最高溫度表

最高溫度表是指測(cè)定一定時(shí)段內(nèi)最高溫度的溫度表。其構(gòu)造特點(diǎn)是毛細(xì)管較細(xì)，液體為水銀。在玻璃球部焊有一根玻璃針，其頂端伸至毛細(xì)管的末端，使球部與毛細(xì)管之間的通道形成一個(gè)極小的狹縫。升溫時(shí)，水銀體積膨脹，通過(guò)狹窄處上升；降溫時(shí)，球部水銀體積收縮，狹窄處水銀柱斷裂，細(xì)管內(nèi)的水銀柱留在原處，頂端示度即為該時(shí)段的最高溫度。觀測(cè)后輕輕甩動(dòng)溫度表，使細(xì)管中的水銀下落與球部水銀相接，然后平放原位，待下次觀測(cè)。

最高溫度表原理

升溫時(shí)，球部水銀膨脹，水銀熱膨脹系數(shù)大于玻璃熱膨脹系數(shù)，水銀被擠進(jìn)毛細(xì)管內(nèi)；但在降溫時(shí)，毛細(xì)管內(nèi)的水銀不能通過(guò)狹縫退回到球部，水銀柱在此中斷。因此，水銀柱頂可指示出一段時(shí)間內(nèi)的最高溫度。

當(dāng)觀測(cè)完時(shí)，需要由人工將毛細(xì)管中的水銀復(fù)位。

地面最高溫度采集器采用鉑電阻感應(yīng)探頭和水銀溫度球一半埋入0cm地面，兩種溫度感應(yīng)器分別主要吸收空氣熱量、地面熱量和吸收太陽(yáng)輻射熱量。感應(yīng)器吸收空氣熱量和地面熱量，是通過(guò)分了熱運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行能量傳遞，太陽(yáng)輻射熱量為直接吸收。又由于地面吸收太陽(yáng)輻射能力遠(yuǎn)大于空氣吸收太陽(yáng)輻射能力(除地面有積雪外)，所以地面溫度通常高于空氣溫度，因此感應(yīng)器的主要感應(yīng)熱量來(lái)源為吸收地面熱傳遞和太陽(yáng)輻射。

最高溫度表結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

最高溫度表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：毛細(xì)管較細(xì)，液體為水銀。在玻璃球部焊有一根玻璃針，其頂端伸至毛細(xì)管的末端，使球部與毛細(xì)管之間的通道形成一個(gè)極小的狹縫。

安裝：最高溫度安裝在溫度表支架下橫梁的一對(duì)弧形鉤上，感應(yīng)部分向東稍向下傾斜。高出干濕球溫度表球部3cm。

最高溫度表觀測(cè)

最高溫度表每天20時(shí)觀測(cè)一次，讀數(shù)記入觀測(cè)簿相應(yīng)欄中，觀測(cè)后進(jìn)行調(diào)整。編發(fā)天氣報(bào)告或加密天氣報(bào)告的氣象站，在規(guī)定的時(shí)次進(jìn)行補(bǔ)充觀測(cè)，觀測(cè)后也必須進(jìn)行調(diào)整。

觀測(cè)最高溫度表時(shí)，應(yīng)注意溫度表的水銀柱有無(wú)上滑脫離窄道的現(xiàn)象。若有上滑現(xiàn)象，應(yīng)稍稍抬起溫度表的頂端，使水銀柱回到正常的位置，然后再讀數(shù)。

在觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)最高溫度表水銀柱在窄道處斷開(kāi)時(shí)，應(yīng)稍稍抬起溫度表的頂端使其連接在一起。若不能恢復(fù)，則減去斷柱的數(shù)值作為讀數(shù)，并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換。有關(guān)情況要在觀測(cè)簿的備注欄注明。

氣溫在-36.0℃以下時(shí)，停止最高溫度表的觀測(cè)，記錄從缺，并在觀測(cè)簿的備注欄注明。

最高溫度表調(diào)整

用手握住表身，感應(yīng)部分向下，臂向外伸出約30°，用大臂將表前后甩動(dòng)，甩動(dòng)方向與刻度磁板面平行，毛細(xì)管內(nèi)水銀就可以下落到感應(yīng)部分，使示度接近于當(dāng)時(shí)的干球溫度。

