Мы измеряем скорость ветра с помощью анемометров уже много веков, но последние достижения позволили предоставлять более надёжные и точные прогнозы погоды. Звуковые анемометры измеряют скорость ветра быстрее и точнее, чем традиционные.
Центры атмосферных исследований часто используют эти устройства при проведении регулярных измерений или детальных исследований для составления точных прогнозов погоды в различных местах. Определённые условия окружающей среды могут ограничивать измерения, но для решения этих проблем можно внести определённые корректировки.
Анемометры появились в XV веке и продолжают совершенствоваться и развиваться в последние годы. Традиционные анемометры, впервые разработанные в середине XIX века, используют круговое расположение чаш для измерения ветра, соединённых с регистратором данных. В 1920-х годах их число увеличилось до трёх, что обеспечивает более быстрый и стабильный отклик, позволяющий измерять порывы ветра. Звуковые анемометры представляют собой новый этап в прогнозировании погоды, обеспечивая более высокую точность и разрешение.
Звуковые анемометры, разработанные в 1970-х годах, используют ультразвуковые волны для мгновенного измерения скорости ветра и определения того, ускоряются или замедляются звуковые волны, проходящие между парой датчиков, под действием ветра.
В настоящее время они широко распространены и используются в различных целях и местах. Двумерные (скорость и направление ветра) акустические анемометры широко используются на метеостанциях, судоходстве, ветряных турбинах, в авиации и даже в открытом океане, на метеорологических буях.
Акустические анемометры способны проводить измерения с очень высоким временным разрешением, обычно от 20 до 100 Гц, что делает их идеально подходящими для измерения турбулентности. Скорости и разрешение в этих диапазонах обеспечивают более точные измерения. Акустический анемометр — один из новейших метеорологических приборов, используемых на современных метеостанциях, и он даже важнее флюгера, измеряющего направление ветра.
В отличие от традиционных анемометров, акустический анемометр не требует для работы подвижных частей. Он измеряет время прохождения звукового импульса между двумя датчиками. Время определяется расстоянием между датчиками, а скорость звука зависит от температуры, давления и наличия в воздухе загрязняющих веществ, таких как соль, пыль или туман.
Для получения информации о скорости полета между датчиками каждый датчик попеременно действует как передатчик и приемник, поэтому импульсы передаются между ними в обоих направлениях.
Скорость полета определяется на основе времени импульса в каждом направлении; он фиксирует трехмерную скорость, направление и угол ветра, размещая три пары датчиков на трех разных осях.
В Центре атмосферных наук имеется шестнадцать акустических анемометров, один из которых способен работать на частоте 100 Гц, два — на частоте 50 Гц, а остальные, большинство из которых способны работать на частоте 20 Гц, достаточно быстры для большинства операций.
Два прибора оснащены системой противообледенительного подогрева для использования в условиях гололеда. Большинство приборов имеют аналоговые входы, позволяющие подключать дополнительные датчики, такие как датчики температуры, влажности, давления и следов газов.
Звуковые анемометры использовались в таких проектах, как NABMLEX, для измерения скорости ветра на разных высотах, а Cityflux проводил различные измерения в разных частях города.
Команда проекта CityFlux, изучающая загрязнение городского воздуха, заявила: «Суть CityFlux заключается в одновременном изучении обеих проблем путём измерения того, насколько быстро сильные ветры выносят твёрдые частицы из сети городских уличных «каньонов». Воздух над ними — это то место, где мы живём и дышим. Место, которое может быть унесено ветром».
Акустические анемометры представляют собой новейшую крупную разработку в области измерения скорости ветра, повышающую точность прогнозов погоды и невосприимчивую к неблагоприятным условиям, таким как сильный дождь, который может вызвать проблемы с традиционными приборами.
Более точные данные о скорости ветра помогают нам предсказать предстоящие погодные условия и подготовиться к повседневной жизни и работе.
Время публикации: 13 мая 2024 г.