mais de 100.000 estações meteorológicas privadas que medem e registam dados meteorológicos. Olhando para todos os sensores de temperatura instalados em carros, smartphones e outros dispositivos eletrónicos, vários milhões de sensores de temperatura estão em circulação, com uma forte tendência ascendente.