Cálculo da temperatura média

[Paulo H]

Como não encontrei nenhum outro tópico mais apropriado para a minha questão, cá vai..


Como é que as entidades oficiais de cá e pelo mundo fora, ou até por satélite, calculam as temperaturas médias diárias de um lugar?

Aparentemente parece tudo fácil, soma-se a máxima à mínima e divide-se por 2! Ora nada mais errado.. Mas atenção, até se consegue uma boa aproximação!

Basta pensarmos num dia com nevoeiro persistente e nesse caso a temperatura média (0.5x(Tmax+Tmin)) não andará muito longe de uma média acumulada (1/24)x(T1h+T2h+T3h+...+T24h)! Mas num dia em que a amplitude térmica seja elevada já o erro é muito maior!

Normalmente o gráfico diário tem a forma de uma parábola (sino), o correcto seria fazer a média de todos os valores colhidos com intervalos regulares e que incluam a Tmáx e a Tmín, ou então calcular a área do gráfico e dividi-la por 24h..

Digo isto, porque em muitos locais do globo, apenas devem registar-se a máxima e a mínima diárias e daí saem normais climatológicas ao fim de 30 anos. Façam a experiencia e irão constatar que por vezes se conseguem desvios de +/-1.0ºC da média correcta! O que é significativo, quando hoje em dia se falam em anomalias de décimas de grau em termos de alterações climáticas..

hotspot: criei novo tópico

 

[Dan]

Re: Temperatura média e Precipitação média 2007

Um tema interessante.

Pelo que tenho visto, o IM costumava apresentar a média simples (mín+máx/2), mas agora com a normal de 1971-2000 apenas apresenta os valores médios da temperatura máxima e mínima.

Já comparei valores mensais de média acumulada com os de média simples e encontrei diferenças significativas principalmente nos meses de Inverno, sendo aqui a media acumulada inferior à media simples. Nos meses mais quentes as diferenças são bem menores.

 

[*Dave*]

Re: Temperatura média e Precipitação média 2007

Tenho de concordar... depois de fazer alguns cálculos chego à conclusão de que realmente a média diária não pode ser calculada assim ((min+máx)/2).

Eu aproveito para inserir aqui um tema acerca de amplitudes térmicas, pois é o único valor exacto que podemos obter através das temperaturas mínimas e máximas...

Por exemplo, que tipo de conclusão se pode tirar quando a amplitude térmica sobe repentinamente? E quando desce? E quando se mantém?


Abraço

 

[Dan]

Re: Temperatura média e Precipitação média 2007

Por exemplo, que tipo de conclusão se pode tirar quando a amplitude térmica sobe repentinamente? E quando desce? E quando se mantém?

Não sei se entendo bem a sua pergunta.

De qualquer forma, a amplitude térmica é determinada pelas condições meteorológicas. Normalmente, valores elevados de amplitude térmica correspondem a situações anticiclónicas e os dias de precipitação a valores mais baixos de amplitude. No entanto, podemos ter uma amplitude térmica muito baixa mesmo sob a influência anticiclónica como é o caso dos dias de nevoeiro no Inverno.

Subidas ou descidas repentinas podem corresponder a rápidas alterações das condições meteorológicas.

 

[HotSpot]

Re: Temperatura média e Precipitação média 2007

Também já me tinha feito esta pergunta das médias.

Se quiserem fazer calculos vão ver o histórico da minha estação http://www.meteomoita.com/historico.php e façam contas.

A média é calculada usando 1440 registos diários, brutidade , ou seja, os registos minuto a minuto. Nunca fiz a comparação com o (max+min)/2 mas fica aqui a titulo de exemplo o dia de ontem:

21,4 (1440 registos)
22,6 (max+min)/2

Diferença abismal.

 

[*Dave*]

Re: Temperatura média e Precipitação média 2007

Não sei se entendo bem a sua pergunta.

De qualquer forma, a amplitude térmica é determinada pelas condições meteorológicas. Normalmente, valores elevados de amplitude térmica correspondem a situações anticiclónicas e os dias de precipitação a valores mais baixos de amplitude. No entanto, podemos ter uma amplitude térmica muito baixa mesmo sob a influência anticiclónica como é o caso dos dias de nevoeiro no Inverno.

Subidas ou descidas repentinas podem corresponder a rápidas alterações das condições meteorológicas.

Caro Dan, eu também não sei se entendeu bem a pergunta , mas acabou de responder aquilo que eu queria saber.

Por isso obrigado pela ajuda


Abraço

 

[Dan]

Re: Temperatura média e Precipitação média 2007

Caro Dan, eu também não sei se entendeu bem a pergunta , mas acabou de responder aquilo que eu queria saber.

