Тема 7. Ветер

Хотя скорость ветра является векторной величиной, в практике метеорологических наблюдений под скоростью понимается значение ее модуля. Скорость и направление ветра измеряются двумя различными датчиками, которые обычно конструктивно оформлены в один ветроизмерительный прибор. Измерению подлежат средняя за 2 или 10 минут скорость ветра (зависит от типа прибора) и мгновенная скорость с усреднением 2-5 с. Направление ветра также усредняется за интервал около 2 минут. Усреднение мгновенной скорости за интервал 2-5 с достигается автоматическим датчиком ветроизмерительных приборов, коэффициент инерции которых лежит в этих пределах. Максимальное значение мгновенной скорости за какой-либо промежуток времени называется порывом.

Приборы и устройства для наблюдения за ветром

В основу работы большинства приборов, измеряющих скорость и направление ветра, положено действие динамического давления, оказываемого воздушным потоком на расположенную в нем твердую поверхность подвижной приемной части прибора.

Принцип действия существующих преобразователей скорости ветра достаточно разнообразен. Широко применяются приборы, основанные на принципе преобразования скорости ветра в механическое перемещение чувствительного элемента. Различают три вида этих элементов: чашечные вертушки, свободно подвешенная пластина и воздушный винт.

На практике широко применяются:

1) флюгер Вильда;

2) анеморумбометр;

3) ручной чашечный анемометр.

Правила установки приборов

Флюгер устанавливается на металлической мачте на высоте 10-12 м над поверхностью земли, на открытом месте и ориентируется по сторонам света.

Анемометр на время наблюдений ввинчивается в деревянный столб высотой 2 м вертикально, вертушкой вверх. Наблюдатель становится лицом к ветру, шкала прибора должна быть повёрнута к наблюдателю.

Методика проведения наблюдений

При измерении скорости ветра по флюгеру Вильда наблюдатель должен отойти от столба в направлении, перпендикулярном положению флюгарки, в продолжении двух минут наблюдать за положением доски, и отметить среднее положение за это время (номер штифта). Оно и будет соответствовать средней за 2 минуты скорости ветра. По верхнему положению флюгарки за время наблюдений отмечается максимальный порыв. Для измерения среднего направления ветра наблюдатель должен, встав около мачты под указателем направления, отметить среднее положение колебаний флюгарки за 2 минуты, определив глазомерно румб.

Анеморумбометр служит для измерения средних за 10 минут скоростей ветра, мгновенных значений скорости и направления, а также максимальной за любой промежуток скорости. Прибор является дистанционным электромеханическим устройством довольно сложной конструкции. В датчике, установленном на мачте, сосредоточены чувствительные элементы и первичные преобразователи скорости и направления ветра. В качестве чувствительного элемента скорости ветра используется четырехлопастной воздушный винт, а направления – флюгарка с хвостовым оперением.

Принцип действия анеморумбометра основан на преобразовании измеряемых характеристик скорости и направления ветра в электрические величины, которые передаются по соединительному кабелю на измерительный пульт. На передней панели пульта выведены стрелочные указатели средней и мгновенной скорости ветра, направления ветра и ручки управления. Прибор требует электропитания, осуществляемого от аккумуляторной батареи или от сети через специальный блок питания.

Анемометр ручной – это один из простых и точных приборов для измерения скорости ветра в диапазоне от 1 до 20 м/с. Обычно используется интервал осреднения от 1 до 10 минут. Чувствительными элементами датчика скорости является вертушка с четырьмя полусферическими чашками. Вращение вертушки передается на счетный механизм с тремя шкалами (тысячи, сотни, десятки и единицы оборотов). Включаться и выключаться прибор может дистанционно с расстояния до 10 метров с помощью шнурка – тяги. Прибор исключительно удобен в полевых условиях, используется он также при градиентных измерениях.

Для измерения скорости ветра с помощью анемометра отсчитывают начальные показания стрелки прибора, затем одновременно включают секундомер и сам прибор и делают конечный отсчет. Разность отсчетов делится на разность времени в секундах и находится число оборотов в секунду. По этой величине с тарировочного графика снимается скорость ветра.

Возможна также непрерывная регистрация хода средних скоростей. Для этого через заданные промежутки времени делаются отсчеты без выключения прибора. При этом надо сначала отсчитывать единицы, затем сотни и потом тысячи.