Viteza vantului
Viteza vantului a fost de mare interes pentru navigatie inca din primele zile ale calatoriei omului pe apa. Simturile umane detecteaza diverente in intensitatea vanturilor, dar acest lucru nu este suficient pentru a naviga, fie si pe distante scurte.
Vanturile prezinta importanta si pentru previziunile meteo, foarte utile in agricultura. Nu este de mirare prin umare ca in Grecia Antica a fost ridicat un Turn al Vanturilor, pe peretii caruia au fost desenate siluete reprezentand principalele vanturi. De la denumirea greaca a vantului – anemos- a fost formata si denumirea instrumentelor cu care omul masoara intensitatea vantului- anemometrul.
Primele anemometre a caror solutie constructiva este cunoscuta dateaza din Evul Mediu: in 1450, arhitecul italian Leon Battista Alberti a inventat primul anemometru mecanic. Dar abia in secolul al XIX-lea, odata cu dezvoltarea comertului pe mari si oceane apar anemometrele a caror indicatii sunt precise si reproductibile.
Anemometrul cu 4 cupe prinse de un postament rotativ cruciform- a fost inventat in 1846 de irlandezul John Thomas Romney Robinson. Intr-o forma modernizata acesta se foloseste si in prezent pentru masurarea vitezei vantului. Inventatorul sau- John Thomas Romney Robinson – a demonstrat ca viteza de rotatie a cupelor este 1/3 din cea a vantului (2)
Pentru a masura cu acuratete viteza vantului este necesar ca senzorul de vant – cum se numeste astazi acest ansamblu de cupe – sa fie instalat respectand anumite conditii, stabilite de Organizatia Meterologica Internationala, conditii grupate in 5 clase, in ordinea descrescatoare a preciziei si reporductibilitatii. In clasa 1 sunt cei ce respecta 7 conditii, printre care se numara: sunt montati in turnuri mai inalte de 10 m, nu sunt survolati de avioane, obstacolele din jur se afla la o distanta mai mare decat inaltimea lor inmultita cu 30. Senzorii in clasa 5 nu trebuie sa respecte decat conditii evidente legate de montarea lor si pot fi amplasati pe acoperisuri (1).
Inaltimea standard este insa cea de 10 m distanta fata de sol, astfel incat este necesara conversia vitezelor masurate cu senzorul plasat la alte inaltimi, dupa formula (4):
Vh = V10 (0.233 +0.656 log (h + 4.75)) , unde:
Vh = viteza vantului la inaltimea h fata de de sol
V10 = viteza vantului la 10 m de sol
In marina se utilizeaza scara Beufort pentru a masura viteza vantului, deoarece aceasta arata atat intensitatea vantului cat si efectele produse asupra suprafetei apei. “Forta vantului”, conform acestei scari, cuprinde 12 grade, ce impart vitezele vantului intre sub 1 lm/h si peste 118 km/h. Pentru viteze mai mari, scala Beaufort nu este relevanta.
In prezent viteza vantului se masoara cu ajutorul radarelor Doppler. Acestea sesizeaza schimbarea frecventei undelor odata cu miscarea maselor de aer, iar marimea acestor variatii este proportionala cu viteza (de apropiere sau de indepartare). Intuitiv, efectul Doppler este cel ce schimba tonalitatea sirenei unui tren sau vapor pe masura ce acesta se indeparteaza de noi (5). Radarul Doppler este folosit si pentru a obtine informatii despre precipitatii.
Viteza maxima a vantului pe care un radar Doppler o poate determina corect – numita valoarea Nyquist – depinde de lungimea de unda si de frecventa cu care radarul emite pulsurile. Cele mai raspandite valori sunt 95 km/ora si 140 km/ora (6).
Undele electromagnetice se deplaseaza cu viteza luminii, iar radarul emite intre 500 si 1000 de pulsuri pe secunda. Radarul utilizeaza 99,8% din timp pentru a asculta impulsurile ce se intorc. La 1000 de pulsuri pe secunda distanta maxima pe care o poate strabate o unda inainte sa fie emis urmatorul puls este de 150 km, aceasta fiind raza maxima de actiune a unui radar Doppler (6)
Dar nu numai oamenii sunt interesati de directia si viteza vantului, ci si animalele. Desi acest lucru a fost observat de mult timp, doar studiile recente au demonstrat ca rozatoarele isi utilizeaza vibrizele (“mustatile”) pentru a simti directia vantului (7).
Bibliografie
- Automatic Weather Station: Sensor Siting, Classification, WEM – Environment Canada, 2012
- Watchers- Weather Warning, Houlstons and Sons, 1877
- Alexander McAdie, Wind and Weather, the MacMillan Company, 1922
- D. Painting – IOM-Report No. 47 (TO 452), Reports of the CIMO Working Group on Surface Measurements, GUIDANCE ON THE ESTABLISHMENT OF ALGORITHMS FOR USE IN SYNOPTIC AUTOMATIC WEATHER STATIONS- – Processing of Surface Wind Data
- http://www.weatherwizkids.com/weather-forecasting.htm
- http://www.bom.gov.au/australia/radar/about/doppler_wind_images_intro.shtml
- Yan S. W. Yu et al – Whiskers aid anemotaxis in rats- Science Advances 24 Aug 2016, Vol. 2, no. 8, e1600716, DOI: 10.1126/sciadv.1600716
Autor: ADEMED (Licenta: CC BY NC)
