100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как измеряют скорость ветра?

Скорость ветра — Wind speed

В метеорологии , скоростях ветра , или ветра скорости потока , является фундаментальным атмосферным количеством вызванного воздуха , двигающегося от максимума до низкого давления , как правило , из — за изменения температуры. Скорость ветра в настоящее время обычно измеряется анемометром .

Скорость ветра влияет на прогноз погоды , авиационные и морские операции, строительные проекты, скорость роста и метаболизма многих видов растений и имеет множество других последствий. Обратите внимание, что направление ветра обычно почти параллельно изобарам (а не перпендикулярно, как можно было бы ожидать) из-за вращения Земли .

СОДЕРЖАНИЕ

Единицы

Метры в секунду (м / с) — это единица измерения скорости в системе СИ и единица, рекомендованная Всемирной метеорологической организацией для сообщения скорости ветра, и, среди прочего, она используется в прогнозах погоды в странах Северной Европы . С 2010 года Международная организация гражданской авиации (ИКАО) также рекомендует метры в секунду для сообщения скорости ветра при приближении к взлетно-посадочной полосе , заменяя свою прежнюю рекомендацию использовать километры в час (км / ч). По историческим причинам другие единицы измерения, такие как мили в час (миль / ч), узлы ( узлы ) или футы в секунду (фут / с), также иногда используются для измерения скорости ветра. Исторически скорости ветра также классифицировались с использованием шкалы Бофорта , которая основана на визуальных наблюдениях конкретно определенных эффектов ветра на море или на суше.

Факторы, влияющие на скорость ветра

На скорость ветра влияет ряд факторов и ситуаций, действующих в разных масштабах (от микромасштабов до макромасштабов). К ним относятся градиент давления , волны Россби и струйные течения , а также местные погодные условия. Также можно найти связи между скоростью и направлением ветра , особенно с градиентом давления и условиями местности.

Градиент давления — это термин, описывающий разницу в давлении воздуха между двумя точками в атмосфере или на поверхности Земли. Скорость ветра очень важна, потому что чем больше разница в давлении, тем быстрее ветер течет (от высокого давления к низкому), чтобы уравновесить колебания. Градиент давления в сочетании с эффектом Кориолиса и трением также влияет на направление ветра .

Волны Россби — это сильный ветер в верхних слоях тропосферы . Они действуют в глобальном масштабе и движутся с запада на восток (отсюда и известны как Westerlies ). Волны Россби сами по себе отличаются скоростью ветра от того, что мы испытываем в нижней тропосфере .

Местные погодные условия играют ключевую роль в влиянии на скорость ветра, так как образование ураганов , муссонов и циклонов как ненормальных погодных условий может резко повлиять на скорость потока ветра.

Самая высокая скорость

Самая высокая скорость ветра, не связанная с торнадо, когда-либо была зафиксирована во время прохождения тропического циклона Оливия 10 апреля 1996 года: автоматическая метеостанция на острове Барроу , Австралия , зафиксировала максимальный порыв ветра 113,3 м / с (408 км / ч; 253). миль / ч; 220,2 узлов; 372 фут / с) Порыв ветра был оценен Группой оценки ВМО, которая обнаружила, что анемометр был механически исправен, а порыв был в пределах статистической вероятности, и утвердил измерения в 2010 г. Анемометр был установлен на высоте 10 м над землей. уровень (и, таким образом, 64 м над уровнем моря). Во время циклона было зарегистрировано несколько экстремальных порывов ветра со скоростью более 83 м / с (300 км / ч; 190 миль / ч; 161 кН; 270 фут / с) с максимальной 5-минутной средней скоростью 49 м / с (180 км / с). / ч; 110 миль / ч; 95 узлов; 160 фут / с) экстремальный фактор порыва был примерно в 2,27–2,75 раза выше средней скорости ветра. Характер и масштабы порывов позволяют предположить, что мезовихрь был внедрен в и без того прочную стену глаза циклона.

Читайте так же:
Как во Вьетнаме производят жемчуг

В настоящее время вторая по величине скорость приземного ветра, когда-либо зарегистрированная, составляет 103,266 м / с (371,76 км / ч; 231,00 миль / ч; 200,733 узлов; 338,80 футов / с) в обсерватории Маунт-Вашингтон (Нью-Гэмпшир) на высоте 1917 м (6288 футов). уровень моря в США 12 апреля 1934 года с помощью термоанемометра . Анемометр, специально разработанный для использования на горе Вашингтон, позже был протестирован Национальным бюро погоды США и подтвердил свою точность.

