Masurarea umezelii aerului
Bibliografie:
Umezeala sau umiditatea aerului este definita prin continutul de vapori de apa existenti la un moment dat in atmosfera. Este o insusire importanta a aerului atat din punct de vedere meteorologic cat si bioclimatic.
Gradul de umiditate are o mare importanta din punct de vedre meteorologic, deoarece vaporii de apa influenteaza bilantul radiativ-caloric al aerului, prin absorbtia radiatiilor de unda lunga iar prin condensare genereaza norii, ceata, precipitatiile lichide si solide.
Cantitatea de vapori de apa din atmosfera se exprima prin diferiti parametri sau marimi fizice, cum sunt:
a) Tensiunea vaporilor de apa sau forta elastica reprezinta presiunea partial a ce revine vaporilor de apa dintr-un volum de apa. Ea se exprima in milimetri coloana de mercur sau in milibari (hectopascali).
b) Umezeala absoluta reprezinta cantitatea de vapori de apa pe care o contine 1m³ de aer la o anumita temperatura. Referindu-ne la unitatea de volum, umezeala absoluta este in realitate densitatea vaporilor.
c) Umezeala specifica reprezinta cantitatea de vapori de apa pe care o contine 1 kg de aer umed, exprimata in g/kg.
d) Umezeala relativa este marimea care reprezinta cel mai bine gradul de saturatie a aerului cu vapori de apa. Ea indica in procente, cat din cantitatea vaporilor de apa necesara condensarii exista la un moment dat in atmosfera, stiind ca pentru aerul saturat, are valoarea de 100%. In functie de valoarea umiditatii relative, aerul se caracterizeaza din punct de vedere higrometric astfel:
>100% - suprasaturat;
100% - saturat;
91-99% - foarte umed;
81-90% - umed;
51-80% - normal;
31-50% - uscat;
<30%- foarte uscat.
e) Temperatura punctului de roua reprezinta temperatura la care vaporii de apa ajung sa satureze aerul. Dupa atingerea starii de saturatie, orice scadere de temperatura va fi insotita de condensarea vaporilor de apa, care fiind in exces se vor depune sub forma de roua. Se exprima in grade Celsius.
f) Deficitul de saturatie reprezinta diferenta dintre tensiunea maxima a vaporilor de apa si tensiunea reala la un moment dat.
g) Deficitul psihrometric reprezinta diferenta dintre temperatura indicata de termometrul uscat si cea indicata de termometrul umezit al unui psihrometru.
h) Starea higrometrica reprezinta raportul dintre greutatea vaporilor de apa si greutatea aerului uscat dintr-un metru cub de aer.
La statiile meteorologice din Romania, pentru masurarea valorilor umezelii aerului, se folosesc aparate cu citire directa numite psihrometre si higrometre.
vaporilor de apa din aer si umezeala relativa a acestuia.
Partea principala a acestora este data de doua termometre identice, unul avand rezervorul acoperit cu tifon care se umezeste in timpul efectuarii masuratorilor (termometrul "umed"), iar celalalt masoara temperatura aerului in mediu uscat (termometru "uscat"). Pe tifonul umezit se produce evaporarea, proces care se efectueaza cu consum de energie calorica. Astfel, temperatura indicata de termometrul umed va fi mai mica decat cea indicata de termometrul uscat (din stanga) al psihrometrului. Totusi, in prezenta cetii, cand temperatura aerului are o valoare mai mica de 0sC, pot sa apara si situatii inverse.
Diferenta de temperatura dintre cele doua termometre (diferenta psihrometrica) este cu atat mai mare cu cat aerul este mai uscat, iar evaporarea va fi mai intensa.
Cand umezeala aerului are valori apreciabile, evapotranspiratia se reduce mult sau nu se mai produce, iar temperaturile citite la cele doua termometre sunt apropiate ca valoare.
