|
|
|
| Benaming van de grootheid |
| Algemene benaming: wind. |
| Internationale aanduiding: surface wind |
| |
| Definitie: omschrijving van het begrip |
| |
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 belang rijke 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 SI |
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 |
| |
| Beschrijving van de variabelen |
| |
| De volgende variabelen worden onderscheiden: |
| |
| - windsnelheid: |
| De windsnelheid is de horizontale snelheid van luchtdeeltje in m/s. |
| |
| - 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-seconde gemiddelden.de 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-seconde gemiddelden. |
| |
| - momentane windsnelheid: |
| De momentane windsnelheid is de actuele windsnelheid in m/s. Feitelijk betreft het de gemiddelde windsnelheid van de afgelopen 3 seconden. |
| |
| - maximale windstoot of vlaag (Eng: gust): |
Bedoeld wordt de maximale windsnelheid in een bepaald tijdvak. Operationeel betreft het de hoogst geregistreerde 3-seconde gemiddelde
waarde in een gedefinieerd tijdvak, bijvoorbeeld 10 minuten. |
| |
| - 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 (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° ). |
| |
| - windvector en vectorcomponenten: |
De vector van de wind geeft aan de richting waar de wind naartoe waait en is dus precies het tegen-
overgestelde 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. |
| |
| - 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 |
| Door de wmo is als operationeel gebied voor de waarnemingen windsnelheid en richting gegeven: |
| |
| - gemiddelde windsnelheid: 0 - 70 m/s; windstoten: 5-75 m/s; |
| - windrichting: > 0 en ≤ 360 booggraden. |
| |
Het knmi hanteert met betrekking tot de meting windsnelheid een 3-seconde gemiddelde, waaruit de gemiddelde waarden en de extremen
worden herleid. de range 0 - 50 m/s. |
| |
| De afwijking mbt de wmo-standaard wordt ingegeven door de instrumentele beperking en het feit dat windsnelheden (incl. windstoten) > 50 m/s klimatologisch in Nederland en omgeving vrijwel uitgesloten zijn. Met betrekking tot de meting windrichting is de knmi-norm conform wmo. |
| |
| Waarneemresolutie in verband met berichtgeving |
De vereiste resolutie in de waarneming van de wind is gebaseerd op de vereis te resolutie in de rapportage van de synoptische meteorologie en
in de (lokale) berichtgeving op luchthavens en helihavens. Deze resolutie is in lijn met de gestelde waarneemonzekerheid. |
| |
| synop |
| - windrichting: 10 booggraden |
| - gemiddelde windsnelheid: 1 m/s (wmo: 0,5 m/s) |
| - windstoot: 1 m/s (wmo: 0,5 m/s) |
| Opmerking: knmi wijkt mbt windsnelheid af van de wmo. Dit hangt samen met de beperkte ruimte in de code (2 posities). |
| |
| metar |
| - windrichting: 10 booggraden |
| - gemiddelde windsnelheid: 1 kts |
| - windstoot: 1 kts |
|
| Vereiste nauwkeurigheid in verband met berichtgeving |
| Conform de regelgeving van de wmo en de icao geschiedt de berichtgeving synop en metar met de volgende nauwkeurigheid: |
| - windrichting: ±5 booggraden (alleen van toepassing bij windsnelheid ≥ 2m/s) |
| - gemiddelde windsnelheid: ±0,5 m/s voor ≤ 5 m/s , ±10% voor >5m/s; |
| - windstoot: ±10%. |
| |
| 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 |
| |
 |
|
 |
| |
| De technische specificaties van de cupanemometer resp. windvaan zijn als volgt: |
| |
| Anemometer |
Windvaan |
| Meetbereik: 0,5 - 50 m/s |
Meetbereik: 360 booggraden (bij windsnelheid ≥ 2m/s) (1) |
| Resolutie: 0,1 m/s |
Resolutie: 1 booggraden |
