Importância da correta exposição dos termômetros ou sensores de temperatura



A radiação do Sol, das nuvens, do solo e de outros objetos passa através do ar sem modificar sensivelmente a sua temperatura, porém um termômetro exposto livremente em campo aberto pode absorver radiação considerável. Como consequência disso, a sua temperatura pode ser diferente da temperatura verdadeira do ar. E essa diferença, vai depender da intensidade de radiação e na proporção entre radiação absorvida e calor dissipado.

Para alguns tipos de termômetro, essa diferença pode ser muito pequena e até negligenciável, que é o que se aplica ao caso do termômetro de resistência (ou termorresistor). Veja mais informações técnicas sobre esse equipamento aqui.

No entanto, para os termômetros operacionais mais usuais, a diferença de temperatura pode atingir até 25 K sob condições extremamente desfavoráveis 😱.

 

Dessa maneira, a fim de assegurar que  o termômetro está marcando a temperatura verdadeira do ar é necessário protegê-lo da radiação usando uma maneira de abrigo. E isso é possível abrigando o termômetro em um abrigo meteorológico ou em um escudo de radiação. Eu sei, o termo escudo de radiação parece equipamento de nave estelar do Star Trek. Em inglês, o termo é radiation screen ou radiation shield.

596d34e6bb9ffcb93597c1eb2ad0f505

Acima, um radiation screen da Eijkelkamp. Informações técnicas aqui.

Sensor de temperatura instalado sob a proteção de um escudo de radiação. Sensor instalado na Pitsford School (mais informações abaixo)
Sensor de temperatura instalado sob a proteção de um escudo de radiação. Sensor instalado na Pitsford School (mais informações abaixo)

A Pitsford School é uma instituição de ensino no Reino Unido que conta com uma Estação Meteorológica em suas dependências. É possível fazer um interessante tour virtual pela estação meteorológica deles, clique aqui para iniciá-lo.

 

 

Abrigo da Estação Meteorológica do IAG-USP. Foto tirada por funcionários do local.
Abrigo da Estação Meteorológica do IAG-USP. Foto tirada por funcionários do local.

 

Nesse post, eu havia falado sobre aqueles termômetros de rua, aqueles que exibem a hora e a temperatura através de um sensor instalado neles. Expliquei brevemente porque eles não representam a medida verdadeira de temperatura. Eu acredito que com as colocações que estou postando agora, o assunto fica mais completo.

Como a realidade da maioria das estações meteorológicas pelo mundo é o uso de sensores eletrônicos de temperatura, os escudos de radiação tem sido cada vez mais utilizados. Eles também servem como suporte ao sensor de temperatura e também os protegem da precipitação. Se o sensor de temperatura ficar exposto à precipitação, ele pode inclusive passar a funcionar como um termômetro de bulbo úmido e isso não é desejável.

O escudo de radiação também controla o fluxo de ar em torno do sensor e o protege de danos acidentais ou incidentais. Como vocês podem notar (lendo o post sobre abrigo meteorológico), o escudo de radiação e o abrigo meteorológico tem exatamente as mesmas funções. E sim, ambos devem ser pintados na cor branca para que boa parte da radiação solar incidente seja refletida.

Permitir que o sensor tenha fluxo de ar controlado em torno dele pode ser um desafio em condições de acumulo de neve ou gelo. Em muitos casos, utiliza-se ventilação artificial e o escudo de radiação é cuidadosamente limpo periodicamente. Esse cuidado com a limpeza deve ser frequente, pois poluição e poeira podem se acumular tanto no abrigo meteorológico quanto no escudo de radiação.

A fim de alcançar resultados representativos quando comparamos as leituras de termômetros em lugares diferentes e em momentos diferentes, uma exposição de padronizada do instrumento torna-se indispensável. Para finalidades meteorológicas gerais, a temperatura do ar observada deverá ser representativa das condições de ar livre em torno da Estação, englobando uma área tão grande quanto possível. O termômetro deve estar exposto a uma altura entre 1,2m e 2,0m acima do nível do solo.  Ou seja, o abrigo ou o escudo de radiação devem permitir que essa exposição em uma altura apropriada ocorra.

A altura acima do nível do solo é muito importante e deve ser observada, porque grandes gradientes de temperatura podem existir nas camadas mais baixas da atmosfera.

O melhor local para as medições é, portanto, sobre terreno plano, livremente exposto à luz solar e ao vento. Não deve ser um local muito próximo de árvores, edifícios  e outras obstruções. Sites em encostas íngremes ou em vales estão sujeitos a condições excepcionais e devem ser evitados. Nas cidades, é esperado que peculiaridades locais sejam mais marcantes do que em áreas rurais. É o que normalmente chamamos de aquecimento local, um efeito da ilha de calor urbano.

Observações de temperatura no topo de edifícios são de significância e uso duvidosos devido à variação vertical do gradiente de temperatura, além do efeito do próprio prédio na distribuição de calor.

Bibliografia

Especificamente o Chapter 2 – Measurement of Temperature e seção 2.1.4.1 Thermometer exposure and siting (clique aqui para acessar o capítulo diretamente).