調(diào)整時(shí)，動(dòng)作應(yīng)迅速，盡量避免陽(yáng)光照射，也不能用手接觸感應(yīng)部分。不要甩動(dòng)到使感應(yīng)部分向上的程度，以免水銀柱滑上又甩下，撞壞窄道。調(diào)整后，把表放回到原來(lái)的位置上時(shí)，先放感應(yīng)部分，后放表身。

最高溫度表維護(hù)

⑴ 同干球溫度表。

⑵ 在溫度下降時(shí)，最高溫度表的水銀柱有時(shí)也會(huì)回縮到感應(yīng)部分，遇到這種情況，應(yīng)立即換用備份表，報(bào)廢該故障表。

在地面氣象觀測(cè)工作中，時(shí)常會(huì)遇到地面最高溫度表記錄出現(xiàn)“異常”的情況，即地面最高溫度表記錄與地面0cm溫度表記錄互相矛盾，包括地面最高溫度表記錄值明顯偏高或明顯偏低兩種情況。地面最高溫度明顯低于當(dāng)日地面0cm某時(shí)次(多為14時(shí))溫度的現(xiàn)象在實(shí)際中比較常見(jiàn)，對(duì)于這類(lèi)異常記錄，觀測(cè)員在挑選當(dāng)天地面極端最高溫度時(shí)比較容易發(fā)現(xiàn)且予以糾正。但與此相反，對(duì)于地面最高溫度明顯高于地面}m溫度的異常，由于出現(xiàn)幾率較少，不易判斷，容易被忽視。但是，不論最高溫度表異常偏高還是異常偏低，都將對(duì)記錄的“三性”產(chǎn)生影響。

最高溫度表產(chǎn)生原因

（1）儀器安置

地面3支溫度表安置合格以后，地面Ocm溫度表不用移動(dòng)，能較長(zhǎng)時(shí)間的保持原狀態(tài)，即1/2表身埋人土中，與土壤密貼，接觸面積基本上無(wú)變化。而最高溫度表每天20時(shí)都需要調(diào)整，而后重新安置，實(shí)際工作中，有時(shí)觀測(cè)員在調(diào)整后即將溫度表放回原處，沒(méi)有細(xì)心的將土壤回填到表身四周，造成地面最高溫度表與土壤接觸面積明顯減少，特別是地溫場(chǎng)土壤嚴(yán)重板結(jié)后，接觸面積相當(dāng)小，地面最高溫度表感應(yīng)部分因直徑比表身小，有時(shí)感應(yīng)部分呈懸空狀態(tài)，所感應(yīng)的已不再是地表溫度，而是地面以上貼地層氣溫，其記錄的地面溫度極值會(huì)明顯降低。

另外一種情況也會(huì)引起地面最高溫度偏低，即地溫地段土壤板結(jié)后，在放置溫度表處形成一條淺溝，當(dāng)有降水時(shí)，使該處少量積水，這樣溫度表處的土壤含水量增大，導(dǎo)致土壤熱容量增大，使升溫過(guò)程中溫度表周?chē)郎剌^慢，地面最高溫度偏低。

（2）儀器性能

由于地面最高溫度表與Ocm溫度表的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、測(cè)溫液質(zhì)量等的差異，使地面最高溫度表與Ocm溫度表的靈敏度略有不同，這也可能導(dǎo)致地面溫度表記錄異常。如某一天地面溫度升溫極值恰好出現(xiàn)在14時(shí)，因地面最高溫度表“反應(yīng)”較慢，還未能“記錄”下極值，遇上降溫過(guò)程，從而造成當(dāng)天地面最高溫度低于Ocm溫度。

（3）地溫場(chǎng)維護(hù)

由于在地溫場(chǎng)日常維護(hù)中，疏松了板結(jié)后的土壤，雖然翻了表土，但由于工作不夠細(xì)，使地溫表四周接觸的土塊大小相差懸殊或翻土深度不一致，導(dǎo)致地面最高溫度表與Ocm溫度表接觸部分的土壤熱容量和導(dǎo)熱率產(chǎn)生差異，二者升溫幅度不一樣而出現(xiàn)異常記錄。