Procesul de evaporatie depinde de: absorbtia cantitatii de caldura, caldura latenta de evaporare a apei, viteza curentilor de aer din atmosfera sau a curentului de ventilatie din jurul termometrului "umed", tensiunea reala a vaporilor aflati in aer in momentul observatiei, suprafata evaporatoare a rezervorului termometrului "umed", tensiunea maxima a vaporilor, presiunea atmosferica.
In practica meteorologica se utilizeaza mai multe tipuri de psihrometre: psihrometre cu aspiratie si psihrometre fara aspiratie.
a) Psihrometrele cu aspiratie sunt acele instrumente meteorologice la care ventilatia
aerului in jurul rezervoarelor termometrelor se face prin mijlocirea unor dispozitive speciale (psihrometre cu ventilatie artificiala).
meteorologic, in pozitie verticala, pe acelasi stativ cu termometrele de maxima si de minima. Sunt de doua tipuri: cu doza dubla si cu doza simpla.
Prezinta o morisca aspiratoare care are rolul de a aspira un curent de aer prin tuburile de aspiratie, ventiland astfel rezervoarele celor doua termometre (umed si uscat).
Prin rotire, morisca determina formarea, in jurul rezervoarelor, a unui curent de aer cu viteza constanta, ce va contribui la evaporarea apei de pe tifonul umezit cu apa distilata.
Observatiile psihrometrice (efectuate la orele 01, 07, 13, 19) trebuie sa respecte o anumita ordine in cadrul determinarilor termometrice:
se umezeste tifonul termometrului umed cu apa distilata;
se intoarce cu cheia arcul moristii aspiratoare;
se urmareste coborarea temperaturii la termometrul umed; cand coloana de mercur a acestuia devine stationara se efectueaza citirea ambelor termometre, incepand cu cel umed, apoi la cel uscat;
in momentul in care coloana termometrica s-a stabilizat se citesc in primul rand zecimile de grad si dupa aceea gradele intregi;
daca temperatura aerului sade la valori mai mici de -10sC, determinarile se fac numai la termometrul uscat si la higrometru.
b) Psihrometrele fara aspiratie sunt acele instrumente meteorologice la care
ventilatia aerului din jurul rezervoarelor termometrice se face fara interventia unui dispozitiv anume construit (psihrometre cu ventilatie naturala). Indicatiile lor nu sunt dintre cele mai exacte deoarece viteza curentului de aer din jurul rezervoarelor termometrice nu este constanta.
cursul indisponibilitatii psihrometrului cu morisca aspiratoare.
Tabelele psihrometrice
Sunt folosite pentru aflarea caracteristicilor umezelii aerului deoarece in urma masuratorilor psihrometrice se obtin doua valori termice, obtinute de termometrul "uscat" si termometrul "umed". Pe baza lor se determina indirect temperatura punctului de roua, tensiunea vaporilor de apa, deficitul de saturatie si umezeala relativa.
La statiile meteorologice din Romania se uziteaza, dupa caz, doua tipuri de tabele: Assmann si Savici.
Tabelele psihrometrice Assmann cuprind trei sectiuni:
- in prima sectiune se gasesc valorile tensiunii maxime de saturatie deasupra
apei si deasupra ghetii, la temperaturi alea aerului cuprinse intre -35sC si 100sC;
- in a doua sectiune sunt notate valorile tensiunii vaporilor si cele ale
umezelii relative a aerului, calculate pentru diferite temperaturi indicate de termometrele "uscate" si "umede", la presiunea de 755 mm;
- cea de-a treia sectiune contine tensiunea vaporilor de apa raportata la
diferite valori ale umezelii relative dar si anumite marimi ale temperaturii citite pe scara termometrului "uscat".
