Od wieków mierzymy prędkość wiatru za pomocą anemometrów, ale ostatnie postępy umożliwiły nam tworzenie bardziej wiarygodnych i dokładnych prognoz pogody. Anemometry dźwiękowe mierzą prędkość wiatru szybko i dokładnie w porównaniu z tradycyjnymi modelami.
Ośrodki nauk atmosferycznych często używają tych urządzeń podczas rutynowych pomiarów lub szczegółowych badań, aby pomóc w tworzeniu dokładnych prognoz pogody dla różnych lokalizacji. Niektóre warunki środowiskowe mogą ograniczać pomiary, ale można wprowadzić pewne modyfikacje, aby przezwyciężyć te problemy.
Anemometry pojawiły się w XV wieku i w ostatnich latach były stale udoskonalane i rozwijane. Tradycyjne anemometry, opracowane po raz pierwszy w połowie XIX wieku, wykorzystują okrągły układ czasz wiatrowych połączonych z rejestratorem danych. W latach 20. XX wieku liczba ta wzrosła do trzech, zapewniając szybszą i bardziej spójną odpowiedź, która ułatwia pomiar podmuchów wiatru. Anemometry dźwiękowe stanowią obecnie kolejny krok w prognozowaniu pogody, zapewniając większą dokładność i rozdzielczość.
Anemometry dźwiękowe, opracowane w latach 70. XX wieku, wykorzystują fale ultradźwiękowe do natychmiastowego pomiaru prędkości wiatru i określania, czy fale dźwiękowe przemieszczające się między parą czujników są przyspieszane czy zwalniane przez wiatr.
Są one obecnie szeroko komercjalizowane i wykorzystywane w różnych celach i lokalizacjach. Dwuwymiarowe anemometry dźwiękowe (mierzące prędkość i kierunek wiatru) są szeroko stosowane w stacjach meteorologicznych, w żegludze, turbinach wiatrowych, lotnictwie, a nawet na środku oceanu, unosząc się na bojach meteorologicznych.
Anemometry dźwiękowe mogą wykonywać pomiary z bardzo wysoką rozdzielczością czasową, zazwyczaj od 20 Hz do 100 Hz, co czyni je idealnymi do pomiarów turbulencji. Prędkości i rozdzielczości w tych zakresach pozwalają na dokładniejsze pomiary. Anemometr dźwiękowy jest jednym z najnowszych przyrządów meteorologicznych stosowanych obecnie na stacjach meteorologicznych i jest nawet ważniejszy niż wiatrowskaz, który mierzy kierunek wiatru.
W przeciwieństwie do tradycyjnych wersji, anemometr dźwiękowy nie wymaga żadnych ruchomych części do działania. Mierzy czas potrzebny impulsowi dźwiękowemu na przebycie drogi między dwoma czujnikami. Czas jest określany na podstawie odległości między czujnikami, a prędkość dźwięku zależy od temperatury, ciśnienia i zanieczyszczeń powietrza, takich jak zanieczyszczenia, sól, kurz lub mgła.
Aby uzyskać informacje o prędkości lotu między czujnikami, każdy czujnik naprzemiennie pełni funkcję nadajnika i odbiornika, dzięki czemu impulsy są przesyłane między nimi w obu kierunkach.
Prędkość lotu jest określana na podstawie czasu pulsu w każdym kierunku. System rejestruje trójwymiarową prędkość, kierunek i kąt wiatru, umieszczając trzy pary czujników na trzech różnych osiach.
Centrum Nauk Atmosferycznych dysponuje szesnastoma anemometrami dźwiękowymi, z których jeden może pracować z częstotliwością 100 Hz, dwa z nich mogą pracować z częstotliwością 50 Hz, a reszta, z których większość może pracować z częstotliwością 20 Hz, jest wystarczająco szybka do większości zastosowań.
Dwa urządzenia są wyposażone w ogrzewanie przeciwoblodzeniowe do użytku w warunkach oblodzenia. Większość posiada wejścia analogowe, co pozwala na dodanie dodatkowych czujników, takich jak temperatura, wilgotność, ciśnienie i gazy śladowe.
Anemometry dźwiękowe wykorzystywano w projektach takich jak NABMLEX do pomiaru prędkości wiatru na różnych wysokościach, a Cityflux wykonywał różne pomiary w różnych częściach miasta.
Zespół projektu CityFlux, który bada zanieczyszczenie powietrza w miastach, powiedział: „Istotą projektu CityFlux jest jednoczesne badanie obu problemów poprzez pomiar szybkości, z jaką silne wiatry usuwają pył zawieszony z sieci miejskich „kanionów” ulicznych. Powietrze nad nimi to miejsce, w którym żyjemy i oddychamy. Miejsce, które wiatr może zdmuchnąć”.
Anemometry dźwiękowe to najnowsze osiągnięcie w dziedzinie pomiaru prędkości wiatru. Zwiększają one dokładność prognoz pogody i są odporne na niekorzystne warunki, takie jak ulewne deszcze, które mogą powodować problemy z tradycyjnymi przyrządami.
Dokładniejsze dane dotyczące prędkości wiatru pomagają nam zrozumieć nadchodzące warunki pogodowe i przygotować się do codziennego życia i pracy.
Czas publikacji: 13 maja 2024 r.