Измерение скорости и направления ветра

Ветром называют горизонтальное перемещение воздуха относительно земной поверхности, под скоростью ветра понимают горизонтальную составляющую скорости воздушных потоков. На метеорологических станциях измеряется скорость и направление ветра, а также дается характеристика ветра.

Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/сек), изредка в километрах в час (км/час).

Направлением ветра принято считать то направление, откуда ветер дует. Направление ветра измеряют в угловых градусах или румбах.

В метеорологии пользуются преимущественно обозначением

направления ветра в румбах, причем принято направление ветра

отмечать по шестнадцати румбам. Для обозначения румбов используются начальные буквы названий стран света: север

(Nord), юг (Sud), восток (Est) и запад (West). При обозначении промежуточных румбов называют оба румба, между которыми находится данное направление ветра, причем первым по

порядку называют основной румб.

Для определения направления ветра пользуются флюгарками, ветровыми конусами, колесом Салейрона.

Флюгарка. Чаще всего для определения направления ветра

пользуются флюгарками. В упрощенном виде флюгарка представляет собой жесткую несимметричную (относительно вертикальной оси) систему из пластины и противовеса, свободно вращающуюся вокруг вертикальной оси. Под воздействием ветра флюгарка устанавливается в плоскость ветра противовесом навстречу ветру.

Ветровой конус. Для определения направления ветра может служить также ветровой матерчатый конус. Матерчатый усеченный конус (без оснований) широкой своей частью натянут на металлический круг, который скреплен с металлической трубкой, свободно вращающейся вокруг вертикальной оси.Под действием ветра конус располагается так, что широкая его часть всегда обращена навстречу ветру и конус надувается.

Такой конус, если он достаточно больших размеров, виден

издалека и поэтому часто используется на небольших аэродромах, для того чтобы летчики сами при посадке могли определить, направление ветра у поверхности земли на аэродроме.

Такие конусы делаются из полосатой ткани, что заметно выделяет их на любом фоне.

Колесо Салейрона. В некоторых случаях для определения направления ветра применяется колесо Салейрона.

Указатель направления с колесом Салейрона слабо реагирует

на кратковременные изменения направления ветра, в значительной мере сглаживая их, и в то же время отличается достаточно высокой чувствительностью к достаточно длительным переменам направления ветра даже и при малых скоростях ветра. Эти качества колеса Салейрона являются весьма ценными для приемника направления ветра в приборах, записывающих среднее

направление ветра.

Скорость ветра и направление у земной поверхности измеряется анемомет­рами, анеморумбометрами, анеморумбографами разной конструкции или флюгером Вильда. Наибольшее рас­пространение получили анемометры с приемными частями в виде вертушек (чашечный анемометр, мельничный анемометр), которые вращаются с большей или меньшей скоростью в зависи­мости от давления на них ветра.

Станционный флюгер является одним из простейших по устройству и самых распространенных приборов для измерения скорости и направления ветра. Он дает также возможность получать представление о степени порывистости и максимальных значениях скорости ветра. Чувствительным элементом направления ветра в этом приборе является флюгарка, чувствительным элементом скорости — прямоугольная, вертикально расположенная пластинка, прикрепленная своим верхним краем к горизонтальной свободно вращающейся оси.

Во флюгере Вильда давление, оказываемое ветром, отклоняет от положения равновесия верти­кально висящую металлическую доску. По скорости вращения вертушки или по отклонению доски можно определить скорость ветра.

Анемометры. Большое распространение имеют анемометры

с чувствительным элементом в виде вертушек, скорость враще­ния которых зависит от скорости ветра.

Анемометры с вертушками служат для измерения средней скорости ветра за некоторый промежуток времени. В качестве чувствительного элемента в приборах для измерения скорости ветра часто применяются воздушные винты (ветровые колеса).

Воздушные винты имеют преимущества по сравнению с чашечными вертушками при измерении больших скоростей ветра, особенно в районах с частыми случаями гололедообразования. Измерение малых скоростей ветра переменного направления лучше производить с помощью анемометров с чашечной вертушкой.

Имеется ряд конструкций самопишущих приборов — анемографов и (если из­меряется также и направление ветра) анеморумбографов. Приборы для измерения ветра на наземных метеорологических станциях устанавливаются на высоте 10—12 м над земной поверхностью. Измеренный ими ветер и называется ветром у земной поверхности.

