VDI 3786 Blatt 3-2012 Environmental meteorology - Meteorologial measurements - Air temperature.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREUmweltmeteorologieMeteorologische MessungenLufttemperaturEnvironmental meteorologyMeteorological measurementsAir temperatureVDI 3786Blatt 3 / Part 3Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1b: UmweltmeteorologieVDI-RICHTLINIENZub

2、eziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved (a) Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2012Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mi

3、t Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 07.060, 13.040.01 Oktober 2012October 2012The draft of this guideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (Federal Gaze

4、tte).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . .

5、. . . . . . 32 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Formelzeichen und Abkrzungen . . . . . . . 64 Standortwahl und Aufstellung . . . . . . . . . 84.1 Standardaufstellung . . . . . . . . . . . . . 84.2 Aufstellung fr spezielle Zwecke, Mastmessungen . . . . . . . . . . . . . . . 95 Me

6、ssgerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.1 Flssigkeitsglasthermometer . . . . . . . . 105.2 Bimetallthermometer . . . . . . . . . . . . 115.3 Widerstandsthermometer . . . . . . . . . . 125.4 Thermoelemente . . . . . . . . . . . . . . 145.5 Kapazitiver Temperatursensor . . . . . . . 145.6 Ak

7、ustische Temperaturmessung . . . . . . 156 Durchfhrung der Messung, berprfung und Wartung . . . . . . . . . . . 156.1 Durchfhrung der Messung . . . . . . . . . 156.2 berprfung der Messungen undWartung der Gerte . . . . . . . . . . . . . 187 Messaufgaben und Auswerteverfahren . . . . 217.1 Statistisc

8、he Bearbeitung vonTemperaturdaten . . . . . . . . . . . . . . 217.2 Vertikaler Temperaturgradient . . . . . . . 237.3 Gerteauswahl fr spezielle Messaufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . 24Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . .

9、 . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 43 Symbols and abbreviations . . . . . . . . . . 64 Site selection and installation . . . . . . . . . 84.1 Standard site . . . . . . . . . . . . . . . . 84.2 Special sites, mast measure

10、ments . . . . . 95 Measuring instruments . . . . . . . . . . . . 105.1 Liquid-in-glass thermometers . . . . . . . 105.2 Bimetallic thermometers . . . . . . . . . . 115.3 Resistance thermometers . . . . . . . . . . 125.4 Thermocouples . . . . . . . . . . . . . . . 145.5 Capacitive temperature sensor

11、. . . . . . . 145.6 Acoustic temperature measurement . . . . 156 Measurement performance, inspection, and maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . 156.1 Measurement performance . . . . . . . . . 156.2 Inspection of the measurements and maintenance of the instruments. . . . . . . 187 Measurement t

12、asks and evaluation . . . . . . 217.1 Statistical processing of temperature data . . . . . . . . . . . . . . 217.2 Vertical temperature gradient . . . . . . . . 237.3 Selection of instruments for specialmeasurement tasks . . . . . . . . . . . . . 24FrhereAusgaben: 07.85; 08.11 EntwurfdeutschFormer e

13、ditions: 07/85; 08/11Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltmeteorologieB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 2 VDI 3786 Blatt 3 /

14、 Part 3Seite8 Verfahrenskenngren und technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . 258.1 Verfahrenskenngren . . . . . . . . . . . 258.2 Streinflsse . . . . . . . . . . . . . . . . 27Anhang Wetterhtten . . . . . . . . . . . . . . . 30Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Vorbemerk

15、ungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser

16、 VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltt

17、er dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3786.EinleitungDie Temperatur ist ein Ma fr den Wrmezustandeines Krpers. Sie ist physikalisch mithilfe der kine-tischen Gastheorie definiert 1. Die Temperatur kannvom Menschen durch Sinnesreize erfahren werden.Das gilt auch fr die Lu

18、fttemperatur, die eine Grund-gre bei der Beschreibung des Wetters und des Kli-mas ist 2; 3.Die Messung der Lufttemperatur wird durch die Ei-genschaft mglich, dass zwei Krper, die hinreichendlange in thermischem Kontakt sind, die gleiche Tem-peratur annehmen. In dieser Richtlinie werden daherMessverf

19、ahren beschrieben, die temperaturabhn-gige Eigenschaften von Materialien ausnutzen. Dazuzhlt auch der Seebeck-Effekt.Die Lufttemperatur kann auch durch Sondierung mitakustischen und elektromagnetischen Wellen, derenAusbreitung temperaturabhngig ist, bestimmt wer-den. Die entsprechenden Verfahren wer

