Velocità e direzione del vento

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Velocità e direzione del vento

Velocità e direzione del vento

La misura del vento viene rilevata con appositi strumenti, descritti nel seguito del paragrafo, e dà origine ad una grandezza rappresentata graficamente come un vettore in uno spazio a tre dimensioni, le cui componenti si ottengono proiettando lo stesso vettore sui tre assi cartesiani (a). La velocità del vento è quindi composta da due componenti giacenti nel piano orizzontale (v_x e v_y) e da una componente lungo l'asse verticale (v_z, spesso indicato con il termine w).

Nella maggior parte dei casi si usa rappresentare la sola velocità orizzontale attraverso la proiezione del vettore tridimensionale sul piano orizzontale (b) e la si esprime mediante un valore di intensità del vento (lunghezza del vettore proiezione espressa in m/s) ed una direzione (-espressa in gradi sessagesimali).

La possibilità di misurare la velocità del vento come vettore tridimensionale dipende dalla strumentazione utilizzata, mentre la necessità di disporre di tale informazione è legata alle finalità per le quali vengono effettuate le misurazioni stesse.

Gli strumenti installati sono anemometri tradizionali, chiamati anche "pali anemometrici", in grado di misurare la velocità orizzontale del vento all'altezza alla quale è posto lo strumento. L'anemometro è uno strumento composto da due parti: l’anemometro vero e proprio per la misura dell’intensità, l’anemoscopio per la valutazione della direzione.

E' importante ricordare che quando si parla di direzione del vento ci si riferisce alla direzione di provenienza del vento e che il Nord geografico viene fatto coincidere con lo zero di direzione; di conseguenza, la direzione sarà pari a 90 gradi in caso di vento proveniente da Est, a 180 gradi per vento da Sud, a 270 gradi per vento da Ovest (il senso di rotazione per la misura in gradi della direzione è orario).

L’anemometro e l’anemoscopio sono generalmente posti alla sommità di un palo telescopico alto 10 metri; tale accorgimento evita che i valori misurati risentano in modo eccessivo dell'attrito del terreno. Al fine di ottenere una misurazione rappresentativa dei flussi atmosferici a scala locale, i sensori devono essere collocati lontano da ostacoli di altezza elevata (palazzi, alberi, ecc...), ad una distanza tale per cui le misure risultanti non vengano falsate dalla presenza di direzioni di provenienza del vento privilegiate rispetto ad altre.

Le misure tridimensionali di velocità del vento vengono eseguite con strumenti più complessi; fra questi è opportuno citare l'anemometro sonico, ormai spesso integrato nelle reti di monitoraggio della qualità dell'aria, ed il SODAR Doppler, meno diffuso ma importante per la conoscenza della circolazione anemologica in quota.

In breve, l'anemometro sonico consente di misurare, oltre alle componenti orizzontali, anche il valore della componente verticale della velocità del vento rilevata alla quota dello strumento e quindi di formulare ipotesi sui fenomeni turbolenti che si instaurano nei bassi strati dell'atmosfera. Il SODAR Doppler, invece, è in grado di rilevare un profilo verticale di vento. Le antenne acustiche di cui è dotato lo strumento emettono impulsi sonori in atmosfera; sfruttando lo spostamento Doppler fra le frequenze dei segnali emessi e quelli di ritorno, vengono determinate le tre componenti del vettore velocità del vento a quote diverse lungo un asse verticale. In questo modo è possibile indagare uno strato verticale di atmosfera il cui spessore varia con la tipologia dello strumento utilizzato e con le condizioni meteorologiche al momento della misura.

Anemometro sonico

È costituito da minimo 4 emettitori/ricevitori di impulsi ad ultrasuoni separati da una distanza fissa e nota. La velocità dell’impulso ad ultrasuoni (si muove alla velocità del suono!) che viene prodotto dagli emettitori va a sommarsi alla velocità del vento a cui è esposto lo strumento:

v_tot = v_suono + v_vento

che è esattamente la velocità che registra lo strumento come ricevitore.

L’orientazione degli emettitori/ricevitori è tale da poter individuare la direzione di provenienza del vento in base a quale di essi rileva per primo la presenza della velocità aggiuntiva dovuta al vento. In pratica la direzione è data dalla somma dei vettori rilevati, corrispondenti alle traiettorie percorse dagli impulsi da un emettitore/ricevitore all’altro.

I vantaggi dell’anemometro sonico sono che essendo fisso non si danneggia facilmente e non è soggetto all’usura dei componenti mobili come accade per l’anemometro a coppe non richiede quindi una manutenzione continua e periodica. Inoltre non subisce gli effetti di inerzia che fanno, ad esempio, continuare a muoversi le coppe o l’elica degli anemometri mobili anche dopo che il vento è cessato. Quest’ultimo aspetto rende gli anemometri mobili anche meno precisi perché perdono parte dell’energia del vento; misurano velocità max <4% e velocità medie >3% rispetto al valore reale.

Il difetto è che ha ancora dei costi molto elevati e il suo funzionamento non è garantito in condizioni di precipitazioni intense ed in presenza di fulmini.

Fonte: http://www.gpchironi.it/sitenew/attachments/022_Velocit%C3%A0%20e%20direzione%20del%20vento.doc

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