Olemme mitanneet tuulen nopeutta tuulimittareilla vuosisatojen ajan, mutta viimeaikaiset edistysaskeleet ovat mahdollistaneet luotettavampien ja tarkempien sääennusteiden tarjoamisen. Äänianemometrit mittaavat tuulen nopeuden nopeasti ja tarkasti perinteisiin malleihin verrattuna.
Ilmakehätutkimuskeskukset käyttävät näitä laitteita usein rutiinimittauksissa tai yksityiskohtaisissa tutkimuksissa, jotta ne voivat tehdä tarkkoja sääennusteita eri paikoissa. Tietyt ympäristöolosuhteet voivat rajoittaa mittauksia, mutta tiettyjä säätöjä voidaan tehdä näiden ongelmien ratkaisemiseksi.
Tuulimittarit ilmestyivät 1400-luvulla, ja niitä on jatkuvasti parannettu ja kehitetty viime vuosina. Perinteiset tuulimittarit, jotka kehitettiin ensimmäisen kerran 1800-luvun puolivälissä, käyttävät pyöreää tuulikuppien järjestelyä, joka on kytketty tiedonkeruulaitteeseen. 1920-luvulla niitä oli kolme, mikä tarjosi nopeamman ja yhdenmukaisemman vasteen, joka auttaa mittaamaan tuulenpuuskia. Äänituulimittarit ovat nyt seuraava askel sääennusteissa, sillä ne tarjoavat paremman tarkkuuden ja erottelukyvyn.
1970-luvulla kehitetyt äänianemometrit käyttävät ultraääniaaltoja tuulen nopeuden mittaamiseen välittömästi ja sen määrittämiseen, kiihdyttääkö vai hidastaako tuuli anturiparin välillä kulkevia ääniaaltoja.
Niitä kaupallistetaan nykyään laajalti ja käytetään monissa eri tarkoituksissa ja paikoissa. Kaksiulotteisia (tuulen nopeus ja suunta) äänianemometrejä käytetään laajalti sääasemilla, laivoilla, tuuliturbiineilla, ilmailussa ja jopa keskellä merta, kelluen sääpoijuilla.
Änianemometrit voivat tehdä mittauksia erittäin korkealla aikaresoluutiolla, tyypillisesti 20 Hz:stä 100 Hz:iin, mikä tekee niistä sopivia hyvin turbulenssimittauksiin. Näiden alueiden nopeudet ja resoluutiot mahdollistavat tarkemmat mittaukset. Änianemometri on yksi uusimmista meteorologisista instrumenteista sääasemilla nykyään, ja se on jopa tärkeämpi kuin tuulen suuntaa mittaava tuuliviiri.
Toisin kuin perinteiset versiot, äänianemometri ei vaadi liikkuvia osia toimiakseen. Ne mittaavat ajan, joka äänipulssin kulkemiseen kahden anturin välillä kuluu. Aika määräytyy näiden anturien välisen etäisyyden mukaan, kun taas äänen nopeus riippuu lämpötilasta, paineesta ja ilman epäpuhtauksista, kuten saasteista, suolasta, pölystä tai sumusta.
Saadakseen ilmanopeustietoja antureiden välillä, kukin anturi toimii vuorotellen lähettimenä ja vastaanottimena, joten pulssit lähetetään niiden välillä molempiin suuntiin.
Lentonopeus määritetään kunkin suunnan pulssiajan perusteella; se tallentaa kolmiulotteisen tuulen nopeuden, suunnan ja kulman sijoittamalla kolme paria antureita kolmelle eri akselille.
Ilmakehätieteiden keskuksessa on kuusitoista äänianemometriä, joista yksi pystyy toimimaan 100 Hz:n taajuudella, kaksi 50 Hz:n taajuudella ja loput, jotka pystyvät enimmäkseen toimimaan 20 Hz:n taajuudella, ovat riittävän nopeita useimpiin toimintoihin.
Kahdessa laitteessa on jäänestolämmitys jäisissä olosuhteissa käyttöä varten. Useimmissa on analogiset tulot, joiden avulla voit lisätä lisäantureita, kuten lämpötila-, kosteus-, paine- ja jälkikaasuanturit.
Äänianemometrejä on käytetty esimerkiksi NABMLEX-hankkeessa tuulen nopeuksien mittaamiseen eri korkeuksilla, ja Cityflux on tehnyt erilaisia mittauksia kaupungin eri osissa.
CityFlux-projektitiimi, joka tutkii kaupunkien ilmansaasteita, sanoi: ”CityFluxin ydin on tutkia molempia ongelmia samanaikaisesti mittaamalla, kuinka nopeasti voimakkaat tuulet poistavat hiukkasia kaupungin katujen ’kanjonien’ verkostosta. Niiden yläpuolella oleva ilma on paikka, jossa elämme ja hengitämme. Paikka, jonka tuuli voi puhaltaa pois.”
Äänianemometrit ovat tuulen nopeuden mittauksen uusin merkittävä kehitysaskel, joka parantaa sääennusteiden tarkkuutta ja on immuuni epäsuotuisille olosuhteille, kuten rankkasateille, jotka voivat aiheuttaa ongelmia perinteisille laitteille.
Tarkemmat tuulennopeustiedot auttavat meitä ymmärtämään tulevia sääolosuhteita ja valmistautumaan jokapäiväiseen elämään ja työhön.
Julkaisun aika: 13. toukokuuta 2024