آیا بادسنج‌های صوتی می‌توانند پیش‌بینی‌های آب و هوا را بهبود بخشند؟

ما قرن‌هاست که با استفاده از بادسنج‌ها سرعت باد را اندازه‌گیری می‌کنیم، اما پیشرفت‌های اخیر امکان پیش‌بینی‌های آب و هوایی قابل اعتمادتر و دقیق‌تری را فراهم کرده است. بادسنج‌های صوتی در مقایسه با نسخه‌های سنتی، سرعت باد را سریع‌تر و دقیق‌تر اندازه‌گیری می‌کنند.
مراکز علوم جوی اغلب هنگام انجام اندازه‌گیری‌های معمول یا مطالعات دقیق برای کمک به پیش‌بینی دقیق آب و هوا برای مکان‌های مختلف از این دستگاه‌ها استفاده می‌کنند. شرایط محیطی خاص ممکن است اندازه‌گیری‌ها را محدود کند، اما می‌توان تنظیمات خاصی را برای غلبه بر این مشکلات انجام داد.
بادسنج‌ها در قرن پانزدهم میلادی پدیدار شدند و در سال‌های اخیر همچنان در حال بهبود و توسعه بوده‌اند. بادسنج‌های سنتی که اولین بار در اواسط قرن نوزدهم توسعه یافتند، از چیدمان دایره‌ای بادسنج‌های متصل به یک ثبت‌کننده داده استفاده می‌کنند. در دهه ۱۹۲۰، آنها به سه بادسنج تبدیل شدند که پاسخ سریع‌تر و سازگارتری را ارائه می‌دهند که به اندازه‌گیری تندبادها کمک می‌کند. بادسنج‌های صوتی اکنون گام بعدی در پیش‌بینی آب و هوا هستند و دقت و وضوح بیشتری را ارائه می‌دهند.
بادسنج‌های صوتی که در دهه ۱۹۷۰ توسعه یافتند، از امواج فراصوت برای اندازه‌گیری فوری سرعت باد استفاده می‌کنند و مشخص می‌کنند که آیا امواج صوتی که بین یک جفت حسگر حرکت می‌کنند، توسط باد شتاب می‌گیرند یا کند می‌شوند.
آنها اکنون به طور گسترده تجاری شده و در اهداف و مکان‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بادسنج‌های صوتی دوبعدی (سرعت و جهت باد) به طور گسترده در ایستگاه‌های هواشناسی، کشتیرانی، توربین‌های بادی، هوانوردی و حتی در وسط اقیانوس، شناور بر روی شناورهای هواشناسی استفاده می‌شوند.
بادسنج‌های صوتی می‌توانند اندازه‌گیری‌هایی با وضوح زمانی بسیار بالا، معمولاً از 20 هرتز تا 100 هرتز، انجام دهند که آنها را برای اندازه‌گیری تلاطم بسیار مناسب می‌کند. سرعت‌ها و وضوح‌ها در این محدوده‌ها امکان اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر را فراهم می‌کنند. بادسنج صوتی یکی از جدیدترین ابزارهای هواشناسی در ایستگاه‌های هواشناسی امروزی است و حتی از بادنما که جهت باد را اندازه‌گیری می‌کند، مهم‌تر است.
برخلاف نسخه‌های سنتی، یک بادسنج صوتی برای کار به هیچ قطعه متحرکی نیاز ندارد. آن‌ها زمان لازم برای طی شدن یک پالس صوتی بین دو حسگر را اندازه‌گیری می‌کنند. زمان با فاصله بین این حسگرها تعیین می‌شود، که در آن سرعت صوت به دما، فشار و آلاینده‌های هوا مانند آلودگی، نمک، گرد و غبار یا مه موجود در هوا بستگی دارد.
برای به دست آوردن اطلاعات سرعت هوا بین حسگرها، هر حسگر به طور متناوب به عنوان فرستنده و گیرنده عمل می‌کند، بنابراین پالس‌ها در هر دو جهت بین آنها منتقل می‌شوند.
سرعت پرواز بر اساس زمان پالس در هر جهت تعیین می‌شود؛ این دستگاه با قرار دادن سه جفت حسگر در سه محور مختلف، سرعت، جهت و زاویه باد را به صورت سه‌بعدی ثبت می‌کند.
مرکز علوم جوی شانزده بادسنج صوتی دارد که یکی از آنها قادر به کار با فرکانس ۱۰۰ هرتز، دو تای آنها قادر به کار با فرکانس ۵۰ هرتز و بقیه که عمدتاً قادر به کار با فرکانس ۲۰ هرتز هستند، برای اکثر عملیات به اندازه کافی سریع هستند.
دو دستگاه مجهز به سیستم گرمایش ضد یخ برای استفاده در شرایط یخبندان هستند. اکثر آنها ورودی آنالوگ دارند که به شما امکان می‌دهد حسگرهای اضافی مانند دما، رطوبت، فشار و گازهای کمیاب را اضافه کنید.
بادسنج‌های صوتی در پروژه‌هایی مانند NABMLEX برای اندازه‌گیری سرعت باد در ارتفاعات مختلف استفاده شده‌اند و Cityflux اندازه‌گیری‌های متفاوتی را در نقاط مختلف شهر انجام داده است.
تیم پروژه سیتی‌فلاکس، که آلودگی هوای شهری را مطالعه می‌کند، گفت: «ماهیت سیتی‌فلاکس مطالعه همزمان هر دو مشکل با اندازه‌گیری سرعت بادهای قوی در حذف ذرات معلق از شبکه‌ای از «دره‌های» خیابان‌های شهر است. هوای بالای آنها جایی است که ما در آن زندگی می‌کنیم و نفس می‌کشیم. مکانی که می‌تواند توسط باد از بین برود.»

بادسنج‌های صوتی جدیدترین پیشرفت عمده در اندازه‌گیری سرعت باد هستند که دقت پیش‌بینی‌های هواشناسی را بهبود می‌بخشند و در برابر شرایط نامساعد مانند باران شدید که می‌تواند برای ابزارهای سنتی مشکل ایجاد کند، مصون هستند.

داده‌های دقیق‌تر سرعت باد به ما کمک می‌کند تا شرایط آب و هوایی آینده را درک کنیم و برای زندگی و کار روزمره آماده شویم.