Por isso obrigado pela ajuda


Abraço

 

[HotSpot]

Fiz umas contas a dois meses, Janeiro e Julho de 2008 e aqui estão os resultados:

Os valores são muito diferentes. A temperatura (max+min)/2 é geralmente superior.

 

[belem]

Muito bom tópico!

 

[*Dave*]

Olá

A meu ver a solução para quem tem aparelhos (como eu) que gravam apenas as máximas e as mínimas é não fazer o calculo da média ou quando se precisa saber mesmo, não se podem esquecer de assinalar como chegaram até essa média e que esse valor se trata de um valor aproximado, provavelmente terá uma margem de erro de mais ou menos 1ºC (seja por excesso, seja por defeito), na média mensal...

Ou então, para poderem comparar com as normais, utilizem apenas a média das mínimas e a média das máximas. Seja lá como for que calcularam essas médias nas normais, com esses valores poderão fazer comparações com um nível de segurança mais elevado.


Para os que têm estações mais avançadas, as quais fornecem logo as médias, não se esqueçam de mencionar também que são médias aproximadas, pois o ideal era receber a temperatura do exterior e a estação guardá-la para média de 1s em 1s.




STAY

 

[HotSpot]

Para os que têm estações mais avançadas, as quais fornecem logo as médias, não se esqueçam de mencionar também que são médias aproximadas, pois o ideal era receber a temperatura do exterior e a estação guardá-la para média de 1s em 1s.
STAY

Segundo a segundo tb é exagerado, penso eu.

O IM recebe das estações informação de 10 em 10 minutos e é sobre esses valores que deve fazer a média.

A titulo de exemplo ficam aqui uns valores mais esclarecedores, recolhidos pela minha estação.

30-8__max 29,5__min 16,1__med 21,7
31-8__max 29,4__min 16,0__med 22,1

Tanto a máxima e minima de dia 30 foram 0,1ºC mais altas do que dia 31. Mas a média foi 0,4ºC mais baixa....

 

[Paulo H]

Segundo a segundo tb é exagerado, penso eu.

O IM recebe das estações informação de 10 em 10 minutos e é sobre esses valores que deve fazer a média.

Penso que obter valores de 10min em 10min é bastante aceitável para uma estação automática.

O que eu duvido é dos métodos de registo e cálculo de médias aplicados noutros tempos, é lógico que o erro de medição seria diferente também. Duvido muito que se apure o erro de medição, e a incerteza inerente ao equipamento de medição, duvido muito que as frequências de medição sejam respeitadas nas estações que não são automáticas, e pelo mundo fora.. ter mínima e máxima diárias já é muito bom!

Mas penso que hoje em dia, tudo é mais fácil/fiável com as novas tecnologias, com novos equipamentos de medição, mais recursos humanos especializados e com tratamento estatístico dos dados.

Estive a pensar em qual seria a solução ideal no presente para obtermos registos fiáveis pelo que teria em conta os seguintes passos:

- Aquisição de equipamento de medição (sensores de temperatura, pressão, humidade relativa, vento,..)
- Aquisição de um Data Logger para aquisição, registo e um automato com modem ou RTU para envio dos dados a um servidor local ou não.


1. Para o equipamento de medição, iria calcular o erro absoluto de medição:

a) Cálculo do erro de leitura

Num termómetro vulgar de mercúrio com escala milimétrica, diria que o erro é de +/-0.5mm, ou seja, +/-0.5ºC. Traduz o erro de leitura, neste caso o erro seria visual se 1mm de variação equivalesse a 1 grau. Para equipamentos analógicos com escala, o mesmo tratamento seria necessário. Para equipamentos digitais, iria verificar qual o nº de algarismos significativos, assim se tiver 1 algarismo, o erro seria +/-(0.1/2), caso tivesse 2 algarismos significativos, o erro seria +/-(0.01/2).

b) Cálculo da incerteza

Para cada processo de medição, existe um erro inerente a este processo a
que chamamos incerteza. A incerteza traduz um pouco a física e as capacidades do próprio equipamento para efectuar a medição. O processo de medição é baseado em leis físicas, descritas por variáveis diferenciaveis e cujo erro pode ser deduzido numa equação.

c) O desvio absoluto seria uma soma do erro de medição e da incerteza do equipamento.

NOTA: Não me peçam pra desenvolver fórmulas para calcular incertezas, já o fiz na universidade e garanto-vos que é muito trabalhoso.. Uma seca!