Скорость ветра при определенных атмосферных явлениях (например, торнадо ) может значительно превышать эти значения, но никогда не измерялась точно. Прямое измерение этих ураганных ветров выполняется редко, поскольку сильный ветер может разрушить инструменты. Метод оценки скорости заключается в использовании Доплера на колесах для дистанционного определения скорости ветра, и, используя этот метод, показатель 135 м / с (490 км / ч; 300 миль / ч; 262 узлов; 440 футов / с) во время 1999 г. Торнадо Бридж-Крик – Мур в Оклахоме 3 мая 1999 г. часто упоминается как самая высокая зарегистрированная скорость приземного ветра, хотя другая цифра — 142 м / с (510 км / ч; 276 узлов; 470 футов / с) — имеет также указывалось для того же торнадо. Еще одно число, используемое Центром исследований суровой погоды для этого измерения, составляет 135 ± 9 м / с (486 ± 32 км / ч; 302 ± 20 миль в час; 262 ± 17 узлов; 443 ± 30 футов / с). Однако скорости, измеренные доплеровским радаром, не считаются официальными рекордами.

Самая высокая скорость ветра, наблюдаемая на экзопланете, была HD 189733b , измеренная учеными из Уорикского университета в 2015 году: 5400 миль в час, или 2414 метров в секунду. В пресс-релизе университет объявил, что методы, использованные при измерении скорости ветра HD 189733b, могут быть использованы для измерения скорости ветра на экзопланетах земного типа.

Что такое анемометр

Анемометр (он же ветромер) — это прибор для измерения скорости газовых и воздушных потоков. Статья дает подробное описание, что такое анемометр, его разновидности, принципы действия, а также приводится инструкция, как пользоваться этим прибором.

Назначение

Изобрел анемометр естествоиспытатель, ученый Роберт Гук. После долгих испытаний и вычислений, он официально изобрел прибор в 1667 году. Данное устройство измеряет скорость ветра. Используется на метеорологических станциях по всему миру, в аэропортах, армии, а также применяется в качестве датчика вентиляционных коробов. Приборы востребованы, как источники информации для мореплавателей, машинистов высотных кранов, людей, работающих в сложной местности и на большой высоте. Со дня своего открытия, анемометр прошел путь от простого до сложного устройства с компьютерным обеспечением.

Гук чашечный анемометр

Разновидности

Анемометр постоянно усовершенствуется, но простые модели все еще используют метеорологи. Устройство делится на следующие типы, по принципу работы:

  1. Вращающийся.
  2. Термический.
  3. Акустический.
  4. Лазерный.
Читайте так же:
Как делают матрацы (видео)

Измерения эти устройства делают разными методами. Далее будет рассмотрено, как измеряет скорость ветра каждый тип прибора.

Чашечный

Чашечный анемометр самый старый из современных механизмов. Для определения скорости потока использует 3 полусферы, закрепленные на неподвижных штоках. Такая конструкция позволяет делать замер без настроек направления прибора. Механические чашечные анемометры делают расчеты на основании скорости одного оборота лопастей вокруг своей оси.

Чашечный анемометр

Лопасти приводят в действие механический счетчик. Полученные данные делятся на коэффициент, заложенный производителем. Это значение зависит от диаметра чаш. Электронные аналоги этого устройства делают вычисления намного быстрее, а также реагируют на порывы ветра от 1 м/с. У устройства только одна функция. Определение направления потоков невозможно.

Крыльчатый или лопастной

Крыльчатый анемометр является полным аналогом чашечного. Он представляет собой прибор с пропеллером или вентилятором. Принцип действия также в подсчете скорости ветра за один оборот лопастей. Крыльчатый анемометр нуждается в точной установке по направлению потока.

Крыльчатый анемометр

Современные электронные приборы комплектуются дополнительным диффузором и флюгером. Устройства крыльчатого типа более чувствительнее чашечных аналогов, способны выдать определение скорости ветра в 0.1 м/с.

Термический

Анемометр этого типа называют термоанемометром. Для измерения скорости ветра используется принцип охлаждения нагретого предмета. Устройство комплектуется термопарой, которая нагревается от источника питания прибора.

