现代大气探测学-第五讲-湿度的测量-夏俊荣

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1、南京信息工程大学夏俊荣现代大气探测学2012年10月12日致谢本课程多媒体教材是在兰州大学张文煜教授的同类教材基础之上修改完成，此外还得到了其他诸位老师的帮助，在此谨表示衷心感谢。第五讲湿度的观测主要内容1.表示空气湿度的参量及测湿方法2.测湿仪器的基本原理及精度3.湿敏电容传感器4.氯化锂湿度片测湿5.光学湿度计6.冷镜露点湿度表7.复习思考题湿度？空气的湿度(简称湿度)是表示空气中的水汽含量和潮湿程度的物理量地面观测中测定的是离地面1.50米高度处的湿度测量湿度的仪器主要有：干湿球温度表、毛发湿度表、通风干湿表、露点仪、湿度计和湿敏电容湿度传感器等１.混合比r：空气中水汽质量mv与干

2、空气质量ma之比。单位用千克／千克２.比湿ｑ：空气中水汽质量mv与空气总质量mv+ma之比。单位用千克／千克一、表示空气湿度的参量３.绝对湿度（又叫水汽密度或水汽浓度)ρv：单位容积空气中所含的水汽质量。单位用千克／米3４.水汽摩尔分数：空气中，水汽的摩尔数nv(nv=mv/Mv)与总摩尔数na+nv(na=ma/Ma)之比。Mv、Ma分别是水汽和干空气的摩尔质量一、表示空气湿度的参量一、表示空气湿度的参量空气中水汽部分的压力，单位用hPa，取一位小数,Ｐ为气压水汽压5e饱和水汽压Ew和Ei：水汽中的水汽压不能无限制的增加，在一定温度下，能够容纳的水汽含量有一个极限值，如果超过这个极限值

3、，就会有一部分水汽凝结成液态水或凝华成冰，这一极限值称为该温度下的饱和水汽压。分为水面Ew和冰面Ei两种在同一温度下，冰面上的饱和水汽压要小于水面上的饱和水汽压一、表示空气湿度的参量一、表示空气湿度的参量空气中实际水汽压与当时气温与气压下的饱和水汽压之比。以百分数（％）表示，取整数6.相对湿度U？UU=e/E×100％空气在水汽含量和气压不变的条件下冷却达到饱和时的温度。单位以摄氏度(℃)表示，取一位小数。当空气中的水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同t=td，而水汽未达到饱和时，t＞tdtd与t的差值就表示了空气距饱和的程度一、表示空气湿度的参量7.露点温度td测湿方法１.热力学方法：

4、利用蒸发表面冷却降温的程度随湿度而变的原理来测定湿度。主要是干湿表法２.吸湿法：利用吸湿物质吸湿后的尺度变化或电性能变化来测湿度。有毛发、肠膜元件、氯化锂元件、氧化铝元件等等３.露点法：测量凝结面降温产生凝结时的温度，即露点温度。主要仪器是露点仪４.光学法：利用测量水汽对光辐射的吸收衰减作用，来测定水的含量。主要仪器有红外湿度计和赖曼－α湿度计５.称量法：直接称量出一定体积湿空气中的水汽含量。此法测量的要求较高，需要时间长，操作较繁，但其测湿准确度相当高，可优于0.2％，是湿度计量基准的一级标准，通常作为检定校准的基准(环工)测湿方法观测项目湿度观测一般包括水汽压、相对湿度、露点温度。配

5、有湿度计的台站作相对湿度的连续记录并挑选相对湿度的日最小值(自动化)back二、测湿仪器的基本原理及精度1.干湿球温度表（1）测湿原理（2）测湿系数A（3）测湿误差2.毛发湿度表和湿度计（1）毛发的特性（2）毛发感湿的物理机制（3）毛发湿度表使用时的注意事项（4）毛发湿度表和湿度计（1）测湿原理干球温度表及干湿球温度表的安置温度零上时湿球纱布包扎示意图湿球纱布冻结时纱布包扎示意图1、干湿球温度表—（1）测湿原理将干球温度表和湿球温度表置于相同的环境中。湿球周围空气未达到饱和时，表面的水分蒸发，不断地消耗蒸发潜热，使湿球温度下降。同时，由于气温与湿球的温差使四周空气与湿球产生热交换。在稳定

6、平衡的条件下，湿球温度表蒸发支出的热量将等于由于与四周空气热交换得到的热量湿球表面降温的程度，与周围空气的湿度有关干湿球温度表测湿公式的推导根据道尔顿蒸发定律，单位时间从湿球表面蒸发出来的水量M与湿球表面附近的饱和差E-e成正比，与当时的气压P成反比，与湿球球部表面积s成正比，即M=CS(E-e)/P式中Ｃ为与通风速度有关的交换系数。则湿球因表面蒸发所消耗的热量为Q1=ML=LCS(E-e)/p式中Ｌ为蒸发潜热。同时，由于湿球蒸发耗热降温，周围空气必然向湿球球部传递热量，根据牛顿换热公式，此热量为Q2=hcS(t-tw)式中hc为热交换系数，(t-tw)为干湿球温度差。当消耗的热量与获得

7、的热量相等时，湿球温度就不变化了，此时，Q1=Q2，即LCS(E-e)/P=hcS(t-tw)令A=hc/(CL)得e=E-AP(t-tw)e=E-AP(t-tw)A称为测湿系数。从式中可以看出，干湿球温度差越大，空气湿度就越小当t=tw时，e=E，空气达到饱和干湿球温度表测湿公式back（2）测湿系数A影响测湿系数A的因子主要是其次是湿球的形状、大小、湿润方式等。A值可以从理论上进行计算，但实用上决定A值的是用实验的方法直接测定流