Определение скорости и направления ветра
Скорость ветра может измеряться в метрах в секунду; километрах в час, в баллах. За направление принимается направление, откуда дует ветер. Для обозначения направления ветра указывают либо румб (по 16-румбовой системе), либо азимут, отсчитываемый в градусах от северного направления меридиана по часовой с грелке до направления ветра. Вследствие турбулентности скорость и направление ветра непрерывно меняются. На метеорологических станциях измеряют среднюю скорость, м/с за 10 мин, максимальную – за этот же интервал времени (скорость ветра при порывах), максимальную – между сроками (за 3 ч при восьми срочных наблюдениях) и направление ветра, осредненное за 2 мин (азимут, румб). На метеостанциях характеристики ветра измеряются на высоте 10-12 м. Приборы для измерения скорости ветра называются анемометрами; приборы для измерения скорости и направления ветра называются анеморумбометрами. Флюгер (рис.). Флюгер, предложенный Вильдом в конце XIX в., является одним из простейших приборов. До настоящего времени он применяется на сети метеорологических станций в качестве запасного прибора, а на тех станциях, где нет электрической сети, – в качестве основного. Флюгер дает возможность измерять среднюю скорость, максимальные порывы и направление ветра.
Рис. Флюгер: 1 – доска-приемник скорости ветра; 2 – указатель скорости ветра; 3 – флюгарка; 4 – указатель направления ветра; 5 – столб. На нижней неподвижной трубе флюгера укреплены штыри – указатели направления ветра. На верхней вращающейся трубе смонтирован указатель скорости ветра, состоящий из железной пластины (доски) и дуги со штырями, имеющими радиальное направление. Железная доска размером 13×30 см свободно вращается относительно горизонтальной оси, проходящей через верхнюю кромку доски, которая всегда располагается перпендикулярно направлению ветра. Для измерения скоростей до 10 м/с используется легкая доска весом 200 г, а более 10 м/с – тяжелая доска весом 800 г. Скорость ветра определяют по отклонению доски относительно штырей указателя скорости, а направление ветра – по положению противовеса флюгарки относительно штырей указателя направления. При отсчете скорости ветра наблюдатель отмечает среднее и наибольшее отклонение положения доски за 2 мин, а также за 2 мин отмечается и среднее положение флюгарки. Анеморумбометр (рис.). Предназначен для измерения средней за 10 мин, мгновенной и максимальной скорости ветра и определения осредненного направления ветра. Прибор относится к дистанционным устройствам и на сети метеорологических станций является основным средством для измерения характеристик ветра.
Рис. Анеморумбометр: а – датчик скорости и направления ветра (1 – флюгер; 2 – воздушный винт; 3 – поворотная часть; 4 – неподвижная часть; 5 – стержень, ориентированный на север; 6 – измерительный пульт.
Установка состоит из блока датчиков направления и скорости ветра, измерительного пульта и блока питания. Преобразователи скорости и направления ветра оформлены в виде одного блока датчиков, состоящего из флюгера, представляющего собой сигарообразный корпус со стабилизатором в хвостовой части, и датчика скорости в виде четырехлопастного воздушного винта. Под воздействием флюгарки плоскость вращения винта располагается перпендикулярно к направлению воздушного потока. Скорость вращения винта пропорциональна скорости ветра. Корпус вместе с наружной трубой на шарикоподшипниках свободно вращается на вертикальной неподвижной стойке, укрепленной на мачте. Внутри корпуса и наружной трубы размещены кинематические и электрические элементы, преобразующие измеряемые величины в электрические импульсы, которые по кабелю поступают на измерительный пульт. Измерительный пульт представляет собой настольный прибор, на лицевой панели которого размещены шкалы скоростей и направлений ветра, кнопки включения прибора, переключения шкал, сброса показаний, индикаторы и др. Анемометр ручной механический (рис. ). Предназначен для измерения средней скорости ветра за некоторый промежуток времени, определяемый по секундомеру. Воспринимающей частью анемометра является вращающаяся на вертикальной оси крестовина с четырьмя полыми полушариями, обращенными выпуклостями в одну сторону. Под действием ветра крестовина всегда вращается в сторону выпуклости полушарий, так как давление воздуха на чашки, обращенные выпуклой стороной к ветру, будет меньше, чем на чашки, обращенные к ветру внутренней стороной. Крестовина с полушариями защищена от механических повреждений двумя перекрещивающимися рамками из толстой проволоки. На нижней части оси имеется червяк, связанный с системой зубчатых колес. На осях шестерен насажены три стрелки, показывающие на циферблатах количество оборотов крестовины.
Рис. Анемометры ручные: а – механический; б – индукционный.
Во время измерения скорости ветра прибор держат в руке в вертикальном положении выше головы. Счетный механизм включают на 100 с или анемометр закрепляют на деревянном шесте с помощью винта, которым заканчивается нижняя часть корпуса анемометра. В последнем случае можно измерять среднюю скорость за 10 мин. Перед началом измерения скорости ветра записывают показания стрелок на трех циферблатах. Затем анемометр выставляют на ветер, скорость которого измеряют, дают несколько секунд на раскрутку крестовины, после чего одновременно включают счетный механизм анемометра и пускают секундомер. Выдержав требуемое время, одновременно выключают анемометр и останавливают секундомер. По разности конечных и начальных отсчетов определяют количество оборотов за время измерения, а затем по количеству оборотов крестовины за одну секунду по тарировочиому свидетельству определяют скорость ветра в м/с.
Основные понятия синоптической метеорологии Синоптическая метеорология – это раздел метеорологии, предметом которого является предсказание погоды на основе изучения изменений во времени крупномасштабных атмосферных процессов, включающих возникновение, эволюцию, перемещение циклонов, антициклонов, фронтов, воздушных масс.
|
