Измерение направления и скорости ветра

Работа 6. Измерение направления и скорости ветра

1.       Приборы для измерения скорости и направления ветра.

Флюгер Вильда.

Назначение: Комбинированный метеорологический прибор для измерения направления и скорости ветра. Совмещает конструкции флюгера и анемометра

Устройство: Состоит из:

мачты высотой 8…10 метров с вертикальной осью для флюгарки

горизонтальной неподвижной 8-лучевая шкалы (звезды) с буквой «N» или «С» у штифта, направленного на север — для измерения направления ветра

подвижной флюгарки (например, железного прута) с прикрепленными на ней 2 лопастями и противовесом — для указания направления ветра

дугообразно изогнутой в вертикальной плоскости шкалы с штифтами-делениями на верхушке флюгарки — для измерения скорости ветра

«ветромерной доски» на горизонтальной оси на верхушке флюгарки рядом с дугообразной шкалой — для указания скорости ветра (при штиле ветромерная доска свешивается вертикально вниз, при ветре — отклоняется от вертикали, указывая на определенное деление дугообразной шкалы)

Принцип действия: К штоку-1 жестко прикрепленкиль-2, который при изменении направления ветра устанавливаетпластину-3 перпендикулярно направлению потока. Пластина имеет возможность качаться относительно оси-4. Соответственно чем сильнее ветер тем больше отклонение пластины. Определяют силу ветра при помощи указателя-5

Схема прибора:

Ветромер Третьякова.

Назначение: служит для измерения направления и скорости ветра в полевых условиях. Необходимость таких измерений вызвана тем, что направление и особенно скорость ветра на полях могут значительно отличаться от данных метеоплощадки. Ветромер Третьякова по своему действию напоминает флюгер.

Устройство: 1 – флюгарка в виде волнообразной изогнутой пластинки; 2 – противовес; 3 – пластина с нанесенными на нижней части названиями румбов; 4 – металлическая пластинка ложкообразной формы; 5 – противовес, прикрепленный к пластинке 4 под углом 76°; 6 – вырез в средней части пластин 4 и 5; 7 – указатель в виде острия; 8 – неравномерная шкала в м/с; 9 – горизонтальная ось; 10 – вертикальный стержень

Принцип действия: основан на том же принципе, что и флюгер Вильда, применяемый на метеостанциях, но портативен и приспособлен для наблюдений в походной обстановке. Во время работы он прикрепляется к шесту длиной около 2 м.

Схема прибора:

Анеморумбометр.

Назначение прибора: служит для измерения направления ветра, мгновенной скорости, средней скорости за десятиминутный интервал и максимальной скорости ветра между измерениями.

Устройство: 1-датчик, 2-указатель направления и скорости ветра; 3 – блок питания; 4 – ветроприёмник регистрирующий скорость ветра, 5 – флюгарка

Принцип действия: принцип действия анеморумбометра основан на преобразовании измеряемых характеристик скорости и направления ветра в электрические величины, которые передаются по соединительному кабелю в соответствующие узлы измерительного пульта.

Схема прибора:

Анемометр ручной чашечный МС-13.

Назначение прибора: служит для измерения средней скорости ветра в пределах от 1 до 20 м/с.

Устройство: 1 – приемник, вертушка с четырьмя полушариями; 2 – металлическая ось, 3 – проволочная дужка для защиты от механических повреждений; 4 – корпус; 5 – циферблат счетного механизма; 6 – арретир в виде подвижного кольца для включения или выключения механизма, 7 – ушко для пропуска шнура, перемещающего арретир, 8 – винт для установки анемометра на деревянном столбе.

Принцип действия:  Принцип действия большинства анемометров основан на явлении силового (динамического) давления, оказываемого воздушным потоком на встречное препятствие; скорость при этом определяется по силе давления потока на движущуюся жесткую систему прибора (аэродинамические анемометры).

Схема прибора:

Построение «розы ветров».

Исходные данные:

Скорость по направлениям повторяется в 2-х случаях В и ЮЗ, всего 8 направлений .
8 - 100% 
2 - х% 
х%=2*100% / 8 = 25%

Вывод: повторяемость направлений ветра – 25%

Контрольные вопросы:

1. Какими приборами измеряют скорость и направление ветра?

2. Назовите местные ветры и дайте им характеристику.

3. При каких сельскохозяйственных работах и как учитывается роза ветров?

4. Какое значение имеет ветер в сельскохозяйственном производстве?

1.Флюгер -  метеорологический прибор для измерения направления, а иногда и скорости ветра. В настоящее время на метеорологической сети произошла замена флюгеров на более совершенные электрические измерители - Анеморумбометры. Эти приборы дистанционного действия и в них электронные измерения скорости и направления передаются по кабелю к регистратору. Если анеморумбометр подключить к электронному записывающему прибору, то такое устройство будет называться «анеморумбограф» («графо»- пишу) который будет автоматически записывать скорость и направление ветра. Для ряда задач применяются и анемометры - приборы для сверхточного измерения скорости воздушного потока.

