Hur mäts lufttemperatur?

Termometrar började användas redan på 1600-talet, och de äldsta kända temperaturmätningarna i Sverige är från Uppsala år 1722.Under 1800-talet och under större delen av 1900-talet utfördes temperaturobservationer till största delen genom avläsning av kvicksilver- och sprittermometrar. Vid automatiseringen av synopstationer i mitten av 1990-talet och avvecklingen av kvicksilvertermometrar vid övriga stationer i början av 2000-talet installerades elektronisk mätutrustning.

Det kan vara stora temperaturskillnader inom luftskiktet närmast marken beroende på den underliggande markytans egenskaper. Exempelvis uppvärms luften vid soligt väder på sommaren betydligt mer över torr sandmark än över en fuktig och gräsbevuxen markyta.

Temperaturen påverkas också av om marken lutar kraftigt och av hus eller träd i närheten.

För att få så enhetliga mätningar som möjligt mäter man därför temperaturen om möjligt på en öppen plan plats där marken är täckt med kort gräs och på en höjd av 1,5-2 m över marken.

Observationstidpunkter och stationstyper

SMHI har både automatiska och manuella temperaturmätningar.

Vid en manuell station mäts temperaturen i allmänhet högst två eller tre gånger per dygn (klockan 07, 19 och ibland även 13 svensk normaltid). Från automatstationer samlas temperaturen in varje timme.

Maximi- och minimitemperatur rapporteras två gånger per dygn. Klockan 07 svensk normaltid rapporteras den lägsta respektive högsta temperaturen sedan klockan 19 föregående kväll. Klockan 19 svensk normaltid rapporteras den lägsta respektive högsta temperaturen gällande mellan klockan 07 och 19.

Maximi- och minimitemperaturen för ett visst dygn avser perioden från klockan 19 föregående dygn till klockan 19 aktuellt dygn.

Förutom SMHIs egna stationer finns i SMHIs stationsnät även stationer som drivs av Försvarsmakten, Trafikverket, civila flygplatser och universitet.

Automatstation i Nikkaluokta
SMHIs automatstation i Nikkaluokta. Stationen är känd för sina låga temperaturer vintertid.
Foto SMHI

Elektronisk temperaturmätning

I det nät med automatstationer som byggdes upp i mitten av 1990-talet mäts temperaturen med elektroniska motståndstermometrar. Under åren 2002-2005 ersattes av miljöhänsyn också alla kvicksilver- och sprittermometrar vid manuella stationer med motståndstermometrar.

Sensorn består vanligtvis av en platinatråd ingjuten i en glaskropp. Platinatrådens resistans förändras med temperaturen. Den typ av temperatursensor som SMHI använder (Pt-100) har resistansen 100 Ohm vid 0 grader. Resistansen ökar med temperaturen och förändringen är ungefär 0,39 Ohm/grad.

Sensorn är kopplad till en mätenhet där ett temperaturvärde beräknas utifrån resistansen.

Mätenheten mäter kontinuerligt temperaturen. För att få den elektroniska mätningen att reagera ungefär lika snabbt på temperaturändringar som sprit- och kvicksilvertermometrar filtreras den elektroniska signalen. I SMHIs egna automatstationer görs detta genom att temperaturen beräknas från medelvärdet av temperatursignalen den senaste minuten. Bland övriga stationstyper som ingår i SMHIs stationsnät förekommer medelvärdesberäkningar alltifrån 4 sekunder till 10 minuter.

I SMHIs egna automatstationer beräknas maximi- och minimitemperaturen utifrån samtliga minutvärden under beräkningsperioden. Exempelvis sätts dagens högsta temperatur (gällande mellan klockan 07 och 19 svensk normaltid) lika med det högsta minutvärdet under denna 12-timmarsperiod.

En del automatstationer saknar funktion för beräkning av maximi- och minimitemperatur, exempelvis stationer som drivs av Trafikverket. Men genom att utnyttja det högsta/lägsta timvärdet eller halvtimmesvärdet kan man få en ungefärlig uppskattning av maximi- och minimitemperaturen.

Kvicksilver- och sprittermometrar

Under 1800-talet och större delen av 1900-talet utfördes temperaturobservationer till största delen genom avläsning av kvicksilver- och/eller sprittermometrar.

En vanlig uppsättning av termometrar bestod av en stationstermometer, en maximitermometer och en minimitermometer.

