Da secoli misuriamo la velocità del vento con gli anemometri, ma i recenti progressi hanno permesso di fornire previsioni meteorologiche più affidabili e precise. Gli anemometri sonici misurano la velocità del vento in modo rapido e accurato rispetto ai modelli tradizionali.
I centri di ricerca sull'atmosfera 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 delle modifiche per ovviare a questi problemi.
Gli anemometri sono comparsi nel XV secolo e da allora sono stati costantemente migliorati e sviluppati. Gli anemometri tradizionali, sviluppati per la prima volta a metà del XIX secolo, utilizzano una disposizione circolare di ventole collegate a un registratore di dati. Negli anni '20, il numero di ventole è stato ridotto a tre, fornendo una risposta più rapida e costante, utile per misurare le raffiche di vento. Gli anemometri sonici rappresentano oggi l'evoluzione delle previsioni meteorologiche, offrendo maggiore precisione 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.
Oggi sono ampiamente commercializzati e utilizzati per svariati scopi e in diverse località. Gli anemometri sonici bidimensionali (velocità e direzione del vento) sono ampiamente impiegati 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, tipicamente da 20 Hz a 100 Hz, il che li rende particolarmente 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 presenti oggi nelle stazioni meteorologiche ed è persino più importante della banderuola segnavento, che misura la direzione del vento.
A differenza dei modelli tradizionali, un anemometro sonico non necessita di parti in movimento per funzionare. Misura il tempo impiegato da un impulso sonoro per viaggiare tra due sensori. Il tempo è determinato dalla distanza tra i sensori, mentre la velocità del suono dipende dalla temperatura, dalla pressione e dalla presenza di agenti inquinanti nell'aria, come inquinamento, sale, polvere o nebbia.
Per ottenere informazioni sulla velocità dell'aria tra i sensori, ciascun sensore funge alternativamente da trasmettitore e ricevitore, in modo che gli impulsi vengano trasmessi tra di loro in entrambe le direzioni.
La velocità di volo viene determinata in base alla durata dell'impulso in ciascuna direzione; il sistema rileva la velocità, la direzione e l'angolo del vento in tre dimensioni posizionando tre coppie di sensori su tre assi diversi.
Il Centro per le Scienze dell'Atmosfera dispone di sedici anemometri sonici, uno dei quali è in grado di operare a 100 Hz, due a 50 Hz e i restanti, per lo più in grado di operare a 20 Hz, sono sufficientemente veloci per la maggior parte delle operazioni.
Due strumenti sono dotati di riscaldamento antigelo per l'utilizzo in condizioni di ghiaccio. La maggior parte dispone di ingressi analogici, che consentono di aggiungere sensori aggiuntivi come quelli di 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, e Cityflux ha effettuato diverse misurazioni in diverse zone della città.
Il team del progetto CityFlux, che studia l'inquinamento atmosferico urbano, ha dichiarato: "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 il luogo in cui 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 risultando immuni a condizioni avverse come le forti piogge, che possono causare problemi agli strumenti tradizionali.
Dati più precisi sulla velocità del vento ci aiutano a comprendere le condizioni meteorologiche future e a prepararci per la vita quotidiana e il lavoro.
Data di pubblicazione: 13 maggio 2024