Измерение характеристик ветра

Ветром называется горизонтальное перемещение воздуха относительно земной поверхности. Обычно определяют направление ветра – сторону горизонта, откуда дует ветер, - и его скорость в м/сек. При наблюдениях на метеорологических станциях дается также качественная характеристика степени изменчивости ветра по направлению (постоянный или меняющийся) и скорости (ровный или порывистый).

Для получения характеристик ветра на метеорологических станциях в настоящее время применяют флюгер, ручной анемометр, анеморумбометры и электромеханические самописцы.

Анемометры служат для измерения средней скорости ветра за определённый промежуток времени.

По конструкции приемной части различают два основных вида анемометров: а) чашечные (с полушариями) – для измерения средней скорости ветра любого направления в пределах, от 1 до 20 м/сек; б) крыльчатые (с мельничкой) – для измерения средней скорости направленного воздушного потока от 0,3 до 5 м/сек. Крыльчатые анемометры применяются в основном в трубках и каналах вентиляционных систем.

Ручной чашечный анемометр (рис. 32). Приемная часть ручного чашечного анемометра состоит из металлической крестовины, на концах которой укреплены четыре полых полушария, обращенных выпуклостями в одну сторону. Полушария защищены от механических повреждений специальной Рамкой и насажены на ось. Ось в своей нижней части имеет червячную (винтовую) нарезку, которой она соединяется с рядом шестерёнок передающего механизма, заключенного в пластмассовый или металлический корпус. Счетный механизм имеет три циферблата. На одном из них (большом) нанесены деления и на третьем – тысячи.

В нижней части футляра сбоку имеется арретир, с помощью которого первая шестеренка передающего механизма может быть отведена или соединена с червячной нарезкой оси. В первом случае вращение полушарий под влиянием ветра происходит вхолостую (счетчик отключен), во втором – оно передается на стрелки циферблатов (счетчик включен). По обе стороны арретира имеются два неподвижных кольца, которыми пользуются для включения счетчика при помощи шнурка в тех случаях, когда анемометр находится высоко и до арретира нельзя достать рукой. Шнурок привязывают к концу арретира серединой, а концы его продевают через неподвижные кольца. Снизу под корпусом имеется стержень с винтовой нарезкой для установки анемометра на деревянном шесте в вертикальном положении.

Рисунок 32 - Ручной чашечный анемометр

Наблюдения по анемометру проводятся следующим образом. Наблюдатель становится лицом к ветру и устанавливает анемометр на заданной высоте так, чтобы шкала была обращена в подветренную сторону, а плоскость циферблата располагалась бы перпендикулярно к направлению ветра. Затем необходимо записать показания всех стрелок (начальный отсчет). При этом нужно быть очень внимательным, так как стрелки бывают насажены не совсем правильно, что может вызвать ошибку в отсчете на 100 или 1000. После этого включают счётчик анемометра, поставив арретир в верхнее положение, и одновременно пускают в ход секундомер на определенный промежуток времени (1, 2 и т.д. до 10 мин). По истечении срока выключают прибор и секундомер и записывают конечный отсчет.

Скорость ветра определяется по графику, приложенному к каждому анемометру, в зависимости от числа оборотов счетчика в секунду.

Флюгер Вильда (рис. 33) является наиболее распространенным прибором для наблюдений за направлением и скоростью ветра на метеорологических станциях. Он имеет следующее устройство. На вертикальный стальной стержень 1, заостренной сверху, надета металлическая трубка 2, закрытая сверху. Трубка опирается на острие стержня и свободно вращается вокруг него. На нижнюю часть трубки нанесена флюгарка, состоящая из двух лопастей 3, расходящихся под углом 22⁰, и противовеса 4 в виде металлического шара, укрепленного на горизонтальном стержне. Под действием ветра флюгарка устанавливается так, что противовес указывает, откуда направлен воздушный поток. Для определения направления ветра в румбах на основном неподвижном вертикальном стержне 1 с помощью специальной муфты 5 прикреплены 8 металлических прутьев, ориентированных по странам света. На одном из них укрепляется буква N, направленная на север. На метеорологических станциях направление ветра определяют по 16 румбам, при этом оценивается положение флюгарки и между смежными металлическими прутьями.

Рисунок 33 - Флюгер Вильда 1 – стержень; 2 – трубка; 3 – лопасти флюгарки; 4 – противовес; 5 – указатель румбов; 6 – доска указателя скоростей; 7 – дуга измерителя;

Для измерения скорости ветра на верхней части вращающейся трубки укреплена рама со свободно подвешенной доской 6 – указателем скорости ветра. Она представляет собой прямоугольную металлическую пластину размером 15х30 см и весом 200 г (легкая доска) или 800 г (тяжелая доска).

