Vi har mätt vindhastighet med hjälp av anemometrar i århundraden, men senare framsteg har gjort det möjligt att ge mer tillförlitliga och exakta väderprognoser. Soniska anemometrar mäter vindhastighet snabbt och exakt jämfört med traditionella versioner.
Atmosfärsvetenskapliga centra använder ofta dessa enheter när de utför rutinmässiga mätningar eller detaljerade studier för att göra noggranna väderprognoser för olika platser. Vissa miljöförhållanden kan begränsa mätningar, men vissa justeringar kan göras för att övervinna dessa problem.
Anemometrar dök upp på 1400-talet och har fortsatt att förbättras och utvecklas under senare år. Traditionella anemometrar, som först utvecklades i mitten av 1800-talet, använder ett cirkulärt arrangemang av vindkoppar kopplade till en datalogger. På 1920-talet blev de tre, vilket ger en snabbare och mer konsekvent respons som hjälper till att mäta vindbyar. Soniska anemometrar är nu nästa steg inom väderprognoser, vilket ger större noggrannhet och upplösning.
Soniska anemometrar, utvecklade på 1970-talet, använder ultraljudsvågor för att omedelbart mäta vindhastighet och avgöra om ljudvågor som färdas mellan ett par sensorer accelereras eller saktas ner av vinden.
De är nu allmänt kommersialiserade och används för en mängd olika ändamål och platser. Tvådimensionella (vindhastighet och -riktning) soniska anemometrar används flitigt i väderstationer, sjöfart, vindkraftverk, flyg och till och med mitt ute i havet, flytande på väderbojar.
Soniska anemometrar kan göra mätningar med mycket hög tidsupplösning, vanligtvis från 20 Hz till 100 Hz, vilket gör dem väl lämpade för turbulensmätningar. Hastigheter och upplösningar i dessa intervall möjliggör mer exakta mätningar. Soniska anemometern är ett av de nyaste meteorologiska instrumenten i väderstationer idag, och är ännu viktigare än vindflöjeln, som mäter vindriktningen.
Till skillnad från traditionella versioner kräver en sonisk anemometer inga rörliga delar för att fungera. De mäter den tid det tar för en ljudpuls att färdas mellan två sensorer. Tiden bestäms av avståndet mellan dessa sensorer, där ljudets hastighet beror på temperatur, tryck och luftföroreningar som föroreningar, salt, damm eller dimma i luften.
För att få information om flyghastighet mellan sensorer fungerar varje sensor växelvis som sändare och mottagare, så pulser överförs mellan dem i båda riktningarna.
Flyghastigheten bestäms baserat på pulstiden i varje riktning; den fångar tredimensionell vindhastighet, riktning och vinkel genom att placera tre par sensorer på tre olika axlar.
Centrum för atmosfärsvetenskap har sexton soniska anemometrar, varav en kan arbeta vid 100 Hz, två kan arbeta vid 50 Hz, och resten, som mestadels kan arbeta vid 20 Hz, är tillräckligt snabba för de flesta operationer.
Två instrument är utrustade med isskyddsvärme för användning i isiga förhållanden. De flesta har analoga ingångar, vilket gör att du kan lägga till ytterligare sensorer som temperatur, fuktighet, tryck och spårgaser.
Soniska anemometrar har använts i projekt som NABMLEX för att mäta vindhastigheter på olika höjder, och Cityflux har gjort olika mätningar i olika delar av staden.
Projektgruppen CityFlux, som studerar luftföroreningar i städer, sa: ”Kärnan i CityFlux är att studera båda problemen samtidigt genom att mäta hur snabbt starka vindar avlägsnar partiklar från ett nätverk av 'kanjoner' på gatorna i staden. Luften ovanför dem är där vi lever och andas. En plats som kan blåsas bort av vinden.”
Soniska anemometrar är den senaste stora utvecklingen inom vindhastighetsmätning, vilket förbättrar noggrannheten i väderprognoser och är immuna mot ogynnsamma förhållanden som kraftigt regn som kan orsaka problem med traditionella instrument.
Mer exakta vindhastighetsdata hjälper oss att förstå kommande väderförhållanden och förbereda oss för vardagsliv och arbete.
Publiceringstid: 13 maj 2024