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Vento

O que é o vento?

Na meteorologia, o vento é um movimento direcional do ar na atmosfera terrestre. A velocidade do vento e a direção do vento são medidas, as quais são dadas nas seguintes unidades:

Velocidade:

  • Metro por segundo (m/s) é a unidade do SI para velocidade
  • Quilómetros por hora (km/h) é a unidade do sistema métrico
  • Milhas por hora (mph) é a unidade usada nos EUA e no Reino Unido

Direção:

  • Grau(°). Decisivo para a especificação da direção do vento é a direção a partir da qual o vento sopra. O vento sul sopra do sul para o norte (direção do vento = 180°)

Como é medido o vento?

Como o vento tem uma massa, ele pode mover objetos, dos quais alguns dos instrumentos de medição para medição de vento (anemómetro) têm vantagem. A velocidade do vento pode assim ser determinada pela velocidade de uma hélice. Alternativamente, diferentes dispositivos de medição medem a velocidade do vento pela reflexão ou velocidade das ondas (som, luz) (veja métodos de medição).

Os valores por hora da velocidade são médias de intervalos de 6 a 10 minutos. Esses intervalos de 10 minutos consistem em 4 medições por segundo, que são agregadas a 10 minutos. As velocidades máxima e mínima são derivadas de intervalos de 3 segundos, consistindo em 12 medições individuais.

A direção pode ser determinada, por exemplo, por um cata-vento, que produz um valor medido a cada segundo. Estes valores também têm uma média de 10 minutos e, em seguida, agregados a valores por hora.

Figure 1: Weather station in La Brévine, Switzerland

Como deve ser instalado um anemómetro?

Um anemómetro deve ser instalado numa superfície plana (grama cortada de maneira ideal) e dez metros acima do solo, de acordo com os padrões da OMM. Nenhum obstáculo (árvores, edifícios) que afete a circulação de ar é permitido estar por perto. A distância de um obstáculo maior até o medidor deve ser pelo menos 4 vezes a altura do objeto.

A velocidade do vento e a direção do vento mudam com o aumento da altitude sobre o solo. Portanto, os mastros meteorológicos costumam ter sensores de vento instalados em diferentes altitudes (2m, 10m, 80m, etc.).

Quais instrumentos de medição são usados?

Figure 2: Cup anemometer with <a href="http://www.peetbros.com/shop/custom.aspx?recid=14">wind vane</a>

Os serviços meteorológicos nacionais geralmente usam um dos dois dispositivos a seguir para medir a velocidade e direção do vento:

  • Um anemómetro de copo com cata-vento (Figura 2)
  • Um anemómetro sónico que mede a velocidade e a direção do vento (Figura 3)

Quais outros métodos de medição estão disponíveis?

Um anemómetro de copo ou hélice mede a velocidade do vento usando a velocidade circular da unidade. Isso inclui um cata-vento, que mede a direção do vento. Estes dispositivos são os mais comuns e frequentemente vistos em edifícios privados. Suas medidas são relativamente precisas, mas têm a desvantagem de poderem ser bloqueadas pela poeira ou no mar pelo sal.

Figure 3: Ultrasonic anemometer

Outros anemómetros (SODAR / LIDAR) fazem suas medições usando o desvio de frequência Doppler. Esse assim chamado efeito Doppler funciona da seguinte maneira: Se as ondas de som / luz atingirem uma partícula no ar que se move em direção ao medidor, a onda refletida terá uma frequência maior que o sinal de saída. Com a ajuda deste desvio de frequência, a direção e velocidade do vento podem ser calculadas e, assim, medidas. Estes instrumentos de medição têm a vantagem de poder criar uma imagem 3D das correntes de ar até 200m de altura. Isso é especialmente útil ao avaliar locais de parques eólicos. No entanto, os instrumentos com a chuva (chuva, neve, etc.) funcionam apenas limitados, uma vez que também refletem as ondas.

O anemómetro sónico mede o tempo que decorre entre a transmissão e a receção do sinal entre dois recetores. Se o sinal tiver vento de cauda, ele chegará mais rápido que a velocidade do som, se tiver vento de proa, será mais lento. Como um ciclo de medição deste dispositivo leva apenas cerca de 5 ms, podem ser realizados até 200 ciclos de medição por segundo. Isso permite medir micro-circulações. Mas este instrumento não é confiável quando há precipitação.

Para velocidades de vento muito altas, há também anemómetros de pressão "pitot" (tubos de Pitot). Estes medem a diferença de pressão entre o ar que entra e a pressão normal.

Dificuldades de medição de vento

O maior problema com o vento é que todo pequeno objeto causa turbulência. Até mesmo uma linha de energia é suficiente para agitar o vento por uma certa distância. Como os sensores de vento geralmente precisam de um vento regular e constante para fornecer medições precisas, a turbulência não é desejável. Por isso, é ainda mais importante que a medição do vento seja colocada num local onde não haja obstáculos.

No caso de anemómetros de hélice ou copo, há também o problema de contaminação ou bloqueio por poeira ou perto do mar por sal. Portanto, eles devem ser controlados em intervalos regulares. Além disso, esses dispositivos têm um certo atraso em fortes rajadas de vento, uma vez que os copos precisam primeiro acelerar e a velocidade da hélice não muda imediatamente. O maior problema é o excesso de velocidade após uma rajada de vento, devido ao facto de que os dispositivos são criados com o mínimo de fricção possível (para uma aceleração rápida), a redução da velocidade da hélice é retardada ainda mais com a diminuição da velocidade do vento.

Quantas estações de medição existem?

Na Suíça existem 155 estações de medição oficiais da MeteoSwiss que medem a velocidade e direção do vento. No entanto, isso não é suficiente para uma rede de medição nacional, que representa a Suíça, já que há um grande obstáculo para as correntes de vento na Suíça com os Alpes. Além disso, existem muitos pequenos vales, cada um representando diferentes sistemas de vento micro-climáticos.

Segundo a OMM, existem cerca de 14.000 estações meteorológicas em todo o mundo, atualizadas diariamente. Um mapa de como essas estações meteorológicas são distribuídas pode ser encontrado na página da Temperatura. No entanto, o site www.windfinder.com afirma ter mais de 20.400 estações numa rede.