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風力等級
來源:互聯網

風力等級(英文名:Wind scale,簡稱:風級),是風強度的一種表示方法,指風吹到物體上所表現出的力量大小。國際上通用的風力等級是蒲福風力等級。

天寶時,太史令李淳風在所著的《乙巳占》一書中將風力分為八個等級,加上“無風”“和風”兩級,可合十級。這是世界上最早的風力等級。1805年,英國人蒲福根據風對海面的影響將風力分為13級(0到12級),人稱“蒲福風力等級”,但此時蒲福風力等級沒有確定對應的風速大小。1830年,英國皇家海軍開始以蒲福風力等級為記錄標準。19世紀50年代起,一般航海也開始使用蒲福風力等級。蒲福風力等級最開始時只運用于海上,經改良后也可用于陸地,并慢慢使用專門的風速測量儀器測量風速。1923年,隨著風速測量儀器標準化,蒲福風力等級也略為修改以方便氣象學使用。20世紀50年代,測風儀器的發展使人們發現自然界的風力實際可以大大超過12級,于是就把風力劃分擴展到17級,即總共18個等級。2001年,中國氣象局發布《臺風業務和服務規定》,以蒲福風力等級將12級以上臺風補充到17級,由此將風力等級擴展到18個等級。根據中國2012年6月發布的《風力等級》國家標準,依據標準氣象觀測場10米高度處的風速大小,將風力等級依次劃分為18個等級,表達風速的常用單位有三個,分別為海里/小時、米/秒、公里/小時,中國臺風預報時常用單位為米/秒。風力等級可使用輕便風速表、轉杯風速表等儀器測量。

蒲福風力等級是國際通用的風力評估體系,其擴展等級為極端天氣提供了更精確的描述標準,廣泛應用于航海和氣象行業。IEC風力等級則適用于風電行業。此外,風力等級在臺風監測方面也尤為重要。1973年9月14日,中國瓊海市縣遭遇了新中國成立以來的一次最大超強臺風。該縣嘉積鎮等多地幾乎被徹底摧毀,死傷人數達6000多人。據悉,該次臺風中心附近最大風力為73米/秒,已超過17級的最高標準。

定義

風力等級是根據風對地面(或海面)物體影響程度而定出的等級,具體按照風速大小來劃分。風速是指氣流在單位時間內移動的距離,風的前進速度,用米/秒或千米/小時表示。相鄰兩地間的氣壓差愈大,空氣流動越快,風速越大,風的力量自然也就大。所以通常都是以風力來表示風的大小。國際采用的風力等級最初由英國人蒲福于1805年擬定,故稱為“蒲福風力等級”,從靜風到颶風分為13級。20世紀50年代,測風儀器的發展使人們發現自然界的風力實際可以大大超過13級,于是就把風力劃分擴展到18個等級。

歷史沿革

早期

中國唐朝時期,太史令李淳風在他所著的《乙巳占中將風力分為八個“無風”“和風”兩個級,可合十級。這是世界上最早的風力等級。

蒲福風力等級

1805年,英國皇家海軍大將蒲福根據風對海面引起現象的觀察,將風力分為13級(0到12級),稱為“蒲福風力等級”。此時,他并沒有確定風力等級對應的風速大小。

演進

1830年,英國皇家海軍開始以蒲福風力等級為記錄標準。19世紀50年代起,一般航海也開始使用蒲福風力等級。蒲福風力等級最開始時只運用于海上,根據各種風對于滿帆戰艦所產生的風帆推進效應而定;經改良后也可用于陸地,主要根據風對炊煙、沙塵、地面物體等的影響程度而定出風力等級。后來蒲福風力等級慢慢使用專門的風速測量儀器(例如風杯式風速計)測量風速。1923年,隨著風速測量儀器標準化,蒲福風力等級也略為修改以方便氣象學使用。