Флюгарка, располагаясь по ветру, всегда ставит доску-указатель перпендикулярно воздушному потоку. Под действием давления ветра доска отклоняется от вертикального положения. Для количественной оценки величины отклонения доски служит дуга 7 с 8 штифтами (с нумерацией от 0 до 7), каждому из которых соответствует определённая скорость ветра (табл. 2). С помощью легкой доски можно измерять скорости ветра до 20 м/сек, с помощью тяжелой – до 40 м/сек.

Флюгер устанавливается строго вертикально на деревянном столбе или металлической мачте высотой 10-12 м от поверхности земли. От высоких предметов (зданий, деревьев) флюгер должен быть отнесен на расстояние, равное 10-кратной высоте этих предметов.

Таблица 2– Определение скорости ветра (м/сек) по отклонению доски флюгарки

Доска	Положение доски у штифта
	0-1		1-2		2-3		3-4		4-5		5-6		6-7
Легкая Тяжелая

 

Для того чтобы определить направление ветра по флюгеру, нужно подойти к основанию столба, на котором он установлен, стать под указателем направления и, наблюдая за колебаниями флюгарки в течение 2 мин, определить ее среднее положение по отношению к указателям сторон горизонта.

Для определения скорости ветра наблюдатель должен отойти от столба и стать перпендикулярно направлению ветра таким образом, чтобы луч зрения совпадал с плоскостью отклоняющейся доски-указателя скорости. Наблюдая за качанием доски в течение 2 мин, нужно определить ее среднее положение по отношению к штифтам.

Характеристика ветра по направлению и скорости определяется визуально. Направление ветра считают п о с т о я н н ы м в том случае, если за время наблюдений противовес колеблется в пределах одного румба; в противном случае ветер характеризуют как п е р е м е н н ы й. По скорости ветер называют р о в н ы м, если доска колеблется в течение 2 мин около одного штифта или между двумя соседними штифтами. Если диапазон колебаний больше двух штифтов, ветер называют п о р ы в и с т ы м, при этом скорость резко меняется, возрастая до некоторого максимума и затем уменьшается.

Иногда метеорологические службы определяют не скорость, а силу ветра по шкале Бофорта. Сила ветра по этой шкале оценивается в баллах, причем баллы соответствуют определенным скоростям. Сила ветра в данном случае определяется по глазомерным наблюдениям

Таблица 3 - Шкала Бофорта

Баллы Бофорта	Скорость ветра, м/сек	Характеристика ветра	Оценка ветра на глаз
	0-0,5	Штиль	Дым поднимается вертикально, листья и ветки неподвижны
	0,6-1,7	Тихий	Ветер ощущается как легкое дуновение, дым слегка отклоняется в сторону
	1,8-3,3	Легкий	Дуновение ветра чувствуется лицом, листья шелестят
	3,4-5,2	Слабый	Листья и тонкие ветки постоянно колышутся
	5,3-7,4	Умеренный	Приводятся в движение тонкие ветви деревьев, поднимается с земли пыль
	7,5-9,8	Свежий	Колеблятся сучья и тонкие стволы деревьев
	9,9-12,4	Крепкий	Качаются толстые сучья деревьев, гудят провода
	12,5-15,2	Сильный	Качаются стволы деревьев, гнутся большие сучья, неудобно идти против ветра
	15,3-18,2	Очень крепкий	Ломаются ветви и сухие сучья, затрудняется движение
	18,3-21,5	Шторм	Небольшие разрушения
	21,6-25,1	Сильный шторм	Значительные разрушения, деревья вырываются с корнем
	25,2-29	Жестокий шторм	Большие разрушения
	29,0	Ураган	Опустошающее действие

 

Задание

1. Ознакомиться с устройством приборов и назначением отдельных их частей.

2. Ознакомиться с принципом измерения характеристик ветра.

Записи оформить в тетрадь

Основная литература

1Косарев В.П. Лесная метеорология с основами климатологии: Учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. /Под ред. Б.В.Бабикова. Спб.: Издательство «Лань», 2007. – 288 с.

2 Косарев, В.П. Лесная метеорология /В.П.Косарев, В.И.Таранков. – М.: Экология, 1991.– 176 с.

3 Гуральник, И.И. Метеорология. Учебник /И.И.Гуральник Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-336с.

4 Костин СИ. - Краткий курс метеорологии и климатологии для лесоводов. Л.: Учебное пособие для ВУЗов. Изд. ЛТА, 1971.-186 с.

