Da secoli misuriamo la velocità del vento con gli anemometri, ma i recenti progressi hanno reso possibile fornire previsioni meteorologiche più affidabili e precise. Gli anemometri sonici misurano la velocità del vento in modo più rapido e preciso rispetto ai modelli tradizionali.
I centri di scienze atmosferiche utilizzano spesso questi dispositivi per effettuare misurazioni di routine o studi dettagliati, al fine di elaborare previsioni meteorologiche accurate per diverse località. Alcune condizioni ambientali possono limitare le misurazioni, ma è possibile apportare alcune modifiche per superare questi problemi.
Gli anemometri apparvero nel XV secolo e hanno continuato a essere migliorati e sviluppati negli ultimi anni. Gli anemometri tradizionali, sviluppati per la prima volta a metà del XIX secolo, utilizzano una disposizione circolare di coppette collegate a un data logger. Negli anni '20, ne sono diventati tre, fornendo una risposta più rapida e coerente che aiuta a misurare le raffiche di vento. Gli anemometri sonici rappresentano ora il passo successivo nelle previsioni meteorologiche, offrendo maggiore accuratezza e risoluzione.
Gli anemometri sonici, sviluppati negli anni '70, utilizzano onde ultrasoniche per misurare istantaneamente la velocità del vento e determinare se le onde sonore che viaggiano tra una coppia di sensori vengono accelerate o rallentate dal vento.
Sono ormai ampiamente commercializzati e utilizzati per una varietà di scopi e luoghi. Gli anemometri sonici bidimensionali (velocità e direzione del vento) sono ampiamente utilizzati nelle stazioni meteorologiche, nel settore navale, nelle turbine eoliche, nell'aviazione e persino in mezzo all'oceano, galleggianti su boe meteorologiche.
Gli anemometri sonici possono effettuare misurazioni con una risoluzione temporale molto elevata, in genere da 20 Hz a 100 Hz, il che li rende adatti per le misurazioni della turbolenza. Velocità e risoluzioni in questi intervalli consentono misurazioni più accurate. L'anemometro sonico è uno degli strumenti meteorologici più recenti nelle stazioni meteorologiche odierne, ed è ancora più importante della banderuola, che misura la direzione del vento.
A differenza delle versioni tradizionali, un anemometro sonico non richiede parti mobili per funzionare. Misura il tempo impiegato da un impulso sonoro per viaggiare tra due sensori. Il tempo è determinato dalla distanza tra questi sensori, mentre la velocità del suono dipende da temperatura, pressione e contaminanti atmosferici come inquinamento, sale, polvere o nebbia.
Per ottenere informazioni sulla velocità dell'aria tra i sensori, ogni sensore funge alternativamente da trasmettitore e ricevitore, quindi gli impulsi vengono trasmessi tra loro in entrambe le direzioni.
La velocità di volo viene determinata in base al tempo di impulso in ciascuna direzione; cattura la velocità, la direzione e l'angolo del vento tridimensionale posizionando tre coppie di sensori su tre assi diversi.
Il Center for Atmospheric Sciences dispone di sedici anemometri sonici, uno dei quali è in grado di funzionare a 100 Hz, due dei quali sono in grado di funzionare a 50 Hz e i restanti, che sono per lo più in grado di funzionare a 20 Hz, sono sufficientemente veloci per la maggior parte delle operazioni.
Due strumenti sono dotati di riscaldamento antighiaccio per l'utilizzo in condizioni di ghiaccio. La maggior parte dispone di ingressi analogici, che consentono di aggiungere sensori aggiuntivi come temperatura, umidità, pressione e gas traccia.
Gli anemometri sonici sono stati utilizzati in progetti come NABMLEX per misurare la velocità del vento a diverse altezze, mentre Cityflux ha effettuato misurazioni diverse in diverse parti della città.
Il team del progetto CityFlux, che studia l'inquinamento atmosferico urbano, ha affermato: "L'essenza di CityFlux è studiare entrambi i problemi simultaneamente, misurando la velocità con cui i venti forti rimuovono il particolato da una rete di 'canyon' stradali cittadini. L'aria sopra di essi è dove viviamo e respiriamo. Un luogo che può essere spazzato via dal vento".
Gli anemometri sonici rappresentano l'ultima importante innovazione nella misurazione della velocità del vento, migliorando la precisione delle previsioni meteorologiche e rendendoli immuni a condizioni avverse, come forti piogge, che possono causare problemi con gli strumenti tradizionali.
Dati più precisi sulla velocità del vento ci aiutano a comprendere le condizioni meteorologiche future e a prepararci per la vita e il lavoro quotidiani.
Data di pubblicazione: 13-05-2024