20、den in denRichtlinien VDI 3786 Blatt 12 und Blatt 18 behan-delt.Die Lufttemperatur kann rumlich und zeitlich starkvariieren (VDI 3786 Blatt 1). Auf ReprsentativittPage8 Performance characteristics andtechnical data . . . . . . . . . . . . . . . . . 258.1 Performance characteristics . . . . . . . . 2

21、58.2 Interferences . . . . . . . . . . . . . . . . 27Annex Shelters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guid

22、eline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensin

23、g conditionsspecified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the internet atwww.vdi.de/3786.IntroductionThe temperature is a measure

24、 of the thermal state of abody. Its physical definition is based on the kineticgas theory 1. Humans can sense temperature bysensory stimuli. This also applies to air temperature,which is a basic quantity for describing weather andclimate 2; 3.Air temperature can be measured due to the fact thattwo b

25、odies which are in thermal contact for longenough take the same temperature. Therefore, thisguideline describes measurement methods whichmake use of temperature-dependent properties of ma-terials. This also includes the Seebeck effect.Air temperature can also be determined by soundingusing acoustic

26、and electromagnetic waves whose dis-persion depends on temperature. The correspondingmethods are discussed in guidelines VDI 3786Part 12 and Part 18.Air temperature can vary considerably in time andspace (VDI 3786 Part 1). Special attention shall beB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormC

27、D - Stand 2012-10All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3786 Blatt 3 / Part 3 3 und Vermeidung von Streinflssen ist besonders zuachten. Die Auswahl der Messverfahren oder Mess-gerte erfolgt daher unter der Bercksichtigung, dassfolgende Bedingungen erfllt werden: ein

28、fache Handhabung und geringe Stranfllig-keit Kenntnis der Verfahrenskenngren und der Str-einflsse Kenntnis der systematischen Messfehler, sodasssie bei der Messwertbehandlung bercksichtigtwerden knnen eine den gesetzlichen Bestimmungen in der Luft-reinhaltung entsprechende MessgenauigkeitTemperaturm

29、essungen mit Radiosonden im Rahmender Vertikalsondierung der Atmosphre werden inder Richtlinie VDI 3786 Blatt 8 behandelt. Fr spezi-elle Untersuchungen, z.B. in Rumen oder an Werk-stoffen sowie in der Forschung, ist diese Richtlinienur als Rahmenvorschrift geeignet.Auer den Messverfahren werden die

30、Aufstellungder Messgerte, die Kalibrierung, die Registrierungund die Auswertung der Messdaten beschrieben. DieDatenauswertung ist in die Messplanung einzubezie-hen, damit die Vergleichbarkeit der Messergebnissegewhrleistet ist. Die zu whlenden Methoden derDatenerfassung, -bertragung und -auswertung

31、sinddamit weitgehend durch die Messaufgabe vorherbe-stimmt.1 AnwendungsbereichDer Immissionsschutz braucht die Kenntnis der zeit-lichen und rumlichen Verteilung der die Atmos-phre beschreibenden meteorologischen Gren, be-sonders die der Lufttemperatur. Deren Feldverteilungsteuert die Vorgnge in der

32、Atmosphre mit und be-einflusst so die Ausbreitung von Luftbeimengungen,z.B. bei der berhhung von Abgasfahnen und derFestlegung von Ausbreitungsklassen mithilfe verti-kaler Temperaturgradienten. Auch viele Immissions-messverfahren sind von der Lufttemperatur beein-flusst.Temperaturmessungen fr Fragen

33、 der Luftreinhal-tung (siehe auch Tabelle 5 in Abschnitt 7.3) dieneninsbesondere zur Beschreibung der atmosphrischen Stabilitt, Erfassung von Inversionen, Beurteilung von Immissionssituationen, Untersuchung von thermischen Zustnden in luft-hygienisch und bioklimatisch belasteten Gebieten(z.B. Wrmein

34、seln und Kaltluftschneisen).paid to the representativeness and the prevention ofinterferences. Therefore, the selection of the meas-urement procedures or instruments described belowis based on the assumption that the following condi-tions are met: simple handling and low susceptibility to troubleor

35、failure knowledge of performance characteristics and in-terferences knowledge of systematic measurement errors, sothat they can be taken into consideration whenvalidating the results of measurement a measurement accuracy that corresponds to thelegal regulations on air pollution preventionTemperature

