Herhangi bir profesyonel veya gelişmiş ev hava istasyonunun temel ve vazgeçilmez bir parçasını oluşturan bir meteorolojik alete anemometre denir.
500 yıldan daha uzun bir süre önce icadından bu yana temel tasarım pek değişmemiş olsa da, “mütevazı” ev hava istasyonundan ulusal meteoroloji kurumları tarafından kullanılan profesyonel sistemlere kadar hiçbir önemli meteoroloji istasyonu kurulumu tamamlanmamıştır.
Bu yazıda, bir anemometrenin ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve farklı türdeki enstrümanlara göz atacağız.
Anemometre Nedir?
Bir anemometre, rüzgar hızını (hava akış hızını) ölçmek için kullanılan bir meteorolojik araçtır .
Mevcut durumu ölçmek ve gelecekteki atmosfer koşullarını tahmin etmek için bir hava istasyonunun ayrılmaz bir parçasını oluşturur.
Leon Battista Alberti, 1450’de ilk anemometreyi geliştirdi. Onlardan bu yana, orijinal tasarım birkaç kez geliştirildi, ancak temel prensipler aynı kaldı.
Bugün, belirli ihtiyaçlara veya tercihlere uyacak birkaç farklı anemometre mevcuttur. Bir sonraki bölümde en önemli üç tip anemometre ve nasıl çalıştıklarını tartışacağız.
Anemometre Türleri ve Nasıl Çalışır?
Farklı şekil ve boyutlarda gelirler, ancak anemometreler üç tür cihaza daraltılabilir:
Kupa Anemometreleri
Kanatlı Anemometreler
Sıcak Telli Anemometreler
Her bir anemometre, her bir cihazın nasıl çalıştığını net bir şekilde anlamak için ayrı ayrı tanımlanacak ve incelenecektir.
Kupa Anemometreleri
Bir fincan anemometre, merkezi bir eksen etrafında dönen yatay kollar üzerinde 3-4 silindirik bardaktan oluşur. Eksen içinde fincanlar dönmeye başladığında dönmeye başlayan bir şafta bağlıdır ve onu tahrik eder.
Rüzgar hızı arttıkça, fincanlar daha hızlı döner, bu da şaftın daha hızlı dönmesine neden olur. Rüzgar hızını hesaplamak için kullanılan ve ardından kalibre edilmiş bir analog veya dijital rüzgar hızı ölçerde görüntülenen dönüş sayısı sayılır.
En doğru okumalar için, açık bir alanda yerden yaklaşık 10 metre (32,8 fit) yükseklikte bir bardak anemometresi kurulmalıdır . Hava akışını etkileyecek büyük nesnelerin yakınına yerleştirmek yanlış okumalara neden olabilir.
Kanatlı Anemometreler
Pervane veya yel değirmeni anemometresi olarak da bilinen pervane anemometreleri, döndürmek için rüzgar hızından da yararlanır. Kupa anemometrelerinin aksine, döndürmek için bıçaklar kullanırlar ve aynı zamanda yatay olarak monte edilirler (dikey olarak monte edilmiş fincan anemometrelerinin aksine).
Kanatlara bağlanan şaft da hava akışına paralel olarak yatay konumda monte edilmiştir. Kupa anemometresi gibi, dönen kanatlar şaftın dönmesini sağlar ve rüzgar hızını hesaplamak için dönüş sayısı sayılır.
Bir kanatlı anemometrenin kanatları bir uçak pervanesi şeklindedir (dolayısıyla pervane benzetmesi) ve aynı şekilde rüzgar hareketine tepki verir. Doğru çalışması ve doğru ölçümler yapabilmesi için yatay olarak monte edilmesi gerekliliğinin nedeni budur.
En önemlisi, doğru okumalar yapmak için kanatların doğrudan rüzgara doğru bakması gerekir. Bu konumlandırmayı sağlamak için, anemometrenin gövdesi, kanatların zıt tarafına sabitlenmiş bir kanat ile bir eksen üzerinde serbestçe döner. Kanat, bedeni dönmeye ve rüzgara bakmaya zorlar.
Kanatlı anemometrelerin birçok avantajı vardır ve sonuç olarak popülaritesi artmıştır. Bazı faydalar arasında açık havada ve kapalı alanda kullanılabilme özelliği bulunur. Ayrıca kompakt olabilirler ve elde taşınan cihazlarda kullanılabilirler ve rüzgar hızının yanı sıra diğer atmosferik parametreleri de ölçebilirler.
Mekanik cihazlar olan çanak ve kanatlı anemometrelerin aksine, bir sıcak telli anemometre (sabit akım anemometreleri olarak da bilinir) rüzgar hızını ölçmek ve hesaplamak için elektrik ve ısı kullanır.
Havada asılı ince bir teli ısıtmak için elektrik kullanır. Rüzgar teli soğuturken, rüzgar hızını hesaplamak için soğuma hızı ölçülür.
Rüzgar hızını hesaplamak için bu yöntemi kullanmak mümkündür, çünkü bir metalin sıcaklığı, elektriği iletme kabiliyetini (direncini) doğrudan etkiler. Sıcak bir metalin yüksek bir direnci vardır ve çok daha az dirençli bir soğuk metal kadar elektrik akımı da iletmez.
Isınan tel üzerinden hava geçerken soğumaya başladıkça direnç de azalmaya başlar. Teldeki direncin düştüğü hız ölçülerek rüzgar hızı hesaplanabilir.
Sıcak telli anemometrelerin başka faydaları da vardır. Meteoroloji alanından daha fazla uygulamada kullanılabilirler. Borulardaki gaz akışını ölçmek için kullanılabilirler ve ayrıca bir sıvının akış oranını ölçmek için sıvılarda da kullanılabilirler.
Sıcak telli anemometreler küçük değişikliklere karşı çok hassas olduklarından, özellikle çok düşük rüzgar hızlarını ölçmede doğrudurlar. Bu yetenek, onları en ufak bir hava hareketinin önemli olduğu ortamlarda kullanım için önemli kılar.
Üç tip anemometre, meteorolojide en alakalı rüzgar ölçüm cihazları olarak kabul edilebilir. Yine de var olan tek anemometre onlar değildir.
Lazer Doppler anemometreleri, adından da anlaşılacağı gibi lazer kullanır. Ultrasonik anemometreler ses dalgalarını kullanır. Ve yüksek rüzgar hızlarını ölçmek için plaka anemometreler kullanılır.
Yukarıda bahsedilen örnekler, daha geniş bir anemometre yelpazesinin sadece birkaç örneğidir.
