Handboek waarnemen -  Wind
 
Wind is de horizontale verplaatsing van lucht. De belangrijkste oorzaak van deze luchtverplaatsing is verschil in luchtdruk. Het luchtdrukverschil per afstand is de luchtdrukgradient. Naarmate deze gradiënt groter is, des te groter en krachtiger zal de luchtverplaatsing zijn. De ligging van gebieden met hogere luchtdruk ten opzichte van de gebieden met lagere druk is in belangrijke mate bepalend voor de richting van de luchtverplaatsing.

De windparameters die in de meteorologie en klimatologie een rol spelen zijn:
- windsnelheid (windspeed)
- windrichting (winddirection)
- windstoot of vlaag (windgust)

Eenheden

a)  De erkende eenheden volgens SI zijn:
- windsnelheid:m/s
- windrichting: booggraden
- windvlaag: m/s

b) niet-erkende eenheid volgens zijn:
In de operationele meteorologie en met name in de luchtvaartmeteorologie is de gebruikelijke eenheid voor windsnelheid en -vlaag nog steeds:
knopen (Eng:knots, kortweg: kts).
1 knoop = 1 zeemijl per uur = 1852 m / 3600 s = 0.514444 m/s.

Variabelen

De volgende variabelen worden onderscheiden:
a) windsnelheid:

De windsnelheid is de horizontale snelheid van (een) lucht(deeltje) in m/s.
b) gemiddelde windsnelheid:

De gemiddelde windsnelheid betreft het gemiddelde van de horizontale snelheid van de op een bepaald geografisch punt passerende luchtdeeltjes
gedurende een vooraf gedefinieerd tijdvak, bijvoorbeeld 10 minuten. Operationeel komt dit neer op het rekenkundig gemiddelde van alle in het betreffende tijdvak geregistreerde 3"gemiddelden.
c) momentane windsnelheid:

De momentane windsnelheid is de actuele windsnelheid in m/s. Feitelijk betreft het de gemiddelde windsnelheid van de afgelopen 3 seconden.
d) maximale windstoot of vlaag (Eng: gust):

Bedoeld wordt de maximale windsnelheid in een bepaald tijdvak. Operationeel betreft het de hoogst geregistreerde 3" gemiddelde waarde in een gedefinieerd tijdvak,  bijvoorbeeld 10 minuten.
e) windrichting:

De windrichting op een bepaald geografisch punt is de horizontale verplaatsingsrichting van een luchtdeeltje. In de meteorologische conventie wordt de windrichting gedefinieerd als de richting van waaruit de wind waait (ic de richting waarnaar men kijkt als men met het gezicht in de wind staat).
De richting wordt bepaald door de hoek ten opzichte van de positieve (y-)as. In het assenstelsel is de y-as gericht op het ware geografische noorden (in de luchtvaartmeteorologie is deze as gericht op het aardmagnetische noorden). Het positieve deel van de loodrecht op de y-as staande x-as is gericht op het oosten. De hoek varieert van 0 tot en met 360 booggraden gerekend vanaf de positieve y-as en met de wijzers van de klok mee.

Voorbeeld:

In de meteorologische conventie is een zuid-westelijke wind een wind die uit het zuidwesten waait en equivalent is met een windrichting van 225 booggraden (225° ).
 
f) windvector en vectorcomponenten:
De vector van de wind geeft aan de richting waar de wind naartoe waait en is dus precies het tegenovergestelde van de meteorologische windrichting. De windvector wordt bepaald door de grootte van de horizontale windsnelheid en de tegenovergestelde meteorologische windrichting.
De vectorcomponenten zijn de projecties van de windvector op respectievelijk de x-as en de y-as:
resp u-component en v-component; zie plaatje.

g) gemiddelde windrichting:

Volgens internationale afspraak is de gemiddelde windrichting gebaseerd op de middeling van de onderhavige windrichtingen, waarbij alle corresponderende vectoren als eenheidsvector worden beschouwd. Dat wil zeggen dat bij de bepaling van de gemiddelde windrichting de per vector corresponderende windsnelheid buiten beschouwing wordt gelaten. In casu worden van alle in het
 
 
 betreffende tijdvak geregistreerde winden de gemiddelden van respectievelijk de u-componenten en de v-componenten van de eenheidsvector berekend. De gemiddelde vector wordt vervolgens samengesteld uit de gemiddelde u-component en de gemiddelde v-component. De gemiddelde (meteorologische) windrichting is dan de tegenovergestelde richting van de vector.
 
Instrumenten en techniek 
 
Sedert omstreeks 1960 gebruikt het knmi op vrijwel alle weerstations windsnelheidsmeters van het type cupanemometer. Dit instrument ziet eruit
als een drietal halve bollen op een verticale as. De wind blaast in de holte van deze bollen en doet zo de as rondtollen. In het mechaniek is een sensor ingebouwd die bij iedere omwenteling reageert op een signaal vanuit de ronddraai en de as. De registratie van de omloopsnelheid, die vrijwel evenredig is met de heersende wind snelheid, geschiedt met behulp van pulsentelling. Het aantal pulsen per tijdseenheid (bijvoorbeeld seconde)
wordt geteld en hieruit wordt de draaisnelheid afgeleid.