36、 measurements using radiosondes withinthe context of vertical sounding of the atmosphere arediscussed in guideline VDI 3786 Part 8. With regardto special investigations, e.g. in closed localities or onmaterials as well as in research, this guideline con-tains only general provisions.In addition to t

37、he measurement methods, the installa-tion of the measuring instruments and their calibra-tion as well as the recording and evaluation of themeasured data are described. The evaluation of thedata is to be included in the measurement planning inorder to guarantee the comparability of the results ofmea

38、surement. Thus, the methods to be selected fordata acquisition, transmission and evaluation dependto a high degree on the measurement task.1 ScopeIn connection with air pollution control, it is neces-sary to have knowledge of the temporal and spatialdistribution of the meteorological quantities char

39、ac-teristic of the atmosphere. In this regard, air tempera-ture is particularly important because all atmosphericmotion processes and thus the dispersion of pollut-ants are directly influenced by its spatial distribution.This includes plume rise and the determination of dis-persion classes by vertic

40、al temperature gradients.Moreover, a lot of methods for measuring ambient airquality are influenced by air temperature.Temperature measurements for questions concerningair pollution prevention (see also Table 5 inSection 7.3) especially serve the following purposes: to describe the atmospheric stabi

41、lity, to determine inversions, to assess ambient air situations, to investigate the thermal state in areas with airpollution and bioclimatic impact (e.g. heat islandsand cold air corridors).B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher I

42、ngenieure e.V., Dsseldorf 2012 4 VDI 3786 Blatt 3 / Part 3Fr diese Aufgaben sind kontinuierliche Temperatur-messungen mit elektrischen Messwertgebern zweck-mig. Deshalb werden in Messnetzen nahezu aus-schlielich Widerstandsthermometer mit Fernber-tragung und elektronischer Datenverarbeitung einge-se

43、tzt. Bei Vertikalsondierungen werden neben Radio-sonden (VDI 3786 Blatt 8) auch Fernmessverfahren(VDI 3786 Blatt 18) eingesetzt.2 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:Erweiterungsfaktor (k)Zahlenfaktor, mit dem die Unsicherheit der Mes-sung multipliziert wird, um

44、 eine erweiterte Messun-sicherheit zu erhalten. in Anlehnung an DIN ENISO 20988Anmerkung: Im Kalibrierwesen und bei der Angabe von Messun-sicherheiten von Messgerten wird blicherweise der Erweite-rungsfaktor k = 2 gewhlt. Das Produkt U = k u wird als erweiterteMessunsicherheit bezeichnet und besitzt

45、 einen Vertrauensbereichvon 95 %.Maximum der LufttemperaturHchste erreichte Temperatur innerhalb eines vorge-gebenen Zeitraums in 2 m Hhe.Anmerkung 1: Durch die Trgheit des verwendeten Messsystemswird das wahre Maximum nicht angezeigt.Anmerkung 2: Beim DWD ist der vorgegebene Zeitraum um23:51 Uhr UT

46、C des Vortags bis 23:50 Uhr UTC des Messtags.Minimum der LufttemperaturNiedrigste erreichte Temperatur innerhalb eines vor-gegebenen Zeitraums in 2 m Hhe.Anmerkung 1: Durch die Trgheit des verwendeten Messsystemswird das wahre Minimum nicht angezeigt.Anmerkung 2: Beim DWD ist der vorgegebene Zeitrau

47、m um23:51 Uhr UTC des Vortags bis 23:50 Uhr UTC des Messtags.Minimum in ErdbodennheNiedrigste erreichte Temperatur innerhalb eines vor-gegebenen Zeitraums in 5 cm Hhe.Anmerkung 1: Durch die Trgheit des verwendeten Messsystemswird das wahre Minimum nicht angezeigt.Anmerkung 2: Beim DWD wird die Tempe

48、ratur in 5 cm Hhe berunbewachsenem Boden gemessen.Anmerkung 3: Beim DWD ist der vorgegebene Zeitraum um23:51 Uhr UTC des Vortags bis 23:50 Uhr UTC des Messtags.MesshheHhe ber der Erdoberflche, in der die Lufttempera-tur gemessen werden soll. in Anlehnung an DINISO 17714Anmerkung 1: Bei natrlich belf

49、teten Systemen entspricht die re-prsentative Hhe blicherweise der Hhe des Temperatursensors.For these tasks, continuous temperature measure-ments with electrical sensors are useful. Therefore,resistance thermometers with remote transmissionand electronic data processing are almost exclusivelyused in measuring networks. For the determination ofvertical temperature profiles, not only radiosondes(VDI 3786 Part 8), but a