20.Вимірювання та обчислення рівнів та витрат води

Уровнем моря называется высота поверхности моря, свободная от влияния ветровых волн, которая отсчитывается от условной поверхности. Место, оборудованное для наблюдений над уровнем моря, называется уровенным постом. На всех уровенных постах наблюдения должны проводится относительно неизменного за весь период наблюдений условного горизонта, называемого "нулем поста". С 1961 г. был установлен единый для всех уровенных постов "нуль поста", который представляет собой единую условную поверхность, от которой ведется отсчет уровня моря на все уровенных постах. За единый "нуль постов" принят горизонт, который лежит на 5 м. ниже нуля Кронштадтского футштока. (Нуль Кронштадтского футштока фиксирует положение нулевой поверхности системы абсолютных оценок высот в странах СНГ. Это так называемая Балтийская система высот).

Основные требования к месту установки уровенного поста такие: место наблюдений должно а) свободно сообщаться с открытым морем; б) быть достаточно глубоким ("нуль поста" не должен осушаться в наименее мелкую воду); в) защищено от судов, влияния волн и плавучих льдин; г) быть легко доступным в любое время и в любую погоду.

Основной и вместе с тем простейший прибор для измерения уровня - это водомерная рейка (или футшток), установленная вертикально и крепко укрепленная на свае или на гидротехническом сооружении. На рейке в шахматном порядке нанесены деления черного или красного цвета на белом фоне. Цена деления 2 см, оцифровка выполняется снизу вверх через каждое 10 см. Изготовляются рейки из дерева или металла.

Металлическая водомерная рейка чаще всего представляет собой чугунную литую секцию шириной 16.5 см, толщиной 1см. и длиной 280 см. На морях с приливами устанавливаются рейки из отдельных 2-х метровых секций, соединенных вместе.

В связи с тем, что нуль водомерной рейки невозможно точно установить в соответствии с нулем поста, после ее установки ведется нивелирование с целью определения превышения нуля рейки над нулем поста (т.наз. приводки). С помощью нивелирования также осуществляется контроль неизменности высотного положения рейки относительно реперов, которые входят в систему Государственной нивелирной сети. Нивелирование делают систематически, не реже двух раз в год. При устойчивом высотном положении рейки - раз в год.

С целью непрерывной регистрации уровня в автономном режиме применяют разные самописцы (мареографы), чаще всего поплавкового или гидростатического типа.

Поплавковые самописцы уровня моря стационарно устанавливаются в специально оборудованных колодцах, свободно сообщающихся с морем.

Принцип действия поплавковых самописцев основан на механическом преобразовании вертикальных перемещений поплавка, который находится на поверхности воды, в пропорциональные перемещения пера, который записывает их на диаграммной ленте. Из отечественных измерителей уровня этого типа наиболее известен самописец уровня моря системы Рорданца. Он состоит из трех основных узлов: поплавковой системы, передаточного механизма и регистрирующей части.

К поплавковой системе относится самый поплавок, выполненный в виде пустотелого металлического цилиндра, диаметром 300 мм.

К нижней его части прикреплен груз, который придает устойчивость поплавку и погружает его в воду на определенную глубину. К верхней части поплавка прикреплена латунная цепь с противовесом, которая входит у сцепление с измерительным диском диаметром 60 см и зубцами, расположенными через 1 см.

В систему передаточного механизма, кроме измерительного диска входит также система шестеренок и стойка, в пазу которой расположена зубчатая линейка с прикрепленным к ней пером. Вращение измерительного диска через систему шестеренок передается на зубчатую линейку с пером, которая перемещается в вертикальном направлении в пазу стойки.

Регистрирующая часть прибора состоит из часового механизма и надетого на его корпус барабана. Барабан вращается со скоростью 12 мм/ч (1 об/сутки). Запись колебаний уровня ведется на специально разграфленной диаграммной ленте, которая надевается на барабан. Масштаб записи зависит от соотношения зубцов в системе шестеренок. Изготовляется три типа самописцев с масштабом записи 1:10, 1:20 и 1:40, соответственно для колебаний уровня 1-3 м, 1-6 м, 1-12 г. Самописец устанавливается над специальным колодцем, связанным с морем и защищающим поплавок от влияния волн и обмерзания. Место установки прибора должно удовлетворять тем же требованиям, что и место установки водомерного рельса.

Самописцы уровня моря устанавливаются, как правило, в пункте наблюдений, расположенном на некотором удалении от гидрометстанции или поста. В связи с этим отсутствует возможность оперативного получения информации о колебаниях уровня. Д ля устранения указанного недостатка была разработана приставка ГМ-39, предназначенная для непрерывной дистанционной передачи и регистрации показаний любого поплавкового самописца уровня.

Приставка ГМ-39 снабжена специальным демпфирующим устройством, позволяющим при регистрации исключать колебания уровня за счет

влияния ветровых волн.