Дополнительная литература

1 Гуральник, И.И. Метеорология / И.И. Гуральник, Г.П.Дубинский, В.В. Ларин. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 333 с.

2 Гуральник, И.И. и др. Сборник задач и упражнений по метеорологии:: учеб. для техникумов / И.И. Гуральник – 2-е изд. 1968. – 223 с.

3 Городецкий, О.А. Метеорология, методы и технические средства наблюдений / О.А. Городецкий, И.И. Гуральник, В.В. Ларин. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 326 с.

4 Захарова, А.Ф. Руководство для выполнения практических заданий по курсу «Метеорология и климатология» /А.Ф. Захарова, И.Н. Кравченко. Изд-во 2-е. Л.: Изд-во Лен. ун-та. – 1972. – 152 с.

5 Костюкевич, Н.И. Лесная метеорология /Н.И.Костюкевич. – Минск, 1975. – 287 с.

6 Психрометрические таблицы. Сост. Д.П.Беспалов и др., 1972. – 213 с.

7 Таранков, В.И. Лесная климатология: уч. пособие /В.И.Таранков. – Воронеж: Политех. ин-т., 1991. – 83 с.

8 Волошина, А.П. Руководство к лабораторным занятиям по метеорологии и климатологии: учеб. пособие под ред. Хромова С.П. /А.П.Волошина и др. – М.: - 1975. – 141 с.

9 Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 3, ч.1, Вып. 8, Вып.2, ч.2.; Л.: Гидрометеоиздат, 1969-95 гг.

Приложение 1

Максимальная упругость водяного пара при температуре выше 0⁰, мм

 

Темпе-ратура, град.
	4,58 4,93 5,29 5,68 6,10 6,54 7,01 7,51 8,04 8,61 9,21 9,84 11,23 11,99 12,79 13,63 14,53 15,48 16,48 17,54 18,65 19,83 21,07 22,38 23,76 25,21 26,74 28,35 30,04 31,82	4,61 4,96 5,33 5,72 6,14 6,59 7,06 7,56 8,10 8,67 9,27 9,91 10,59 11,30 12,06 12,87 13,72 14,62 15,58 16,58 17,64 18,76 19,95 21,20 22,51 23,90 25,36 26,90 28,51 30,22 32,01	4,65 5,00 5,37 5,77 6,19 6,64 7,11 7,62 8,16 8,73 9,33 9,98 10,66 11,38 12,14 12,95 13,81 14,72 15,67 16,68 17,75 18,88 20,07 21,32 22,65 24,04 25,51 27,06 28,68 30,39 32,19	4,68 5,03 5,41 5,81 6,23 6,68 7,16 7,67 8,21 8,79 9,40 10,04 10,73 11,45 12,22 13,04 13,90 14,81 15,77 16,79 17,86 19,00 20,19 21,45 22,78 24,18 25,66 27,21 28,85 30,57 32,38	4,72 5,07 5,45 5,85 6,27 6,73 7,21 7,72 8,27 8,84 9,46 10,11 10,80 11,53 12,30 13,12 13,99 14,90 15,87 16,89 17,97 19,11 20,32 21,58 22,92 24,33 25,81 27,37 29,02 30,74 32,56	4,75 5,1 5,49 5,89 6,32 6,78 7,26 7,78 8,32 8,90 9,52 10,18 10,87 11,60 12,38 13,20 14,08 15,00 15,97 17,00 18,08 19,23 20,44 21,71 23,06 24,47 25,96 27,54 29,18 30,92 32,75	4,78 5,14 5,52 5,93 6,36 6,82 7,31 7,83 8,38 8,96 9,58 10,24 10,94 11,68 12,46 13,29 14,17 15,09 16,07 17,10 18,20 19,35 20,56 21,84 23,20 24,62 26,12 27,70 29,35 31,10 32,93	4,82 5,18 5,56 5,97 6,41 6,87 7,36 7,88 8,44 9,02 9,65 10,31 11,01 11,76 12,54 13,38 14,26 15,19 16,17 17,21 18,31 19,47 20,69 21,98 23,34 24,76 26,27 27,86 29,52 31,28 33,12	4,86 5,22 5,60 6,02 6,45 6,92 7,41 7,94 8,49 9,09 9,71 10,38 11,08 11,83 12,62 13,46 14,35 15,28 16,27 17,32 18,42 19,59 20,82 22,11 23,48 24,91 26,43 28,02 29,70 31,46 33,31	4,89 5,26 5,64 6,06 6,50 6,96 7,46 7,99 8,55 9,15 9,78 10,45 11,16 11,91 12,71 13,55 14,44 15,38 16,37 17,43 18,54 19,71 20,94 22,24 23,62 25,06 26,58 28,18 29,87 31,64 35,50