最高溫度表特有誤差

在觀測(cè)最高溫度時(shí)，讀數(shù)時(shí)的溫度往往低于瞬時(shí)最高值。溫度表中的水銀柱瞬時(shí)最高值過(guò)后就出現(xiàn)了冷縮。此時(shí)最高溫度的實(shí)測(cè)值T_OM就比最高溫度的實(shí)際值T_M要小一些，T_M與T_OM的差值△T就是最高溫度表的特有誤差(簡(jiǎn)稱(chēng)特有誤差)，即：

最高溫度表應(yīng)對(duì)措施

根據(jù)上述分析，提高地面溫度觀測(cè)的準(zhǔn)確性，除了選用良好的儀器，最重要的措施:正確地安置儀器，維護(hù)好地溫場(chǎng)地，隨時(shí)保證地溫場(chǎng)的平整疏松，特別是降水結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)耙松，3支溫度表安置狀況要一致，耙過(guò)的土壤的深度和顆粒要均勻一致;每次調(diào)整最高、最低溫度表，放回原處后，還需細(xì)心向表身四周填土，確保幾支溫度表安置狀況一致。

地面最高溫度和最高氣溫均采用鉑電阻傳感器和水銀溫度表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，唯一不同的是地面最高溫度采集器安裝在地溫場(chǎng)中，最高氣溫采集器安裝在百葉箱中。顯而易見(jiàn)，安裝位置的不同造成了兩者誤差不同的產(chǎn)生。前者安裝在地溫場(chǎng)中，無(wú)任何遮擋，受陽(yáng)光直射;后者安裝在白葉箱中，有遮擋，不受陽(yáng)光直射。且前者感應(yīng)地面溫度，后者感應(yīng)空氣溫度。在長(zhǎng)期的實(shí)際觀測(cè)中，均未發(fā)現(xiàn)白動(dòng)站觀測(cè)和人工觀測(cè)最高氣溫出現(xiàn)普遍較大誤差較大現(xiàn)象。兩種觀測(cè)方式不同可以直接證明是否受陽(yáng)光直射和感應(yīng)介質(zhì)是否相同是造成這兩種氣象數(shù)據(jù)觀測(cè)誤差不同的最主要因素。

地球大氣上界的太陽(yáng)輻射光譜的99%以上在波長(zhǎng)0. 15-4. 0微米之問(wèn)。大約50%的太陽(yáng)輻射能量在可見(jiàn)光譜區(qū)(波長(zhǎng)0. 4-0. 76微米)，7%在紫外光譜區(qū)(波長(zhǎng)<0. 4微米)，43%在紅外光譜區(qū)(波長(zhǎng)>0. 76微米)，最大能量在波長(zhǎng)0. 475微米處。白一葉箱阻擋了絕大多數(shù)的太陽(yáng)直接輻射，所以最高氣溫度感應(yīng)器吸收太陽(yáng)輻射很少，主要通過(guò)吸收周?chē)諝鉄崃窟M(jìn)行空氣溫度感應(yīng)。

不論溫度感應(yīng)器是安裝在地溫場(chǎng)還是白葉箱中，感應(yīng)器的熱傳導(dǎo)率均恒定不變，所以安裝環(huán)境的不同，并不是影響感應(yīng)器吸收熱運(yùn)動(dòng)能量的主要因素。

綜上所述，最高地面溫度感應(yīng)器和最高氣溫感應(yīng)器感應(yīng)溫度的方式主要區(qū)別為是否受太陽(yáng)輻射。所以是否有日照成為決定地面最高溫度和最高氣溫觀測(cè)誤差不同的主要因素。在實(shí)際工作中，我們也可以很容易的發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)白動(dòng)站與人工觀測(cè)地面最高溫度誤差較大均出現(xiàn)在有日照天氣。

氣溫玻璃溫度計(jì)

感應(yīng)部分是一個(gè)充滿液體的玻璃球或柱，與感應(yīng)部分相連的示度部分是一端封閉、粗細(xì)均勻的玻璃毛細(xì)管，測(cè)溫液體通常用水銀、酒精或甲苯等。由于玻璃球內(nèi)液體的熱脹系數(shù)遠(yuǎn)大于玻璃，毛細(xì)管中的液柱會(huì)隨溫度變化而升降。常用的玻璃溫度計(jì)有最高溫度表，最低溫度表和干濕球溫度表。