2. Definição dos parâmetros de registo

a) Frequência de amostragem

Penso que de 10 em 10min é bastante aceitável
O que é que acontece durante esses 10min? Durante esses 10 min, o equipamento através de um algoritmo faz obter um valor que é uma "espécie" de média de todos os instantes em que obtem a leitura, digamos que se não fosse assim, veriamos a leitura variar constantemente ao levar o sensor de um local fresco para um quente! Pode acontecer que 10 min sejam muito curtos e a leitura não seja estável, nesse caso teriamos de definir mais tempo.

b) Outra alternativa: média ponderada

Para mim outra alternativa seria o data logger registar dados sempre que a leitura variasse e assim não precisavamos de definir frequências de amostragem, pois ao fim do dia teriamos uma listagem com a hh:mm:ss e leitura do equipamento, sendo que, um programa calcularia a média ponderada dos valores obtidos pelo tempo em que mantiveram!
Esta seria a meu ver, a solução ideal!

Conclusão:

Isto tudo para vos dizer que, existem erros de cálculo, erros de
leitura e incerteza do processo de medição! Depois existem também incongruências ao fazer-se integrar tudo isto numa escala regional, nacional, mundial apesar de saber-se que são equipamentos diferentes, amostragens diferentes e quem sabe se métodos estatísticos diferentes. Por essa razão, quando nos gráficos me aparecem anomalias com mais de 2 algarismos significativos duvido muito da sua validade, para mim as medições fazem sentido no máximo até +/-0.01ºC, mais do que isso é pura ilusão!

Nota: De facto, por aqui no Inverno quando está aquele nevoeiro frio persistente o dia inteiro (acontece 1,2 vezes ao ano), que em Trás-os-Montes é bastante comum, a temperatura varia 2 ou 3ºC e nesse caso (Tmáx+Tmín)/2 não difere muito, mas se o nevoeiro levantasse por 3horas e a temperatura elevasse 5 ou 6ºC, nesse caso a diferença seria brutal!

Em todo o caso, e porque de momento não tenho outra alternativa, indicarei no tópico "Resumo do Mês de.. " a média das mínimas e das máximas, e apenas para aferir qualquer coisa indicarei a média das médias diárias fazendo atenção à incorrecção que todos nós constatamos e concordamos.


Abraço a todos

 

[Xulocardi]

Ola
Trago uma questao relacionada, mas nao exatamente media diaria
na verdade preciso estabelecer algo como 2 medias diarias por mes, uma diurna e uma noturna, nesse caso onde eu limito noite e dia? pela temperatura, pelo momento de inversao? sempre os mesmos? ou mudo mes a mes de acordo com a estacao? Apesar de nao termos grandes diferencas de fotoperiodo no Brasil, na epoca do inverno (julho) temos variacoes de temperatura de ate 25 graus, qual seria a maneira correta de determinar essa variacao e resumi-la em 2 medias mensais?

obrigada pela ajuda

 

[Paulo H]

Ola
Trago uma questao relacionada, mas nao exatamente media diaria
na verdade preciso estabelecer algo como 2 medias diarias por mes, uma diurna e uma noturna, nesse caso onde eu limito noite e dia? pela temperatura, pelo momento de inversao? sempre os mesmos? ou mudo mes a mes de acordo com a estacao? Apesar de nao termos grandes diferencas de fotoperiodo no Brasil, na epoca do inverno (julho) temos variacoes de temperatura de ate 25 graus, qual seria a maneira correta de determinar essa variacao e resumi-la em 2 medias mensais?

obrigada pela ajuda

Aparentemente parece ser fácil, a média diária mensal diurna seria obtida calculando a soma dos registos de temperatura (em iguais períodos, ex: hora a hora) do nascer ao por-do-sol durante o mês, e depois dividir a soma obtida pelo número total de registos de temperatura nesse período. Da mesma forma seria calculada a média diária mensal nocturna, medida por períodos iguais de tempo (ex: hora a hora) mas do por-do-sol ao nascer do sol, durante o mês. Quantos mais registos em intervalos regulares, tanto maior a aproximação com a média real. Com tantos registos, obterias também facilmente a média das temp mínimas e a média das temp máximas, que não têm de coincidir necessariamente com as mínimas à noite e as máximas no dia!

 

[joseoliveira]

Fica então a dúvida e persiste a pergunta:

Qual o algoritmo a utilizar quando queremos efectuar o cálculo da temperatura média diária e até mensal nos casos em que as estações não o determinam, que é o caso da minha?

Se a operação de cálculo efectuada até ao momento não é a correcta, supostamente haverá então cálculos de média diferentes para situações diferentes, ou teríamos de renomear a operação para este caso concreto?!
Não deixa de ser um pouco estranho porque fiz esta operação bastantes vezes há anos atrás em Geografia...