20世紀50年代,測風儀器的發展使人們發現自然界的風力實際可以大大超過12級,于是就把風力劃分擴展到17級,即總共18個等級。中國氣象局于2001年下發《臺風業務和服務規定》,以蒲福風力等級將12級以上臺風補充到17級。13級為37.0-41.4米/秒;14級為41.5-46.1米/秒;15級為46.2-50.9米/秒;16級為51.0-56.0米/秒;17級為56.1-61.2米/秒,由此將風力等級擴展到18個等級。2012年6月,中國發布《風力等級》國家標準,依據標準氣象觀測場10米高度處的風速大小,將風力等級依次劃分為18個等級。不過,世界氣象組織航海氣象服務手冊采用的分級還是0至12級,擴展的13至17級并非建議分級。

分類和分級

蒲福風力等級

1805年,英國皇家海軍大將蒲福根據風對海面引起現象的觀察,將風力分為13級(0到12級),也稱為“蒲福風力等級”。20世紀50年代,測風儀器的發展使人們發現自然界的風力實際可以大大超過12級,于是就把風力劃分擴展到17級,即總共18個等級。

IEC風力等級

蒲福風力等級多用于航海和氣象學,在風電行業中使用的更多的是用于對某個地點風力進行表述的分級方式:IEC風力等級。需要注意的是,IEC風力等級與蒲氏風力等級的表達方式正好相反:級別越高,風力越弱,這種分級表示的是一個地區風力資源的潛能,將某一地區一段時間內的風力進行平均,給出折算后的多個風速(m/s)評估值,用于衡量該地區的風力資源儲藏量的大小。

中國標準分級

2001年,中國氣象局下發《臺風業務和服務規定》,以蒲福風力等級將12級以上臺風補充到17級。根據中國2012年6月發布的《風力等級》國家標準,依據標準氣象觀測場10米高度處的風速大小,將風力等級依次劃分為18個等級,表達風速的常用單位有三個,分別為海里/小時、米/秒、公里/小時。中國臺風預報時常用單位為米/秒。

風力等級的測量

風力等級的測量要在空氣不受任何障礙物影響的地方進行,以風速大小來劃分。其中,風速的常用單位有三個,分別為海里/小時、米/秒、公里/小時,中國臺風預報時常用單位為米/秒。

輕便風速表

輕便風速表是測定風向和一分鐘內平均風速的儀器。這種儀器體積較小,攜帶方便,使用方法也很簡單,適用于農田小氣候觀測和野外考察用。

輕便風速表一般由風向、風速、手柄三部分構成。它既可以手持觀測,也可以安置在固定地點使用,其高度根據需要而定。觀測前,要先將儀器的三部分連接好。待風杯轉動半分鐘后,用手指按風速表的啟動開關(馬上放開),使風杯與風速表接通,表上的紅色時間小指針開始走動,同時風速指針也隨著風杯的轉動而走動,一分鐘后,時間指針自動停止計時,此時風速指針所示數值稱為指示風速。用指示風速在“風速檢定曲線圖”上即可查出實際風速。輕便風速表在使用120小時后,需要重新檢定。

轉杯風速表

轉杯風速表是農業氣象觀測中最經常使用的測風儀器,它可以測定任意時間內的平均風速。

轉杯風速表的感應部分是由固定在水平橫架上的風杯組成。風吹到風杯上時產生旋轉力矩,風杯便繞軸旋轉。風速愈大,風杯轉速愈大。用風杯轉動的圈數的多少表示風的行程。觀測時,選擇空曠的地方,安裝好氣候測桿,拉三根纖繩固定好測桿。首先檢查計數器的啟動開關,使計數器處于停止計數狀態,按順序讀出轉杯風速表的計數器上的初讀數,并記錄;然后打開風速表的啟動開關,并按下秒表開始計時;經過一段時間(所需觀測時間)后,關上風速表的啟動開關,并按下秒表停止計時;讀取風速表的計數器上的終讀數和秒表上的時間;用終讀數減初讀數得到差數(此差數表示風速表指針在觀測時間內所走的刻度數),將差數記入記錄表內,再除以時間(以秒為單位計算),可得出分劃·秒-1,取一位小數。最后在儀器附帶的鑒定證上,將“分劃·秒?1”換算成米·秒?1,即為觀測時間內的平均風速。