| Nauwkeurigheid: ±0,5 m/s |
Nauwkeurigheid: ±3 booggraden (bij windsnelheid ≥ 2m/s)* |
| Meetfrequentie: 1 Hz |
Meetfrequentie: 1 Hz |
| |
| Dynamische respons van de cup: respons lengte λ = 2,9 m. |
| * genoemde ondergrens mbt de windsnelheid is de aanloopsnelheid die minimaal nodig is om de windvaan in beweging te krijgen |
| |
| Back-up instrument windsnelheid |
| Op bemande stations waar slechts één enkel operationeel standaard meetin strument 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. |
| |
| onderhoud- en calibratieprocedures |
De meetinstrumenten dienen te voldoen aan de nauwkeurigheidseisen. Hiertoe is periodiek onderhoud nodig, waarbij de instrumenten door
middel van calibratie op door ervaring bepaalde intervallen worden getoetst en gejusteerd aan de gestelde eisen. Een calibratiecertificaat wordt vastgesteld, waarbij de referentie meetwaarden volledig herleidbaar zijn naar de internationaal erkende standaard. De knmi afdeling meetsysteem beheer is verantwoordelijk voor de calibratieprocedures die zijn vastgelegd in het (iso-9001) kwaliteitssysteem. |
| Procedures bij uitval automatische waarnemingen |
Aanvulling bij uitval van de automatisch gegenereerde waarden in synop en metar vindt niet plaats. Op bemande stations waar back-up
apparatuur aanwezig is, kunnen eventueel de waarnemingen van deze apparaten als alternatief gebruikt worden (uitsluitend voor lokaal gebruik). Alleen bij uitzonderingssituaties kan hiervan worden afgeweken |
| |
| Procedures voor achteraf validatie |
De afdeling Klimatologische Dienstverlening van het knmi is verant woordelijk voor de uiteindelijke validiteit van de waarden windsnelheid en
windrichting. Een ontbrekende waarde of een waarde, die overduidelijk onjuist is, wordt zo mogelijk handmatig vervangen op grond van de vastgelegde procedures. De alternatieve waarde kan worden gebaseerd op onder meer: |
| |
| - lineaire interpolatie van aangrenzende (correcte) waarden in de tijdreeks |
| - ruimtelijke interpolatie op grond van synchrone waarden van 2 of meer nabije stations |
- inschatting van de uurwaarde op grond van de tijdreeksen 10-minuten gegevens die uit het automatisch weerstation kunnen
worden opgevraagd. |
|
| Uitgebreide procedures (zie handboek H05) |
|
| Procedures voor inspectie |
Iedere windmeetlocatie die een operationele functie heeft in het knmi-waarneemnet wordt gemiddeld 1 maal per jaar geïnspecteerd door een functionaris van stationsbeheer. Tevens kan op verzoek van de gebruiker een extra tussentijdse inspectie plaatsvinden, indien de validatie van
de data daartoe aanleiding geeft. |
|
| Bij voorkeur vindt inspectie plaats: |
a) in het geval van de plaatsing van een 10 meter meetmast plus cupanemometer en windvaan op een nieuw meetstation of
verplaatsing van de meetmast op een bestaand meetstation |
| b) bij vervanging van de cupanemometer of de windvaan. |
|
| De inspectie kan de volgende controles omvatten: |
a) Vergelijking van een door de sensor gemeten momentane 12-minuten waarde windsnelheid met de momentane waarde windsnelheid,
zoals afgelezen op een referentie handanemometer. In het geval van een absolute afwijking ≥ 1 m/s rapporteert de inspecteur hier-
omtrent aan het systeem meetbeheer. Laatstgenoemde instantie beoordeelt na ontvangst van deze rapportage welke correctieve acties
noodzakelijk zijn. Dit kan zijn het vervangen of ijken van de operationele anemometer en/of herijking van de controle anemometer dat
geschiedt volgens de iso-9001. |
b) Controle of de ijktermijn van het meetinstrument nog niet is verlopen. Is dit het geval dan wordt Systeem meetbeheer hierover