①最高溫度表

最高溫度表是專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)定一定時(shí)間間隔的最高溫度的，它的構(gòu)造是在球部底處置一根玻璃針，直伸到毛細(xì)管口，使毛細(xì)管口變狹。溫度上升時(shí)，水銀膨脹，壓力增大，迫使水銀擠過(guò)狹管上升。溫度下降時(shí)，因無(wú)足夠壓力使水銀擠過(guò)狹管回到球部，水銀柱就在狹管處斷裂，于是狹管以上這段水銀柱的頂端，就保持在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)溫度表曾感受到的最高溫度示度上，因而可測(cè)得最高溫度。

②最低溫度表

最低溫度表是專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)定一定時(shí)間間隔的最低溫度的，它用酒精作測(cè)溫液，在毛細(xì)管內(nèi)放一枚游標(biāo)，溫度上升時(shí)，酒精膨脹可越過(guò)游標(biāo)上升，而游標(biāo)本身由于頂端對(duì)管壁有足夠的摩擦力，能維持在原處不動(dòng)。溫度下降時(shí)，酒精柱收縮到與游標(biāo)頂端相接觸時(shí)，由于酒精液面的表面張力比游標(biāo)對(duì)管壁的摩擦力要大，使游標(biāo)不致突破酒精柱頂而借液面的表面張力帶動(dòng)游標(biāo)下滑。也就是說(shuō)，游標(biāo)只能降低，不能升高。所以，游標(biāo)離球部較遠(yuǎn)一端的示度，就是一定時(shí)間間隔內(nèi)曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的最低溫度。

③干濕球溫度表

干濕球溫度表也就是普通的溫度表，它的測(cè)溫液體為水銀，用普通的溫度表可以測(cè)定任一時(shí)刻的氣溫變化。阿斯曼通風(fēng)干濕球溫度表是德國(guó)人R阿斯曼1887年所創(chuàng)，兩支棒狀溫度表放置在防輻射性能極好的通風(fēng)管道內(nèi)，機(jī)械或電動(dòng)通風(fēng)速度為2.5米/秒。儀器測(cè)量精度高，使用方便，常用作野外測(cè)量氣溫和濕度。

氣溫金屬溫度計(jì)

是能夠自動(dòng)記錄氣溫連續(xù)變化的儀器。感應(yīng)元件是雙金屬片，由膨脹系數(shù)相差較大的兩片金屬焊接成，將其一端固定，另一端隨溫度變化而發(fā)生位移，位移量與氣溫接近線性關(guān)系。自記系統(tǒng)由自記鐘，自記筆組成，自記筆與放大杠桿相連并受感應(yīng)元件操縱。

氣溫金屬電阻溫度表

利用金屬絲的電阻正比于溫度變化的原理制成。常用的金屬絲有鉑絲、銅絲、鐵絲等三種，阻值在幾十到一百歐之間，其中鉑絲穩(wěn)定性最好，可用來(lái)作標(biāo)準(zhǔn)溫度表。電阻溫度表適用于遙測(cè)。

氣溫?zé)崦綦娮铚囟缺?/h3>

感應(yīng)元件由幾種金屬氧化物混合燒結(jié)成的導(dǎo)體電阻，電阻值通常幾十千歐，其電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高于金屬電阻溫度表，但穩(wěn)定性稍差，廣泛應(yīng)用于高空遙測(cè)。

氣溫溫差電偶溫度表

利用溫差電現(xiàn)象制成，將A和B兩個(gè)物理和化學(xué)性質(zhì)不同金屬導(dǎo)體，連接成一個(gè)閉合回路，稱(chēng)為熱電偶。測(cè)量時(shí)，將熱電偶一個(gè)接點(diǎn)置于恒溫條件（如冰水溶液中）稱(chēng)參考端，另一個(gè)接點(diǎn)放在欲測(cè)物體上稱(chēng)工作端，兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同，就會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)正比于兩接點(diǎn)的溫度差。氣象常用的銅-康銅熱電偶溫差電動(dòng)勢(shì)只有幾十微伏，所以，為了提高測(cè)溫靈敏度，常將幾十對(duì)熱電偶串接起來(lái)組成熱電堆。熱電偶溫度表可用于遙測(cè)，在日射儀器和小氣候觀測(cè)中被廣泛應(yīng)用。