De registratie van de windrichting gebeurt met behulp van een windvaan. In feite is dit een tamelijk onbuigzaam metalen plaatje op een
ronddraaiende as. De windkracht beweegt de vaan in een richting die dezelfde is als de richting van de wind. De stand van de as kan inwendig geregistreerd worden. Indien het noorden op 0 (graden) is gecalibreerd kan uit de asstand de windrichtingshoek worden afgeleid 
 
Meetbereik: 0,5 - 50 m/s,  Resolutie: 0,1 m/s
Nauwkeurigheid: ±0,5 m/s,  Meetfrequentie: 1 Hz  
 
Meetbereik: 360 booggraden (bij windsnelheid = 2m/s),  Resolutie: 1 booggraden
Nauwkeurigheid: ±3 booggraden (bij windsnelheid = 2m/s),  Meetfrequentie: 1 Hz 
 
Back-up instrument windsnelheid
Op bemande stations waar slechts één enkel operationeel standaard meetinstrument tbv de windsnelheid aanwezig is, is voor het geval dit instrument buiten gebruik is ook een back-up instrument aanwezig (handanemometer). Het gebruik is uitsluitend voor lokale doeleinden

Opstellingseisen en omgevingscondities

De sensoren voor de meting van windrichting en windsnelheid worden gemonteerd op een stabiele metalen of kunststof mast.
De hoogte van de sensoren is 10 m. boven (in principe: vlak) terrein.
 
Condities m.b.t. omgeving en meetlocatie/representativiteit waarnemingen
a) omgeving en meetlokatie
    De ruwheid zal in alle richtingen < 0.5m. moeten zijn. Deze conditie impliceert een
    beschuttingsfactor kleiner moet zij dan 1.2 (minder dan 20% reductie gemiddelde
    windsnelheid). De afstand van de windmast tot nabije obstakels is ten minste 10 x de hoogte
    van het obstakel, toch heeft het bij voorkeur een afstand van ten minste 20 maal de
    obstakelhoogte (geldt voor alle obstakels). Het terrein in de directe omgeving van de windmast
    (straal = 100 meter rond meetlocatie) is vlak grasland, of wateroppervlak.

b) representativiteit waarnemingen
    De locatie van de windmast is zodanig dat een windwaarneming kan plaatsvinden (inclusief
    eventuele herleiding met een beschuttingsfactor) die representatief is voor een gebied met
    een straal van 30 km rond de meetlocatie. De dichtheid van het windmeetnet volgt mede uit
    de mate van representativiteit.

c) specifieke condities mbt omgeving en meetlokatie op vliegveld. Op een luchthaven zal de
    windwaarneming tevens representatief (moeten) zijn voor de windsituatie op de (nabijgelegen)
    start c.q. landingsbaan, in het bijzonder voor de nabije touch down zone.

Ten einde e.e.a. zo goed mogelijk te realiseren, zijn de volgende maatregelen getroffen:
- Een 10 meter metalen windmast is op 190 meter afstand van het hart van de baan geplaatst.
  Dichterbij de baan is onmogelijk omdat een metalen mast niet door het zogeheten obstakelvlak
  mag prikken. {het obstakelvlak is een vlak vanaf 120 meter van het hart van de baan met een
  hellingshoek van 1 : 7}

- In het geval van een zogeheten frangible kunststofmast met sensorhoogte 10 meter, kan de
  mast op 115 meter van het hart van de baan staan. Dichterbij is niet mogelijk gelet op de
  vleugelwijdte vantoestellen en storing van het windgedrag door passerende vliegtuigen.
 
Meetmast  
 
- In het geval van een zogeheten frangible kunststofmast met sensorhoogte 10 meter, kan de mast op 115 meter van het hart van de baan staan.
  Dichterbij is niet mogelijk gelet op de vleugelwijdte vantoestellen en storing van het windgedrag door passerende vliegtuigen.

- De meethoogte windsnelheid en -richting is bij voorkeur 10 meter doch minimaal 6 meter boven vlak terrein.

- De windmast is op ten minste 120 meter van het hart van een taxi- of rijbaan geplaatst in verband met de ad hoc beïnvloeding van het windgedrag
  door stilstaande of rijdende vliegtuigen.

- De windmast zal op een afstand van ten minste 50 meter doch bij voorkeur ten minste 100 meter achter de nabije Glide Path antennemast van
  het Instrumental Landing System geplaatst (moeten) zijn. De mast is een open constructie van ca. 1 meter breed en ca 9 meter hoog.
  Bij plaatsing achter de Instrumental Landing System mast zal verstoring van de windmeting alleen optreden bij windrichtingen waarbij baan gebruik
  in principe niet opportuun is. Voorts zijn turbulenties in de luchtstroom als gevolg van het passeren van een smal, poreus obstakel zoals een mast
  op een afstand van 30 x de obstakelbreedte vrijwel uitgedoofd en is het windprofiel op deze afstand weer vrijwel identiek aan het profiel voor het
  obstakel. Op 50 meter van een mast wordt in principe dus al ongestoorde wind gemeten.

- Plaatsing van de windmast voor de mast is alleen mogelijk indien de afstand ten minste 100 meter is, in verband met de mogelijke verstoring van
  het signaal door de windmast. Bovendien kunnen onderhouds- of inspectiewerkzaamheden aan de windmast in deze situatie uitsluitend plaats
  vinden indien de baan en dus ook de Glide Path antenne niet in gebruik is.
 
Bron: KNMI handboek waarnemen