Chúng ta đã đo tốc độ gió bằng máy đo gió trong nhiều thế kỷ, nhưng những tiến bộ gần đây đã giúp cung cấp các dự báo thời tiết đáng tin cậy và chính xác hơn. Máy đo gió siêu âm đo tốc độ gió nhanh chóng và chính xác hơn so với các phiên bản truyền thống.
Các trung tâm khoa học khí quyển thường sử dụng các thiết bị này khi tiến hành các phép đo thường xuyên hoặc các nghiên cứu chi tiết để giúp đưa ra dự báo thời tiết chính xác cho nhiều địa điểm khác nhau. Một số điều kiện môi trường nhất định có thể hạn chế các phép đo, nhưng có thể thực hiện một số điều chỉnh để khắc phục những vấn đề này.
Máy đo gió xuất hiện vào thế kỷ 15 và tiếp tục được cải tiến và phát triển trong những năm gần đây. Máy đo gió truyền thống, được phát triển lần đầu vào giữa thế kỷ 19, sử dụng một hệ thống các cốc gió hình tròn được kết nối với một thiết bị ghi dữ liệu. Vào những năm 1920, chúng được nâng cấp lên ba cốc, giúp phản hồi nhanh hơn và ổn định hơn, hỗ trợ đo gió giật. Máy đo gió siêu âm hiện là bước tiến tiếp theo trong dự báo thời tiết, mang lại độ chính xác và độ phân giải cao hơn.
Máy đo gió siêu âm, được phát triển vào những năm 1970, sử dụng sóng siêu âm để đo tốc độ gió tức thời và xác định xem sóng âm truyền giữa một cặp cảm biến có bị gió làm tăng tốc hay làm chậm lại.
Hiện nay, chúng được thương mại hóa rộng rãi và sử dụng trong nhiều mục đích và địa điểm khác nhau. Máy đo gió siêu âm hai chiều (tốc độ và hướng gió) được sử dụng rộng rãi trong các trạm thời tiết, vận tải biển, tua bin gió, hàng không, và thậm chí cả giữa đại dương, nổi trên các phao thời tiết.
Máy đo gió siêu âm có thể thực hiện các phép đo với độ phân giải thời gian rất cao, thường từ 20 Hz đến 100 Hz, rất phù hợp cho việc đo nhiễu loạn. Tốc độ và độ phân giải trong phạm vi này cho phép đo chính xác hơn. Máy đo gió siêu âm là một trong những thiết bị khí tượng mới nhất tại các trạm thời tiết hiện nay, và thậm chí còn quan trọng hơn cả cánh quạt gió, thiết bị dùng để đo hướng gió.
Khác với các phiên bản truyền thống, máy đo gió siêu âm không cần bộ phận chuyển động để hoạt động. Chúng đo thời gian cần thiết để một xung âm thanh truyền đi giữa hai cảm biến. Thời gian được xác định bởi khoảng cách giữa các cảm biến này, trong đó tốc độ âm thanh phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và các chất gây ô nhiễm trong không khí như bụi bẩn, muối, bụi hoặc sương mù.
Để thu thập thông tin về tốc độ gió giữa các cảm biến, mỗi cảm biến luân phiên hoạt động như một máy phát và máy thu, do đó các xung được truyền giữa chúng theo cả hai hướng.
Tốc độ bay được xác định dựa trên thời gian xung theo từng hướng; nó thu thập tốc độ, hướng và góc gió ba chiều bằng cách đặt ba cặp cảm biến trên ba trục khác nhau.
Trung tâm Khoa học Khí quyển có mười sáu máy đo gió siêu âm, trong đó một máy có khả năng hoạt động ở tần số 100 Hz, hai máy có khả năng hoạt động ở tần số 50 Hz, và phần còn lại, chủ yếu có khả năng hoạt động ở tần số 20 Hz, đủ nhanh cho hầu hết các hoạt động.
Hai thiết bị được trang bị hệ thống sưởi chống đóng băng để sử dụng trong điều kiện băng giá. Hầu hết các thiết bị đều có đầu vào analog, cho phép bạn bổ sung thêm các cảm biến như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và khí vết.
Máy đo gió siêu âm đã được sử dụng trong các dự án như NABMLEX để đo tốc độ gió ở các độ cao khác nhau, và Cityflux đã thực hiện các phép đo khác nhau ở các khu vực khác nhau của thành phố.
Nhóm dự án CityFlux, chuyên nghiên cứu ô nhiễm không khí đô thị, cho biết: “Bản chất của CityFlux là nghiên cứu đồng thời cả hai vấn đề bằng cách đo tốc độ gió mạnh cuốn trôi các hạt bụi mịn khỏi mạng lưới các ‘hẻm núi’ đường phố trong thành phố. Không khí phía trên những con đường này là nơi chúng ta sinh sống và hít thở. Một nơi có thể bị gió thổi bay đi.”
Máy đo gió siêu âm là bước phát triển quan trọng mới nhất trong việc đo tốc độ gió, giúp cải thiện độ chính xác của dự báo thời tiết và không bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bất lợi như mưa lớn, những yếu tố có thể gây ra sự cố cho các thiết bị truyền thống.
Dữ liệu tốc độ gió chính xác hơn giúp chúng ta hiểu rõ hơn về điều kiện thời tiết sắp tới và chuẩn bị cho cuộc sống và công việc hàng ngày.
Thời gian đăng bài: 13 tháng 5 năm 2024