 

Приложение 2

Максимальная упругость водяного пара при температуре выше 0⁰, мб

 

Темпе-ратура, град.
	6,11 6,56 7,05 7,58 8,13 8,72 9,35 10,02 10,72 11,48 12,28 13,13 14,03 14,98 15,99 17,06 18,19 19,38 20,65 21,98 23,39 24,88 26,46 28,11 29,86 31,70 33,64 35,68 37,84 40,10 42,48	6,15 6,61 7,10 7,63 8,19 8,78 9,41 10,08 10,89 11,56 12,36 13,21 14,12 15,08 16,09 17,17 18,30 19,51 20,78 22,12 23,54 25,04 26,62 28,28 30,04 31,89 33,84 35,90 38,06 40,33 42,72	6,20 6,66 7,16 7,68 8,24 8,84 9,48 10,15 10,87 11,63 12,44 13,30 14,21 15,18 16,20 17,28 18,42 19,63 20,91 22,26 23,68 25,19 26,78 28,46 30,22 32,08 34,04 36,11 38,28 40,56 42,97	6,24 6,71 7,21 7,74 8,30 8,91 9,54 10,22 10,95 11,71 12,53 13,39 14,31 15,28 16,30 17,39 18,54 19,76 21,04 22,40 23,83 25,35 26,94 28,63 30,40 32,27 34,24 36,32 38,50 40,80 43,21	6,29 6,76 7,26 7,79 8,36 8,97 9,61 10,29 11,02 11,79 12,61 13,48 14,40 15,38 16,41 17,50 18,66 19,88 21,17 22,54 23,98 25,50 27,11 28,80 30,59 32,47 34,45 36,53 38,73 41,03 43,46	6,33 6,80 7,31 7,85 8,42 9,03 9,68 10,36 11,10 11,87 12,70 13,57 14,50 15,48 16,51 17,61 18,78 20,01 21,30 22,68 24,13 25,66 27,27 28,98 30,77 32,66 34,65 36,75 38,95 41,27 43,71	6,38 6,86 7,36 7,90 8,48 9,09 9,74 10,44 1,17 11,95 12,78 13,66 14,59 15,58 16,62 17,73 18,90 20,13 21,44 22,82 24,28 25,82 27,44 29,15 30,96 32,86 34,86 36,96 39,18 41,51 43,96	6,42 6,90 7,42 7,96 8,54 9,16 9,81 10,51 11,25 12,03 12,87 13,75 14,69 15,68 16,73 17,84 19,02 20,26 21,58 22,96 24,43 25,98 27,61 29,33 31,14 33,05 35,06 37,18 39,41 41,75 44,21	6,47 6,95 7,47 8,02 8,60 9,22 9,88 10,58 11,32 12,11 12,95 13,84 14,78 15,78 16,84 17,96 19,14 20,39 21,71 23,10 24,58 26,13 27,77 29,50 31,33 33,25 35,27 37,40 39,64 41,99 44,46	6,52 7,00 7,52 8,07 8,66 9,28 9,95 10,65 11,40 12,20 13,04 13,93 14,88 15,88 16,95 18,07 19,26 20,52 21,85 23,25 24,73 26,29 27,94 29,68 31,51 33,44 35,48 37,62 39,87 42,23 44,72

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение …………………………………………………………………………5

1 Организация метеорологических наблюдений ……………………………..6

2 Измерение солнечной радиации ……………………………………………..12

3 Измерение температуры воздуха и почвы …………………………………22

4 Основные характеристики влажности воздуха и методы их измерения …31

5 Измерение атмосферных осадков и снежного покрова ……………………37

6 Измерение атмосферного давления …………………………………………45

7 Измерение характеристик ветра …………………………………………….51

Приложение ……………………………………………………………………. 56

 

 

УСТИНОВА ТАТЬЯНА СЕМЕНОВНА

 

 

МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным занятиям для студентов лесохозяйственного факультета, обучающихся по направлению 250100 – Лесное дело, квалификация инженер - бакалавр

(очная и заочная формы обучения)

 

 

Лицензия НД №14185 от 6.03.2001 г

Формат 60х84 1/16 Объем 3,6 п. л. Тираж 50 экз.

Брянская государственная инженерно-технологическая академия

241037, Брянск, пр-т Станке Димитрова, 3

Редакционно-издательский отдел. Подразделение оперативной печати

Подписано к печати ___________________ 2012 г.