Термоанемометр

Ветер обдувает термопару и до определенной степени охлаждает ее. От показателей скорости охлаждения делается расчет силы движения воздушного потока. Термоанемометры не используются по назначению в метеорологии. Их применяют, как датчики скорости ветра в автомобилях и авиации. Устройство также требует четкой настройки по направлению потока.

Акустические или ультразвуковые

Устройства используют в работе принцип скорости прохождения ультразвукового сигнала через пространство.

Акустический анемометр

Скорость ветра влияет на этот показатель. Существует заданная скорость и время прохождения сигнала от приемника к передатчику. За счет помехи со стороны воздушного потока время увеличивается, а скорость сокращается. На этих данных и строится расчет скорости ветра.

Лазерные

Лазерный анемометр работает по тому же принципу, что ультразвуковой. Вместо сигнала используется лазерный луч, который с определенной скоростью и за заданное время движется от передатчика к приемнику.

Лазерный анемометр

Луч отражается от объекта и это регистрируется соответствующим датчиком. На основании этого вычисляется разница между частотой отправленного луча и отраженного. Данные показатели попадают в расчет и с их помощью происходит расчет скорости движения ветра. Этот прибор считается последней разработкой для метеорологии.

Основные отличия

Анемометры подразделяются на простые механические и сложные электронные. Механические высчитывают только параметр скорости ветра. Электронные делают расчет скорости одного порыва, нескольких повторяющихся порывов, выводят средний показатель скорости. Эти приборы удобны в использовании. Они могут самостоятельно делать расчет, запоминать результаты за месяц, вести статистику. Многие имеют подключение к сети Интернет.

Инструкция по использованию

Анемометр простой в использовании прибор. Но для каждого имеются определенные нюансы использования.

Механические

К механическим относятся чашечные и крыльчатые анемометры. Для того чтобы использовать чашечный тип, достаточно установить его на возвышении, например, на крыше здания. Далее необходимо подождать минуту и считать показания прибора. Этот показатель нужно разделить на 3 для приборов с величиной чашки 10 см и на 2 с величиной 15 см. Полученный результат является скоростью ветра на открытом пространстве.

Крыльчатые приборы более современнее. Они имеют электронную начинку для выполнения вычислений. Также эти устройства производят по типу датчик/зонд. Датчик может находится в здании, а зонд выносится на открытую местность. При этом приборы соединяются кабелем. Зонд необходимо поднять над головой или закрепить на возвышении. Прибор передаст на блок управления полученные данные, а компьютер выдаст заключительный расчет.

Читайте так же:
Как делают сыр в Альпах

Электронные устройства

Из представленных типов, простому обывателю доступны лазерные и термоанемометры.

Для использования лазерных достаточно навести прибор на удаленный предмет и включить устройство. Скорость движения ветра будет рассчитана по времени возврата отраженного луча от предмета.

Термоанемометр используется также просто. Достаточно включить прибор и дождаться нагрева термопары. Далее нужно выставить анемометр по направлению потока ветра. Через минуту можно получить итоговый результат скорости.

Акустический тип анемометров используется на сложных участках рельефа. Эти приборы имеют большие габариты. Поэтому использовать такое устройство в повседневной жизни не получится. Есть аналогичные карманные устройства, но их расчет имеет большие погрешности, так как на волну влияет температура, давление, магнитные поля. В городских условиях сделать правильный замер очень сложно.

Лучшие бытовые анемометры

Далее представлен рейтинг лучших анемометров для использования в быту и на производстве.

Testo 410-2

Анемометр крыльчатого типа. Кроме основной функции замеряет влажность и температуру воздуха. Способен делать замер воздушного потока до 20 метров в секунду. Прибор имеет минимальную погрешность в 2 %. Пригоден для совершения замеров экспертными комиссиями, на что имеет официальную сертификацию. Преимущества:

  1. Работа в течение 60 часов на одной батарее.
  2. Функция замера температуры и влажности.
  3. Удобный экран с настраиваемой подсветкой.

Testo 410-2

Данная модель может использоваться на промышленных производствах. Не имеет выносного зонда. Все замеры необходимо производить на месте.

Testo 425

Анемометр теплового типа. Имеет выносной измерительный зонд и кабельное соединение. Очень чувствителен. Способен делать замеры скорости потока до 20 метров в секунду. Из преимуществ:

  1. Германское качество и точность.
  2. Отсутствие сложных настроек.
  3. Хорошо читающийся дисплей.

Testo 425

Этот прибор можно использовать для лабораторных и исследовательских работ.

