Jak mierzyć prędkość i kierunek wiatru w terenie — anemometr czaszowy, ultradźwiękowy i montaż masztu wg WMO

Anemometr mierzy prędkość przepływu powietrza w swoim położeniu, a kierunkowskaz lub układ ultradźwiękowy określa stronę, z której wiatr nadchodzi. Odczyt 270° oznacza więc wiatr zachodni, wiejący z zachodu na wschód. Wynik opisuje lokalny przepływ na konkretnej wysokości, a nie cały teren.

Prędkość średnia

uśredniona prędkość w zdefiniowanym przedziale; przedział jest częścią wyniku

Poryw

najwyższa krótka średnia w dłuższym okresie, obliczana zgodnie z ustawieniami danego systemu

Kierunek

kąt liczony zgodnie z ruchem wskazówek zegara od północy geograficznej, wskazujący źródło wiatru

Cisza lub słaby wiatr

stan, w którym kierunek może być niestabilny albo czujnik mechaniczny nie przekracza progu rozruchu

Wybór zależy od oczekiwanej prędkości minimalnej, obsługi, zasilania i warunków zimowych. Czasze oraz osobny kierunkowskaz wykorzystują ruchome elementy i mają próg rozruchu. Czujnik ultradźwiękowy wyznacza przepływ z czasu przejścia fali, dzięki czemu nie wymaga łożysk, lecz nie staje się przez to rozwiązaniem bez ograniczeń.

Do krótkich pomiarów przepływu w kanałach i przy nawiewnikach stosuje się inne przyrządy oraz inne zasady rozmieszczenia. Różnice wyjaśnia poradnik anemometr wiatraczkowy, termoanemometr czy rurka Pitota. Wyniku z kanału wentylacyjnego nie należy traktować jak pomiaru meteorologicznego.

Dla porównywalnych obserwacji meteorologicznych WMO przyjmuje pomiar na wysokości 10 m nad otwartym, równym terenem. To poziom odniesienia, nie uniwersalna recepta. Czujnik nad łanem, przy turbinie, elewacji albo panelach może celowo pracować niżej lub wyżej, jeśli położenie odpowiada badanemu zjawisku i jest dokładnie opisane.

1. 1

   Zdefiniuj cel

   Rozdziel obserwację meteorologiczną od oceny znoszenia oprysku, obciążenia instalacji, przewietrzania uprawy albo warunków przy budynku.

2. 2

   Narysuj otoczenie

   Zapisz wysokość i odległość drzew, budynków, nasypów oraz innych przeszkód we wszystkich kierunkach, nie tylko od strony dominującego wiatru.

3. 3

   Wybierz wysokość osi

   Dla stanowiska odniesienia rozważ 10 m. Dla pomiaru procesowego ustaw czujnik w warstwie istotnej dla decyzji i nie porównuj go bez korekty ze standardem meteorologicznym.

4. 4

   Oceń przeszkody

   Klasyczna odległość co najmniej dziesięciokrotności wysokości przeszkody jest punktem wyjścia, a nie gwarancją braku turbulencji. Uwzględnij też ukształtowanie terenu.

5. 5

   Udokumentuj stanowisko

   Wykonaj zdjęcia horyzontu, zapisz wysokość masztu, długość wysięgnika, orientację ramienia i datę zmian roślinności lub zabudowy.

Szerszą ocenę reprezentatywności stanowiska, gruntu i sąsiedztwa opisuje poradnik gdzie zainstalować stację meteorologiczną. Wiatromierz jest szczególnie wrażliwy na przeszkody, dlatego wygodne miejsce przy ścianie lub krawędzi dachu rzadko daje reprezentatywny przepływ.

Znacznik północy na czujniku należy skierować ku północy geograficznej, ponieważ to od niej liczy się azymut wiatru. Kompas wskazuje północ magnetyczną, a różnica zależy od miejsca i czasu. Trzeba więc zastosować aktualną deklinację albo wyznaczyć kierunek metodą geodezyjną, a użyty sposób zapisać w protokole.

1. 1

   Wyznacz północ geograficzną

   Skorzystaj z wiarygodnej mapy, odbiornika geodezyjnego lub kompasu z aktualną poprawką deklinacji dla lokalizacji i daty.

2. 2

   Ustaw znacznik czujnika

   Wypoziomuj głowicę zgodnie z instrukcją, skieruj oznaczenie północy i dopiero wtedy trwale dokręć uchwyt.

3. 3

   Sprawdź pełny zakres

   Obróć kierunkowskaz przez 0°, 90°, 180° i 270° albo wykonaj kontrolę diagnostyczną układu ultradźwiękowego.

4. 4

   Zapisz orientację wysięgnika

   Udokumentuj kierunek ramienia i ewentualną poprawkę programową, aby po serwisie odtworzyć tę samą geometrię.

Okres zapisu dobiera się do decyzji i dynamiki zjawiska. W obserwacjach synoptycznych punktem odniesienia jest średnia dziesięciominutowa, lecz sterowanie, badania konstrukcyjne lub ocena oprysku mogą wymagać innych przedziałów. Nie wolno porównywać średniej minutowej z dziesięciominutową ani porywów liczonych z różnych krótkich okien bez wyraźnego oznaczenia.

W bezprzewodowym czujniku czaszowym HOBOnet próg prędkości wynosi 1 m/s, a system może raportować średnią z przedziału oraz najwyższą trzysekundową średnią jako poryw. Są to cechy tego modelu, nie definicja obowiązująca każdy anemometr. Przed analizą sprawdź sposób obliczeń w konfiguracji konkretnego urządzenia.

Dobry zestaw odpowiada zakresowi prędkości, wymaganej czułości, klimatowi, zasilaniu i sposobowi odbioru danych. Sam czujnik nie naprawi złego stanowiska. Najpierw wybierz cel, wysokość i okres pomiaru, a dopiero potem technologię oraz system rejestracji. Po uruchomieniu kontroluj zarówno przebieg, jak i stan mechaniczny instalacji.

• Nie ustawiaj czujnika przy ścianie, krawędzi dachu albo koronie drzewa bez opisania lokalnej turbulencji.
• Nie traktuj wysokości 10 m jako obowiązkowej dla procesu zachodzącego tuż nad uprawą lub konstrukcją.
• Nie ustawiaj kierunku wyłącznie kompasem bez aktualnej poprawki do północy geograficznej.
• Nie licz zwykłej średniej arytmetycznej kierunków przechodzących przez 0°.
• Nie porównuj porywów i średnich obliczonych z innych okresów bez wskazania tej różnicy.
• Nie zakładaj, że brak ruchomych części czyni czujnik ultradźwiękowy niewrażliwym na oblodzenie.