geïnformeerd, opdat uitwisseling zal plaatsvinden. |
c) Gemiddeld éénmaal per 2 jaar wordt de stand van de windvaan getest. Hierbij wordt de windvaan vastgezet en de geregistreerde waarde
windrichting vergeleken met de waarde, zoals afgelezen op een referentie theodoliet. Deze controle wordt vanuit 3 verschillende posities
gedaan met sectoren van ongeveer 120 booggraden. De 3 verschilwaarden worden gemiddeld. Bij schuifmasten wordt de controle, vanwege
de veel tijdrovender procedure om de windvaan te fixeren, bij slechts één positie gedaan. In het geval van een gemiddelde afwijking
≥ 5 booggraden rapporteert de inspecteur hieromtrent aan het meetsysteembeheer. |
d) Een visuele beoordeling of de meetomstandigheden en de omgeving aan de gestelde condities voldoen. Indien dit niet het geval is,
rapporteert de inspecteur hieromtrent aan het meetsysteembeheer. Afhankelijk van de situatie beoordeelt het meetsysteembeheer welke
correctieve acties ondernomen dienen te worden om een en ander te herstellen conform de operationele eisen. De acties kunnen variëren
van een verzoek aan de beheerder van het betreffende waarneemterrein tot aanpassing van de terreinsituatie tot de start van een procedure
om een nieuw waarneemterrein te zoeken. |
| |
| 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 een vlak) terrein |
| |
| Condities m.b.t. omgeving en
meetlocatie/representativiteit waarnemingen |
| |
| a) omgeving en meetlokatie |
De ruwheid z0 zal in alle richtingen < 0.5m moeten zijn. Deze conditie impliceert een beschuttingsfactor
BF < 1.2. Minder dan 20% reductie gemiddelde windsnelheid. |
De afstand van de windmast tot nabije obstakels is ten minste 10 x, doch bij voorkeur ten minste 20 maal
de obstakelhoogte, dit geldt voor alle obstakels. |
Het terrein in de directe omgeving met een straal ≥ 100 meter rond de meetlocatie) is vlak grasland,
of wateroppervlak. |
|
| b) representativiteit waarnemingen |
De locatie van de windmast is zodanig dat een windwaarneming kan plaatsvinden die representatief is
voor een gebied met een straal van 30 km rond de meetlocatie |
Bij windmetingen aan de kust is de mate van representativiteit vanzelfsprekend mede afhankelijk van
de windrichting). |
|
| 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- en landingsbaan, in het bijzonder voor de nabije touch down zone. |
| |
| Om alles zo goed mogelijk te realiseren, zijn de volgende maatregelen getroffen: |
|
|
 |
| Meetmast |
|
| |
- 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 van vliegtuigen 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 (gp)
antennemast van het Instrumental Landing System (ils) geplaatst moeten zijn |
| De ils-mast is een open constructie van ca. 1 meter breed en ca 9 meter hoog. |
Bij plaatsing achter de ils-mast zal verstoring van de windmeting alleen optreden bij windrichtingen waarbij baan gebruik in principe niet
geschikt is. Voorts zijn turbulenties in de luchtstroom als gevolg van het passeren van een smal, poreus obstakel zoals een ils-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 ils-mast wordt in principe dus al ongestoorde wind gemeten. |
| |
- Plaatsing van de windmast voor de ils-mast is alleen mogelijk indien de afstand ten minste 100 meter is, in verband met de mogelijke
verstoring van het ils-signaal door de windmast. Bovendien kunnen onderhouds- of inspectiewerkzaamheden aan de windmast in deze
situatie uitsluitend plaats vinden indien de baan en de gp-antenne niet in gebruik is. |
|
|
|
|
|
|