АТТ-1021

Прибор чашечного типа. Относится к электронным устройствам. Способен вычислять влажность и температуру воздуха. Делает замер при максимальной скорости ветра в 35 метров в секунду. Из преимуществ:

  1. Быстрые расчеты.
  2. Встроенная память.
  3. Функция отключения при отсутствии ветра.

ATT 1021

Модель имеет простые настройки, способна сохранять в памяти 100 ближайших значений.

Заключение

В статье была приведена информация для чего используется анемометр. Людям, работавшим на метеостанциях, он знаком очень хорошо. Прибор прост в использовании, дает самые точные данные и стоит на защите людей уже несколько веков.

Скорость и сила ветра

Скорость и сила ветра

Ветер – это горизонтальное перемещение (поток воздуха параллельно земной поверхности), возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления.

Ветер характеризуется скоростью (силой) и направлением. Направление определяется сторонами горизонта, откуда он дует, и измеряется в градусах. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду и километрах в час. Сила ветра измеряется в баллах.

Ветер в ботфортах, м/с, км/час

Шкала Бофорта — условная шкaлa для визуальной оценки и записи силы (скорости) ветра в баллах. Первоначально, была разработана английским адмиралом Френсисом Бофортом в 1806 г. для определения силы ветра по характеру её проявления на море. С 1874 г. данная классификация принята для повсеместного (на суше и на море) использования в международной синоптической практике. В последующие годы менялась и уточнялась (таблица 2). За ноль баллов было принято состояние полного штиля на море. Изначально система была тринадцатибальная (0-12 bft, по шкале Бофорта). В 1946г. шкалу увеличили до семнадцати (0-17). Сила ветра в шкале определяется по взаимодействию ветра с различными предметами. В последние годы, силу ветра, чаще, оценивают по скорости, измеряемой в метрах в секунду — у земной поверхности, на высоте порядка 10м над открытой, ровной поверхностью.

Читайте так же:
Как делают люминесцентные лампы

В таблице приведена шкала Бофорта, принятая в 1963 году Всемирной метеорологической организацией.

Сила ветра в баллах по шкале Бофорта

Баллы

Словесное обозначение силы ветра

Скорость ветра, м/с

Скорость ветра км/ч

Действие ветра

на суше

Штиль

Полное отсутствие ветра. Дым поднимается вертикально, листья деревьев неподвижны.

1

Тихий

Дым слегка отклоняется от вертикального направления, листья деревьев неподвижны

2

Легкий

Ветер чувствуется лицом, листья временами слабо шелестят, флюгер начинает двигаться,

3

Слабый

Листья и тонкие ветки деревьев с листвой непрерывно колеблются, колышутся лёгкие флаги. Дым как бы слизывается с верхушки трубы (при скорости более 4 м/сек).

4

Умеренный

Ветер поднимает пыль, бумажки. Качаются тонкие ветви деревьев и без листвы. Дым перемешивается в воздухе, теряя форму. Это лучший ветер для работы обычного ветрогенератора (при диаметре ветроколеса 3-6 м)

5

Свежий

Качаются ветки и тонкие стволы деревьев, ветер чувствуется рукой. Вытягивает большие флаги. Свистит в ушах.

6

Сильный

Качаются толстые сучья деревьев, тонкие деревья гнутся, гудят телеграфные провода, зонтики используются с трудом

7

Крепкий

Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветки, трудно идти против ветра.

8

Очень
крепкий

Ломаются тонкие и сухие сучья деревьев, говорить на ветру нельзя, идти против ветра очень трудно.

9

Шторм

Гнутся большие деревья, ломает большие ветки. Ветер срывает черепицу с крыш

10

Сильный
шторм

На суше бывает редко. Значительные разрушения строений, ветер валит деревья и вырывает их с корнем

11

Жестокий
шторм

Наблюдается очень редко. Сопровождается большими разрушениями на значительных пространствах.

12

Ураган

Опустошительные разрушения. Отдельные порывы ветра достигают скорости 50—60 м.сек. Ураган может случиться перед сильной грозой

Чтобы легче запомнить
Слабый — 5 м/с (

20 км/час) — листья и тонкие ветки деревьев непрерывно колышутся.
Свежий — 10 м/с (

35 км/час) — вытягивает большие флаги, свистит в ушах.
Крепкий — 15 м/с (

55 км/час) — гудят телеграфные провода, трудно идти против ветра.
Шторм — 25 м/с ( 90 км/час) — ветер валит деревья, разрушает строения.