Tabelele psihrometrice Savici sunt mai frecvent utilizate la statiile meteorologice din Romania. Se deosebesc de tabelele Assmann prin faptul ca forta elastica a vaporilor de apa este exprimata in milibari (mb).
determinarii umezelii relative a aerului. Ele isi bazeaza functionarea fie pe proprietatea firului de par omenesc, degresat, de a se alungi atunci cand umezeala creste si de a se scurta cand umezeala scade, fie pe variatiile dimensiunilor lineare ale unei membrane organice cu insusiri higroscopice.
a) Higrometrele de absorbtie cu fir de par se gasesc la majoritatea statiilor
meteorologice din tara, utilizeaza fire de par omenesc blond ce prezinta un numar foarte redus de pigmenti, ce le confera o sensibilitate mai mare fata de variatiile umezelii aerului.
psihrometrului de statie, in pozitie verticala.
In functie de variatiile starii de umiditate a aerului, acul higrometrului Koppe se deplaseaza dinspre stanga spre dreapta cand gradul de umezeala a aerului este in crestere si, de la dreapta la stanga, cand umezeala aerului este in scadere.
Masuratorile higrometrice se efectueaza zilnic, la orele climatologice 01, 07, 13, 19, iar valorile obtinute se noteaza in registrul de statie in procente intregi.
O conditie importanta pentru citirea unor valori ale umezelii relative cat mai apropiate de conditiile reale consta in mentinerea receptorului intr-o stare perfecta de curatenie. Decadal (in zilele de 1, 11 si 21 ale fiecarei luni) se verifica punctul de 100% umezeala al higrometrului, prin inchiderea acestuia cu un capac de sticla la partea anterioara (se creeaza un mediu saturat cu vapori de apa). Daca higrometrul functioneaza normal, dupa circa 50-60 de minute, acul indicator se va stabili in dreptul diviziunii 100.
sensibila pentru umezeala este alcatuita din 1-4 fire de par, el fiind prevazut cu un cadran circular. Este un instrument higrometric precis, mai putin raspandit la statiile meteorologice.
b) Higrometrele de absorbtie cu membrana organica au ca piesa receptoare o
membrana organica obtinuta prin prepararea intr-un anumit mod a unor organe interne luate de la diverse animale (vezica urinara, intestine etc). Fiind higroscopica, membrana respectiva absoarbe vaporii de apa din atmosfera si se alungeste sau ii pierde prin uscare si se scurteaza.
neajuns, deoarece, in conditii termice ridicate exista riscul intinderii pana la refuz a membranei, care se poate rupe.
Aparate pentru inregistrarea continua a variatiilor umezelii relative a aerului (Higrografe)
Higrograful se instaleaza pe podeaua celui de-al doilea adapost meteorologic, alaturi de termograf, la inaltimea de 2 m deasupra suprafetei solului. Este format din trei parti componente:
- partea receptoare cuprinde un manunchi sau mai multe manunchiuri de fire de par omenesc, blond si degresat, ce pot fi dispuse orizontal sau vertical, in functie de tipul higrografului;
- partea transmitatoare este data de un sistem de parghii, care amplifica si transmit deformarile suferite de manunchiul de fire;
- partea inregistratoare este alcatuita din bratul parghiei de inregistrare, tamburul cilindric pe care se infasoara higrograma si care efectueaza o turatie completa in 24 de ore (la higrografele zilnice) sau intr-o saptamana (la cele saptamanale).
Deoarece deformarea firelor de par omenesc nu este proportionala cu variatiile umezelii relative a aerului, gradatiile orizontale de pe higrograma ce marcheaza procente de umezeala, nu sunt egale intre ele, fiind astfel, din ce in ce mai mici cu cat valorile umezelii sunt mai mari.
Prelucrarea higrogramei consta in aplicarea corectiei de timp, urmata de citirea valorilor in procente intregi. Se stabileste apoi corectia umiditatii relative prin compararea valorilor citite pe higrograma, cu valorile mult mai precise, determinate cu ajutorul psihrometrului.
La statiile meteorologice din tara noastra se utilizeaza diverse tipuri de higrografe, care difera intre ele prin mici amanunte de constructie.
higrograful Fuess;
higrograful Junkalor;
higrograful Fischer;
higrograful Lambrecht.
higrograful tip J. Richard;
higrograful tip URSS - model vechi;
higrograful tip URSS - model nou.