2. Преобладающей воздушной массой над Тверской областью является континентальный воздух умеренных широт, который определяет летом тёплую погоду с температурами 15 - 20°С (днём до 20 - 25°С), с переменной кучевой облачностью, с небольшими скоростями ветра, которые к ночи снижаются до штиля. Нередко при данном типе погоды в середине дня случаются ливневые осадки и грозы. Зимой континентальный воздух умеренных широт формирует умеренно-морозную, чаще без осадков погоду с температурным фоном минус 10 - 15°С. Довольно часто (20,7 % случаев) с запада, с Атлантического океана, сюда приходит морской воздух умеренных широт, он вызывает летом похолодание до 10 - 15°С, зимой же потепление до 0 до 10°С. Это сопровождается пасмурной погодой и увеличением осадков.

С севера и северо-востока из районов Баренцева и Карского морей в Верхневолжье поступает холодный арктический воздух (морской или континентальный). Устанавливается ясная безоблачная погода с температурами до минус 30-40°С в зимний период. Весной арктический воздух вызывает возврат холодов и ночные заморозки. Летом - пасмурная, но чаще без осадков, холодная, ниже +10°С погода.

Иногда, в 5,4 % случаев, весной или осенью из районов Средней Азии и Казахстана вторгается сухой жаркий и пыльный континентальный тропический воздух. В любое время года эта воздушная масса вызывает повышение температуры: весной - быстрый сход снега, раннее распускание листьев и цветение, осенью - возврат тепла, так называемое "бабье лето". Летом с поступлением тропического воздуха связана сухая, жаркая погода с температурами до 30- 35°С. Устойчивое поступление тропического воздуха может вызвать засуху.

В Тверской области, находящейся в умеренных широтах, господствует западно-восточный общепланетарный перенос воздуха. Это обусловливает преобладание ветров юго-западного и западного направлений. В сумме их повторяемость составляет 35 – 40 %. Реже всего в области наблюдается восточный ветер - всего в 8 % случаев. Безветренные условия (штиль) отмечаются в 12 % случаев. Среднегодовая скорость ветра лежит в пределах 3,5 - 4,2 м/с и мало изменяется в пределах территории области. Ветры ураганной силы случаются крайне редко.

Средняя годовая температура воздуха по области колеблется от 2,7 до 4,1°С. Среднегодовая температура уменьшается в направлении с юга-запада на северо-восток.

3.Распашка. Ветровая эрозия вызывает выдувание, развевание почв, навевание на них мелкодисперсных пород. Ветровая эрозия незакрепленных почв может происходить в любое время года и при любой силе ветра. Она наиболее опасна весной при силе ветра более 15 м / с, когда почва взрыхлена и на ней еще не развились сельскохозяйственные культуры. Ветровой эрозии особенно подвержены почвы засушливых областей.
Ветровая эрозия бывает повседневной и заключается в постепенном перевевании высохших плодородных частиц, обнажении корней растений, а также кратковременной - в виде пыльных ( черных) бурь, возникающих при сильных ветрах, смерчах, ураганах.
Ветровая эрозия, или дефляция, наблюдается как на легких, так и на тяжелых карбонатных почвах при высоких скоростях ветра, низкой влажности почв и невысокой относительной влажности воздуха. Поэтому она преимущественно возникает в засушливых степных районах страны. Распашка легких почв, их рыхление особенно опасны весной, когда они лишены защитного зеленого покрова, что делает их уязвимыми к дефляции. Ветровая эрозия проявляется в виде повседневной или местной дефляции и в виде пыльных или черных бурь.
Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.
Ветровая эрозия вызывает выдувание, развевание почв, навевание на них мелкодисперсных пород. Ветровая эрозия незакрепленных почв может происходить в любое время года и при-любой силе ветра. Она наиболее опасна весной при силе ветра более 15 м / с, когда почва взрыхлена и на ней еще не развились сельскохозяйственные культуры. Ветровой эрозии особенно подвержены почвы засушливых областей.

4. Мукомолье, пожалуй, единственный вид сельскохозяйственного производства, где энергия ветра используется с незапамятных времён. Для этого в России широко применялись как описанные выше мельницы голландского или шатрового типа, так и козловые ветряки. 
      Козловая ветряная мельница отличается тем, что для установки ветрового колеса на ветер, весь её корпус поворачивается водилом вручную на специальном фундаменте. Для поворота всего громоздкого устройства козловой 
      мельницы требуется значительное усилие. Поэтому обычно такие мельницы строились небольшими с диаметрами ветровых колёс 8—12 метров. 
      Сельские ветряные мельницы старой постройки были очень громоздкими. На их строительство затрачивалось много труда и материалов.