风力等级是如何测量的?
风速是风的前进速度。相邻两个地方的气压差越大,气流越快,风速越大,风力也越大。因此,风的大小通常用风力来表示。风速的单位是米每秒或公里每小时。发布天气预报的时候,大多用的是风力等级。
风电的级数是怎么确定的?1000多年前的唐朝,人们不仅记录了晴雨雪等天气现象,还测量了风力的大小。唐初还没有发明精确的测量风速的仪器,但当时可以根据风对物体的特性计算出风的移动速度,确定风的等级。李《现象戏詹》中有这样的记载:“动叶十里,吟曲百里,摇枝二百里,落叶三百里,枯枝四百里,大枝五百里,石子千里,大根三千里。”这是根据风对树木的影响来估算风速。“动叶十里”是指树叶微微飘动,风速一天十里;“唱”的是树叶的沙沙声,此时的风速是一天几百里。另外,有些风的等级是根据树的症状来定的,比如“一级动叶,二级鸣,三级摇枝,四级落叶,五级断枝,六级断枝,七级断树,飞沙走石,八级连根拔起”。这个8级风,加上“无风”和“和风”两级(风来的时候,凉爽而温和,尘土不起,所以叫和风),可以组合成10级。这些风的等级和国外进口的相差不大。这可以说是世界上最早的风级。
200多年前,还没有测量风力大小的仪器,也没有统一的规定。各国都表达了自己的方法。当时,英国有一个叫博福特的人。他仔细观察了陆地和海上各种物体在不同风中的情况,积累了50年的经验,才在1805年把风分为13级。后来经过研究补充,把原来的解释解释得更清楚了,提高了各个风级的速度,这就成了现在预测风力的“行话”。有些地方,风级的内容被编成歌谣以供记忆:
零级无风炊烟;一级柔风烟微斜;二级微风的树叶响;三级微风摇曳枝头;4级大风沙尘;五级微风水波;六级强风摇树;七级风走难;八级大风的树枝折断;九级大风烟囱被毁;十级大风根拔;十一个风暴土地是罕见的;12级飓风有可怕的波浪。
风速是风每秒移动的距离,它的公式是“从一路到九,乘以二”。意思是:从1级到9级风,每级乘以2,就可以大致得出风速的最大值。比如一级风最大风速2m/s,二级风4m/s,三级风6m/s等等。不同级别的风之间也有过渡数字,比如一级风1 ~ 2m/s,二级风2 ~ 4m/s,三级风4 ~ 6m/s,等等。
事实上,在自然界中,风有时会超过12。比如强台风或龙卷风的中心风力可能远大于12量级,但12量级以上的大风比较少见,所以一般不指定量级。
便携式风速表
为了更准确地测风,人们经常使用便携式风速计在野外测风。
这种便携式风速计一般由传感部分和计数器组成。感应部分由安装在十字架上的三个空气杯(也有四个空气杯)组成,空气杯可以在轴承上自由旋转,空气杯由一个小框架保护。中心轴的下部与计数器连接,空气杯转动,也使计数器转动。所以计数器记录了空气杯的转数。一个计数器通常有两个或三个计数盘,大的指针指示个位数和十位数,两个小的计数盘上的指针分别指示百位数和个位数。仪器下部有一个开关(启动杆)。向上推可以使计数器与感应部分啮合,计数器开始工作。当启动杆被拉下时,计数器与传感部分分离,计数器停止工作。当仪器放置在高处,不方便直接用手启动时,可以用小绳子连接开关。观察时,可拉动绳子开合。便携式风速仪一般放置在周围开阔,没有高大障碍物的地方,身体是垂直的。观察前关闭开关,记下指针的指示。一两分钟后,打开开关,启动秒表记录时间。此时,观测者迅速离开风速计,站在仪器的下风处。启动仪器后近100秒,观测者迅速靠近仪器,在正100秒时关闭开关,记录秒指针指示。根据前后两次读数,计算出差值,表示观测时间内风速表指针的刻度数,并记录在记录表中。用这个差值除以观测时间,就可以得到风速表每秒的刻度数,取小数点后一位。然后根据每秒刻度数,从风速计检定证书中查出平均风速(单位:米/秒),取小数点后一位。
最好连续观察两次,取其平均值,以排除仪器本身和人为误差。
有些便携式风速计除了具有上面提到的风速计的结构性能外,还在轴上有一个风向标来指示风向,这种风速计称为风速计。