Stationstermometern var oftast en kvicksilvertermometer. Den användes för avläsning av den rådande temperaturen, och var oftast den mest exakta termometern på stationen. Vid en del nordligt belägna stationer kompletterades också mätutrustningen med en kvicksilver-talliumtermometer med lägre fryspunkt.

Maximitermometern var en kvicksilvertermometer och var i princip av samma konstruktion som en febertermometer.

Minimitermometern var en sprittermometer i vars spritpelare fanns en liten lättrörlig glasstav. Staven följde med ändytan på spritpelaren då denna drog ihop sig, medan den låg kvar då temperaturen steg. Stavens läge angav därmed den lägsta temperatur som förekommit mellan två omställningar av termometern.

Skydd mot solstrålning och regn

För att termometern ska ange luftens temperatur så bra som möjligt måste den skuggas för solen. Ett mätinstrument som värms upp av solens strålning visar för hög temperatur. Ett vanligt missförstånd är att temperaturmätningen ska utföras på en plats som befinner sig i skugga. Så är det inte, utan det är endast själva termometern som ska vara skyddad mot sol.

Termometern måste också skyddas mot nederbörd. När vatten på instrumentet avdunstar visar det för låg temperatur.

Moderna typer av strålningsskydd

Moderna elektroniska temperaturgivare är oftast placerade i ganska små strålningsskydd. Strålningsskyddet består av ett antal tallriksformade plast- eller metallhöljen staplade ovanpå varandra, som skyddar mot direkt och reflekterad solstrålning samtidigt som de medger god luftväxling.

Vissa strålningsskydd är försedda med en fläktanordning för att öka luftväxlingen vid svag vind. I SMHIs stationsnät är det endast stationer ägda av Försvarsmakten och Uppsala universitet som har denna utrustningen.
 

Termometerburar i trä

Från senare delen av 1800-talet började vita termometerburar av trä att användas som strålningsskydd. Det dröjde dock till mitten av 1900-talet innan detta var genomfört i hela stationsnätet.

Att buren är så stor beror på att alla instrument ska få plats i den. För att skydda mot solstrålning är buren vitmålad och taket tätt och dubbelt. Golvet i buren är även det dubbelt, för att skydda mot strålning från marken.

Burens väggar består av dubbla vinkelställda spjälor. Detta tillåter god luftväxling samtidigt som termometrarna skyddas mot direkt och reflekterad solstrålning.

Dörren är vänd mot norr för att solen inte ska lysa på termometrarna då observatören öppnar dörren för att avläsa dem.

Trots att kvicksilver- och sprittermometrar numera ersatts av elektroniska temperaturgivare, så har SMHI ibland låtit de nya givarna sitta kvar i träburar av kontinuitetsskäl.

Termometrar i bur
Inne i termometerburen finns en stationstermometer, en minimitermometer och en maximitermometer. I bakgrunden en registrerande termohygrograf och en hygrometer (hängande).

Äldre typer av strålningsskydd

Äldre temperaturmätningar utfördes oftast med enklare typer av strålningsskydd.

På 1800-talet och en bra bit in på 1900-talet förekom fönster- eller väggburar som sattes på en nordvägg. Även fristående så kallade huvar som var öppna undertill användes. I vissa fall var termometrarna till och med placerade helt utan strålningsskydd.

Flera äldre värmerekord har numera underkänts för att mätningarna varit utförda med bristfälligt strålningsskydd.

Felkällor

Termometrarna vid de meteorologiska stationerna visar sällan fel på mer än någon eller några få tiondels grader, och det gäller även mycket gamla termometrar.

På grund av ofullkomligheter i strålningsskydd och placering kan ändå betydande fel förekomma. Det gäller främst vid tillfällen då temperaturen snabbt ändrar sig, då felet kan vara större än en grad. Dygnsmedeltemperaturen påverkas dock i genomsnitt endast obetydligt av denna typ av fel.

När man byter ut mätinstrument så finns en risk för kontinuitetsbrott. Det är därför viktigt att vid bytet jämföra och utvärdera skillnaderna mellan de olika instrumenten med hjälp av en längre tids jämförelser.

Kontroll av termometrar

För att säkerställa att instrumenten visar korrekt temperatur kontrolleras dessa vid återkommande inspektioner. Detta kan ske genom jämförelser med en referenstermometer i ett temperaturstabiliserat bad vid ett antal temperaturer.

I fält kan en enkel enpunktskontroll utföras med hjälp av jämförelse med en referenstermometer i ett isbad inneslutet i termosflaska under omrörning. Den senare metoden är relativt enkel även för hemmabruk, men kräver någon form av referenstermometer.