We meten de windsnelheid al eeuwenlang met anemometers, maar recente ontwikkelingen hebben het mogelijk gemaakt om betrouwbaardere en nauwkeurigere weersvoorspellingen te doen. Sonische anemometers meten de windsnelheid sneller en nauwkeuriger dan traditionele anemometers.
Atmosferische centra gebruiken deze apparaten vaak bij routinematige metingen of gedetailleerde studies om nauwkeurige weersvoorspellingen voor verschillende locaties te maken. Bepaalde omgevingsomstandigheden kunnen de metingen beperken, maar bepaalde aanpassingen kunnen worden gedaan om deze problemen te verhelpen.
Anemometers verschenen in de 15e eeuw en zijn de afgelopen jaren voortdurend verbeterd en ontwikkeld. Traditionele anemometers, voor het eerst ontwikkeld halverwege de 19e eeuw, maken gebruik van een cirkelvormige opstelling van windcups die verbonden zijn met een datalogger. In de jaren 1920 werden dit er drie, wat zorgde voor een snellere, consistentere respons die helpt bij het meten van windstoten. Sonische anemometers zijn nu de volgende stap in weersvoorspellingen en bieden een grotere nauwkeurigheid en resolutie.
Sonische anemometers zijn ontwikkeld in de jaren 70 van de vorige eeuw en gebruiken ultrasone golven om direct de windsnelheid te meten. Zo kunnen ze vaststellen of de geluidsgolven die tussen twee sensoren bewegen, door de wind worden versneld of vertraagd.
Ze worden nu op grote schaal gecommercialiseerd en voor diverse doeleinden en locaties gebruikt. Tweedimensionale (windsnelheid en -richting) sonische anemometers worden veel gebruikt in weerstations, de scheepvaart, windturbines, de luchtvaart en zelfs midden op de oceaan, drijvend op weerboeien.
Sonische anemometers kunnen metingen uitvoeren met een zeer hoge tijdsresolutie, doorgaans van 20 Hz tot 100 Hz, waardoor ze zeer 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 modellen heeft een sonische anemometer geen bewegende onderdelen nodig. Ze meten de tijd die een geluidspuls nodig heeft om zich tussen twee sensoren te verplaatsen. De tijd wordt bepaald door de afstand tussen deze sensoren, waarbij de geluidssnelheid afhangt 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. Op die manier worden pulsen in beide richtingen tussen de sensoren verzonden.
De vliegsnelheid wordt bepaald op basis van de pulstijd in elke richting. Door drie paar sensoren op drie verschillende assen te plaatsen, worden driedimensionale windsnelheid, -richting en -hoek vastgelegd.
Het Centrum voor Atmosferische Wetenschappen beschikt over zestien sonische anemometers. Eén daarvan kan werken op 100 Hz, twee op 50 Hz en de rest, die grotendeels werken op 20 Hz, is snel genoeg voor de meeste toepassingen.
Twee instrumenten zijn uitgerust met anti-ijsverwarming voor gebruik bij ijzige omstandigheden. De meeste hebben analoge ingangen, waardoor u extra sensoren kunt toevoegen, zoals temperatuur, vochtigheid, druk en sporengassen.
Sonische anemometers worden gebruikt bij projecten zoals NABMLEX om windsnelheden op verschillende hoogtes te meten. Cityflux heeft daarnaast verschillende metingen uitgevoerd in verschillende delen van de stad.
Het CityFlux-projectteam, dat stedelijke luchtvervuiling bestudeert, zei: "De essentie van CityFlux is om beide problemen tegelijkertijd te bestuderen door te meten hoe snel sterke winden fijnstof uit een netwerk van 'canyons' in de straten van de stad verwijderen. De lucht daarboven is waar we leven en ademen. Een plek die door de wind kan worden weggeblazen."
Sonische anemometers zijn de nieuwste grote ontwikkeling op het gebied van windsnelheidsmeting. Ze verbeteren de nauwkeurigheid van weersvoorspellingen en zijn bestand tegen ongunstige omstandigheden, zoals hevige regenval, die problemen kunnen veroorzaken met traditionele instrumenten.
Nauwkeurigere gegevens over de windsnelheid geven ons inzicht in de weersomstandigheden en helpen ons ons voor te bereiden op het dagelijks leven en werk.
Geplaatst op: 13 mei 2024