第八章 地面风的观测.ppt

* 第八章 地面风的观测 知识结构 EL型电接风向风速计 3 测风仪器的安装 5 概述 1 风的传感器 2 其他测风仪器 4 气象应用 6 §8.1 概述 １.什么是风 　　　我们知道空气处于不停的运动之中。将空气的运动分解成垂直的和水平的两个分量，垂直分量称为空气的垂直运动（如对流运动），水平分量即是风。 简而言之，风就是指空气的水平运动，风的运动既有速度又有方向，说明了风是一个矢量，因此风的观测包括风向和风速两项。 2.风向 风向是指风的来向，用十六方位表示，以拉丁文缩写记录 3.风速 　　　 风速是空气质点在单位时间内所移动的水平距离。 以米/秒为单位，定时观测取整数，自记记录取一位小数。 等 级 名 称 陆 上 地 物 征 象 相 当 风 速 范围(m/s) 中数 0 静风 静，烟直上 0.0～0.2 0 1 软风 烟能表示风向，树叶略有摇动 0.3～1.5 1 2 轻风 人面感觉有风，树叶有微响，风向标能转动，旗飘动 1.6～3.3 2 3 微风 树叶及小枝摇动不息，旗展开，高的草摇动不息 3.4～5.4 4 4 和风 能吹起地面灰尘和纸张，树枝动摇。高的草呈波浪起伏 5.5～7.9 7 5 劲风 有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波。高的草波浪起伏明显 8.0～10.7 9 6 强风 大树枝摇动，电线呼呼有声，撑伞困难。高的草不时倾伏于地 10.8～13.8 12 7 疾风 全树摇动，大树枝弯下来，迎风步行感觉不便 13.9～17.1 16 8 大风 可折毁小树枝，人迎风前行感觉阻力甚大 17.2～20.7 19 9 烈风 草房遭受破坏，屋瓦被掀起，大树枝可折断 20.8～24.4 23 10 狂风 树木可被吹倒，一般建筑物遭破坏 24.5～28.4 26 11 暴风 大树可被吹倒，一般建筑物遭严重破坏 28.5～32.6 31 12 飓风 陆上少见，其摧毁力极大 32.6 33 4.如何取得具有代表性的风资料？ 　　　 在观测中为了取得具有一定代表性的风向、风速资料，风的观测一般是取某一时段内的平均风速和最多风向。 实验表明：取十分钟时段内的平均值即可以达到一定代表性的要求，在大多数风的阵性涨落不大的情况下，取2－3分钟时段内的平均值，也可达到一定代表性的要求。 气象台站观测中，一般是取两分钟的平均风速和最多风向，自记仪器是取十分钟的平均风速和最多风向。 5.阵风 阵风（风的阵性）是指瞬时风向风速在平均值附近涨落的变化和分布特性。WMO关于“阵风”的定义是：在规定时间间隔（指十分钟）内，风速偏离其平均值的一个正的或负的偏距，其持续时间不超过两分钟者。风的阵性在航空、航海、建筑、大气污染和放射性微尘的扩散等方面都有广泛的应用。另外由于风的阵性变化（包括风向的突变或风速的迅变）常常伴随着其它气象要素的变化，标志着某种天气过程的发生或演变，因此，对风的阵性研究很受重视。 不难理解，测定平均风速时，仪器要有优良的积分性能（即自动平均能力）；要是测定阵风，仪器应能反映瞬时风速，自动平均能力良好反而不利。因此—— §8.2 风的传感器 风的感应器 风向标是各种测风仪器中用以知识风向的最主要的部件。分为头部（维持平衡也称平衡锤）、水平杆与尾翼三部分。整个风向标可绕垂直轴旋转。它的重心正好在转动轴的轴心上。 风向感应器 §8.2 风的传感器 当风的来向与风向标成某一个交角时，风对风向标产生压力，这个力可分解成平行和垂直于风向标的两个分力。由于风向标头部受风面积较小，尾翼受风面积较大，因而感受的风压不相等，垂直于尾翼的风压产生风压力矩，使风向标绕垂直轴旋转，直至风向标头部正好对着风的来向时，由于翼板两边受力平衡，风向标就稳定在某一位置。 这里分析一下风向标的受力 情况：设气流与风标的起始位置成 α的交角，则风向标的尾翼上受到 三个力矩的作用，一是风压力矩M， 二是惯性力矩Mn，三是摩擦力矩Mf， 包括在转轴支点处的摩擦力矩及空 气粘滞性对翼板等产生的摩擦力矩。 这样，风标转动的运动方程为 M=Mn+Mf。 灵敏性 Mn=M-Mf 稳定性 从上式可知，只有当MMf时，即在一定的起动风速V下，风向标才能转动。各种风向标的起动风速都不相同，它取决于风标形状和交角α 风向标都应满足 在小风速或风向改变不大的情况下， 能很快地反映出风向变化来 当风向改变时，由风向标本身惯性 作用引起的摆动要小 常见的风向标 双叶型风向标 菱形风向标 流线型风向标 §8.2 风的传感器 风速感应器