We meten al eeuwenlang de windsnelheid met behulp van anemometers, maar recente ontwikkelingen hebben het mogelijk gemaakt om betrouwbaardere en nauwkeurigere weersvoorspellingen te leveren. Sonische anemometers meten de windsnelheid snel en nauwkeurig in vergelijking met traditionele modellen.
Atmosferische centra gebruiken deze apparaten vaak bij routinematige metingen of gedetailleerde studies om nauwkeurige weersvoorspellingen voor verschillende locaties te kunnen maken. Bepaalde omgevingsomstandigheden kunnen de metingen beperken, maar er kunnen aanpassingen worden gedaan om deze problemen te verhelpen.
Anemometers verschenen in de 15e eeuw en zijn sindsdien continu verbeterd en ontwikkeld. Traditionele anemometers, die voor het eerst in het midden van de 19e eeuw werden ontwikkeld, maken gebruik van een cirkelvormige opstelling van windbekers die zijn verbonden met een datalogger. In de jaren twintig van de vorige eeuw werden dit er drie, wat een snellere en consistentere respons opleverde en hielp bij het meten van windvlagen. Sonische anemometers vormen nu de volgende stap in weersvoorspellingen en bieden een grotere nauwkeurigheid en resolutie.
Sonische anemometers, ontwikkeld in de jaren 70, gebruiken ultrasone golven om direct de windsnelheid te meten en te bepalen of geluidsgolven die tussen twee sensoren reizen, door de wind worden versneld of vertraagd.
Ze worden nu op grote schaal gecommercialiseerd en voor diverse doeleinden en op verschillende locaties gebruikt. Tweedimensionale (windsnelheid en -richting) sonische anemometers worden veel gebruikt in weerstations, op schepen, bij windturbines, in de luchtvaart en zelfs midden op de oceaan, drijvend op weerboeien.
Sonische anemometers kunnen metingen verrichten met een zeer hoge tijdsresolutie, doorgaans van 20 Hz tot 100 Hz, waardoor ze uitermate geschikt zijn voor turbulentiemetingen. Snelheden en resoluties in deze bereiken maken nauwkeurigere metingen mogelijk. De sonische anemometer is een van de nieuwste meteorologische instrumenten in weerstations en is zelfs belangrijker dan de windvaan, die de windrichting meet.
In tegenstelling tot traditionele anemometers heeft een sonische anemometer geen bewegende onderdelen nodig om te werken. Ze meten de tijd die een geluidspuls nodig heeft om tussen twee sensoren af te leggen. De tijd wordt bepaald door de afstand tussen deze sensoren, waarbij de geluidssnelheid afhankelijk is van temperatuur, druk en luchtverontreinigingen zoals vervuiling, zout, stof of nevel in de lucht.
Om informatie over de luchtsnelheid tussen sensoren te verkrijgen, fungeert elke sensor afwisselend als zender en ontvanger, waardoor pulsen in beide richtingen tussen hen worden verzonden.
De vliegsnelheid wordt bepaald op basis van de pulstijd in elke richting; de driedimensionale windsnelheid, -richting en -hoek worden vastgelegd door drie paar sensoren op drie verschillende assen te plaatsen.
Het Centrum voor Atmosferische Wetenschappen beschikt over zestien sonische anemometers, waarvan er één geschikt is voor een frequentie van 100 Hz, twee voor 50 Hz en de rest, die voornamelijk geschikt is voor 20 Hz, wat snel genoeg is voor de meeste toepassingen.
Twee instrumenten zijn uitgerust met antivriesverwarming voor gebruik in ijzige omstandigheden. De meeste hebben analoge ingangen, waardoor extra sensoren zoals temperatuur-, vochtigheids-, druk- en spoorgassensoren kunnen worden aangesloten.
In projecten zoals NABMLEX zijn sonische anemometers gebruikt om windsnelheden op verschillende hoogtes te meten, en Cityflux heeft diverse metingen verricht in verschillende delen van de stad.
Het CityFlux-projectteam, dat onderzoek doet naar luchtvervuiling in steden, verklaarde: "De essentie van CityFlux is om beide problemen tegelijkertijd te bestuderen door te meten hoe snel sterke winden fijnstof verwijderen uit een netwerk van 'canyons' in de stad. De lucht boven deze canyons is waar we leven en ademen. Een plek die door de wind kan worden weggeblazen."
Sonische anemometers zijn de nieuwste belangrijke ontwikkeling op het gebied van windsnelheidsmeting. Ze verbeteren de nauwkeurigheid van weersvoorspellingen en zijn ongevoelig voor ongunstige omstandigheden zoals hevige regenval, die problemen kunnen veroorzaken bij traditionele instrumenten.
Nauwkeurigere gegevens over de windsnelheid helpen ons de verwachte weersomstandigheden te begrijpen en ons voor te bereiden op het dagelijks leven en werk.
Geplaatst op: 13 mei 2024