При возникновении чрезвычайных ситуаций осуществить вызов одной экстренной оперативной службы можно по отдельному номеру любого оператора сотовой связи: это номера 101 (служба пожарной охраны и реагирования на ЧС), 102 (служба полиции), 103 (служба скорой медицинской помощи), 104 (служба газовой сети)

Единый телефон доверия ГУ МЧС России по Оренбургской области

Ветер: скорость ветра и способы ее измерения

Движение воздуха относительно земной поверхности называется ветром. Как правило, имеется в виду горизонтальная составляющая движения. Иногда говорят о восходящем или нисходящем ветре, т. е. Учитывают вертикальную составляющую этого движения Ветер характеризуется вектором скорости. Известно, что всякий вектор определяется абсолютной величиной и направлением. Когда говорят о скорости ветра, имеют в виду только числовое ее значение, т. е. путь, проходимый индивидуальным объемом воздуха за единицу времени относительно земной поверхности. Направление вектора скорости называется направлением ветра. За направление ветра принимается азимут точки, откуда дует ветер, отсчитываемый от точки севера через восток. Скорость ветра выражается в метрах в секунду (м/с). При обслуживании авиации скорость ветра выражают в километрах в час (км/ч), а при обслуживании морского флота — в узлах, т. е. в морских милях в час. Чтобы перевести скорость ветра из метров в секунду в узлы, достаточно умножить число метров в секунду на 2. Скорость ветра оценивается и в баллах по так называемой шкале Бофорта. По шкале весь интервал возможных значений скорости ветра делится на 12 градаций. Каждая единица шкалы связывает скорость ветра с различными его эффектами, такими, как степень волнения моря, качание ветвей деревьев, распространением дыма из труб и т. д. В настоящее время эта шкала вышла из употребления. Различают сглаженную скорость ветра, т. е. некоторую среднюю величину скорости за некоторый обычно небольшой промежуток времени, в течение которого производятся наблюдения, и мгновенную скорость ветра в данный момент (измеряемую очень малоинерционным прибором). Мгновенная скорость ветра отмечает порывы и внезапное ослабление ветра. Она очень сильно колеблется около сглаженной скорости, временами может быть значительно меньше или больше ее. На метеорологических станциях обычно измеряют сглаженную скорость ветра, и в дальнейшем речь будет о ней. Средние скорости ветра у земной поверхности близки к 5 — 10 м/с.и редко превышают 12 — 15м/с. В сильных атмосферных вихрях и штормах умеренных широт скорости могут превышать 30м/с, а в отдельных порывах достигать 60м/с. В тропических ураганах скорости ветра доходят до 65м/с, а отдельные порывы, судя по разрушением, превышает 100м/с. В мелкомасштабных вихрях (смерчи, торнадо) возможны скорости и более 100м/с. В верхней тропосфере в так называемых струйных течениях средняя скорость ветра на больших пространствах может доходить до 70 — 100м/с. Для атмосферных движений характерна квазигоризонтальность. Это значит, что скорости горизонтального переноса в 100 — 1000 раз превышает вертикальные скорости. Только в особых условиях интенсивно развитой конвекции и на ограниченных территориях вертикальные составляющие скорости движения воздуха могут достигать нескольких метров в секунду, т. е. порядка горизонтальных скоростей. Скорость ветра у земной поверхности измеряется анемометрами разной конструкции или флюгером Вильда. Наибольшее распространение получили анемометры с приемными частями в виде вертушек (чашечный анемометр, мельничный анемометр), которые вращаются с большей или меньшей скоростью в зависимости от давления на них ветра. В флюгере Вильда давление, оказываемое ветром, отклоняет от положения равновесия вертикально висящую металлическую доску. По скорости вращения вертушки или по отклонению доски можно определить скорость ветра. Есть конструкции, основанные на манометрическом принципе (трубка Пито) либо на измерении величины охлаждения нагретого тела под действием ветра (термоанемометр). Имеется ряд конструкций самопишущих приборов — анемографов и (если измеряется также направление ветра) анеморумбографов. Приборы для измерения ветра на наземных метеорологических станциях устанавливаются на высоте 10-12 м над земной поверхностью. Измеренный ими ветер и называется ветром у земной поверхности.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Как делают лазерную коррекцию зрения
Ссылка на основную публикацию