風速風向儀

風速風向儀是專為各種大型機械設備研制開發的大型智能風速傳感報警設備,其內部采用了先進的微處理器作為控制核心,外圍采用了先進的數字通訊技術。

風速風向儀按下底部電源開關后,儀器初始化,隨即顯示風速及風級數據。進行風速及風級的測量時,儀器左側顯示的兩位數據為風級(單位為級),右側顯示的三位數據為風速(單位為m/s),風級顯示精度為級,風速顯示精度為0.1m/s。

風速儀

風速儀又稱風速風級報警器,可用于安裝在露天工作的起重機上。

風速儀由風杯帶動測速發電機測量風速。風速儀有多種結構組成,其中包括由三杯式風速傳感器或平板風標式風向傳感器組成的類型;還有由螺旋槳和舵翼構成小飛機形狀的類型,這種類型集成了風速和風向傳感器于一體;另外,也有采用國際通用的電位器作為風向敏感元件的風速儀。按中國《起重機械安全規程》規定,當風力大于6級時風速儀能發出報警信號,并能顯示瞬時風速風級。沿海工作的起重機一般設定在七級發出報警信號。

風力等級/風速換算

日常生活中,可以根據需要方便地將風力等級換算成所對應的風速,也就是單位時間內空氣流動的距離,用m/s表示。其換算口訣為:二是二來一是一,三級三上加個一;四到九級不難算,級數減二乘個三;十到十二不多見,牢記十級就好辦;十級風速二十七,每加四來多一級。

具體為:一級風的風速等于1m/s,二級風的風速等于2m/s;三級風的風級上加1,其風速等于4m/s;四到九級在在級數上減去2再乘3就得到相應級別的風速;十至十二級的風速算法是一樣的,十級風速是27m/s,在此基礎上加4得十一級風速為31m/s,再加4得十二級風速為35m/s。

應用

蒲福風力等級是國際通用的風力評估體系,其擴展等級為極端天氣提供了更精確的描述標準。其廣泛應用于航海和氣象行業。IEC風力等級則更適用于風電行業。此外,風力等級在臺風監測方面也尤為重要。臺風,專業上稱熱帶氣旋,按其中心附近的2分鐘平均最大風力區分為熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴、臺風、強臺風和超強臺風(如下表所示)。加強臺風的監測和預報,利用氣象衛星資料,可以確定臺風中心的位置,估計臺風強度,監測臺風移動方向和速度,以及狂風暴雨出現的地區等,對防止和減輕臺風災害起著關鍵作用。

重要事件

18級特強臺風

1973年9月14日,中國瓊海市縣遭遇了新中國成立以來的一次最大超強臺風。該縣嘉積鎮等多地幾乎被徹底摧毀,死傷人數達6000多人。據悉,該次臺風中心附近最大風力為73米/秒,已超過17級的最高標準,達到18級,這也是國際航海界關于特大臺風的普遍說法。

北京發布大風橙色預警

2025年4月10日,北京發布近十年首個全市大風橙色預警。據預計,11日17時,北京延慶、昌平區門頭溝區房山區開始出現大風天氣,20時前后影響城區,夜間陣風逐漸增大至8、9級,12日06時至22時為風力最強時段,全市平均風可達6級,平原地區陣風9~11級,延慶、昌平、門頭溝、房山、懷柔、平谷、密云等區的部分地區陣風11~13級,山區局地陣風可達13級以上,并伴有沙塵和強降溫天氣。

相關文化

參考資料 >

標準號:GB/T 28591-2012.國家標準全文公開系統.2025-04-10

李淳風.計量測試學會.2025-04-10

古代科技名人:李淳風、郭守敬、徐光啟|文物中的科學.百家號.2025-04-11

每日科技名詞|風級.微信公眾平臺.2025-04-10

風力等級劃分.國家減災網.2025-04-10

回顧海南最強臺風7314:一場毫無預兆的災難.新浪網.2025-04-10

近十年首個全市大風橙色預警!北京此輪大風有多強?.百家號.2025-04-10

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