Wir messen die Windgeschwindigkeit seit Jahrhunderten mit Anemometern, doch dank der jüngsten Fortschritte sind zuverlässigere und genauere Wettervorhersagen möglich. Schallanemometer messen die Windgeschwindigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Modellen schneller und genauer.
Atmosphärenforschungszentren verwenden diese Geräte häufig bei Routinemessungen oder detaillierten Studien, um genaue Wettervorhersagen für verschiedene Standorte zu erstellen. Bestimmte Umweltbedingungen können die Messungen einschränken, aber bestimmte Anpassungen können diese Probleme überwinden.
Anemometer kamen im 15. Jahrhundert auf und wurden in den letzten Jahren kontinuierlich verbessert und weiterentwickelt. Traditionelle Anemometer, die erstmals Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelt wurden, verwenden eine kreisförmige Anordnung von Windbechern, die mit einem Datenlogger verbunden sind. In den 1920er Jahren wurden drei Anemometer eingesetzt, was eine schnellere und gleichmäßigere Reaktion ermöglichte und so die Messung von Windböen erleichterte. Schallanemometer stellen heute den nächsten Schritt in der Wettervorhersage dar und bieten höhere Genauigkeit und Auflösung.
Schallanemometer, die in den 1970er Jahren entwickelt wurden, verwenden Ultraschallwellen, um die Windgeschwindigkeit sofort zu messen und festzustellen, ob die zwischen einem Sensorpaar laufenden Schallwellen durch den Wind beschleunigt oder verlangsamt werden.
Sie sind mittlerweile weit verbreitet und werden für eine Vielzahl von Zwecken und an verschiedenen Orten eingesetzt. Zweidimensionale (Windgeschwindigkeit und -richtung) Schallanemometer werden häufig in Wetterstationen, in der Schifffahrt, in Windkraftanlagen, in der Luftfahrt und sogar mitten auf dem Ozean, schwimmend auf Wetterbojen, eingesetzt.
Ultraschallanemometer ermöglichen Messungen mit einer sehr hohen Zeitauflösung, typischerweise von 20 Hz bis 100 Hz, und eignen sich daher gut für Turbulenzmessungen. Geschwindigkeiten und Auflösungen in diesen Bereichen ermöglichen präzisere Messungen. Das Ultraschallanemometer ist eines der neuesten meteorologischen Instrumente in heutigen Wetterstationen und sogar wichtiger als die Windfahne, die die Windrichtung misst.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Anemometern benötigt ein Schallanemometer keine beweglichen Teile. Es misst die Zeit, die ein Schallimpuls benötigt, um zwischen zwei Sensoren zu gelangen. Die Zeit wird durch den Abstand zwischen diesen Sensoren bestimmt, wobei die Schallgeschwindigkeit von Temperatur, Druck und Luftverunreinigungen wie Verschmutzung, Salz, Staub oder Nebel in der Luft abhängt.
Um Informationen zur Luftgeschwindigkeit zwischen den Sensoren zu erhalten, fungiert jeder Sensor abwechselnd als Sender und Empfänger, sodass Impulse in beide Richtungen zwischen ihnen übertragen werden.
Die Fluggeschwindigkeit wird anhand der Impulszeit in jede Richtung bestimmt. Durch die Platzierung von drei Sensorpaaren auf drei verschiedenen Achsen werden Windgeschwindigkeit, -richtung und -winkel dreidimensionale erfasst.
Das Center for Atmospheric Sciences verfügt über sechzehn Schallanemometer, von denen eines mit 100 Hz betrieben werden kann, zwei mit 50 Hz und die übrigen, die meist mit 20 Hz betrieben werden können, für die meisten Vorgänge schnell genug sind.
Zwei Geräte sind mit einer Anti-Eis-Heizung für den Einsatz bei eisigen Bedingungen ausgestattet. Die meisten verfügen über analoge Eingänge, sodass Sie zusätzliche Sensoren für Temperatur, Feuchtigkeit, Druck und Spurengase hinzufügen können.
In Projekten wie NABMLEX wurden Schallanemometer verwendet, um Windgeschwindigkeiten in unterschiedlichen Höhen zu messen, und Cityflux hat in verschiedenen Teilen der Stadt unterschiedliche Messungen durchgeführt.
Das CityFlux-Projektteam, das sich mit der Luftverschmutzung in Städten beschäftigt, erklärte: „Der Kern von CityFlux besteht darin, beide Probleme gleichzeitig zu untersuchen. Dazu wird gemessen, wie schnell starke Winde Feinstaub aus einem Netzwerk von Straßenschluchten entfernen. Die Luft über diesen Straßenschluchten ist der Ort, an dem wir leben und atmen. Ein Ort, der vom Wind weggeweht werden kann.“
Schallanemometer sind die neueste wichtige Entwicklung in der Windgeschwindigkeitsmessung. Sie verbessern die Genauigkeit von Wettervorhersagen und sind unempfindlich gegenüber widrigen Bedingungen wie starkem Regen, der bei herkömmlichen Instrumenten Probleme verursachen kann.
Genauere Daten zur Windgeschwindigkeit helfen uns, die kommenden Wetterbedingungen zu verstehen und uns auf das tägliche Leben und die Arbeit vorzubereiten.
Veröffentlichungszeit: 13. Mai 2024