Vận tốc gió

Vận tốc gió, hay còn gọi là vận tốc của luồng không khí, là một yếu tố quan trọng trong sự phân phối không khí từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp, thường do sự thay đổi về nhiệt độ. Lưu ý rằng hướng gió thường hầu như song song với các đường đồng mức (và không phải vuông góc, như người ta có thể nghĩ), do sự quay tự do của Trái Đất.

(Tốc độ gió ảnh hưởng đến dự báo thời tiết, hàng không và hoạt động hàng hải, dự án xây dựng, tốc độ sinh trưởng và trao đổi chất của nhiều loài thực vật và nhiều yếu tố khác.

Hiện nay, tốc độ gió thường được đo bằng thiết bị đo tốc độ gió, tuy nhiên cũng có thể phân loại theo thang Beaufort cổ điển, dựa trên nhận xét cá nhân về các hiệu ứng gió cụ thể.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ gió

Tốc độ gió bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố và điều kiện khác nhau, hoạt động trên các quy mô từ nhỏ đến lớn (từ vi mô đến vĩ mô). Những yếu tố này bao gồm độ dốc áp suất, sóng Rossby, luồng phản lực và điều kiện thời tiết địa phương. Ngoài ra, có các mối liên hệ giữa tốc độ gió và hướng gió, đặc biệt là độ dốc áp suất và điều kiện địa hình.

Độ dốc áp suất là thuật ngữ chỉ sự khác biệt về áp suất không khí giữa hai điểm trong khí quyển hoặc trên bề mặt Trái Đất. Đây là yếu tố quan trọng đối với tốc độ gió, vì khi chênh lệch áp suất càng lớn, gió sẽ thổi mạnh hơn (từ vùng áp suất cao đến áp suất thấp) để cân bằng sự biến đổi. Độ dốc áp suất, phối hợp với hiệu ứng Coriolis và ma sát, cũng ảnh hưởng đến hướng gió.

Sóng Rossby là những dải gió mạnh ở tầng đối lưu trên, hoạt động trên quy mô toàn cầu và di chuyển từ phía Tây sang phía Đông (do đó còn được gọi là gió Tây). Chính sự tồn tại của sóng Rossby ảnh hưởng đến tốc độ gió khác biệt so với những gì chúng ta quan sát được ở tầng đối lưu thấp hơn.

Điều kiện thời tiết địa phương đóng vai trò then chốt trong việc ảnh hưởng đến tốc độ gió, bởi vì chúng góp phần vào hình thành của bão, gió mùa và lốc xoáy. Điều này là do điều kiện thời tiết không đồng đều có thể có tác động mạnh mẽ đến sự chuyển động của gió.

Tốc độ cao nhất

Tốc độ gió cao nhất không phải là lốc xoáy đã được ghi nhận vào ngày 10 tháng 4 năm 1996 trong cơn bão nhiệt đới Olivia: trạm thời tiết tự động ở đảo Barrow, Úc, đo được cơn gió mạnh nhất là 408 km/h (220   kn; 253 mph; 113 m/s). Hội đồng Đánh giá WMO đã xác nhận độ chính xác của phép đo này vào năm 2010 sử dụng máy đo gió cơ học và gió giật.

Tốc độ gió bề mặt cao thứ hai từng được ghi nhận chính thức là 372 km/h (231 mph; 103 m/s) tại Đài thiên văn Núi Washington vào ngày 12 tháng 4 năm 1934, sử dụng máy đo gió nóng thiết kế đặc biệt cho vùng núi Washington.

Tốc độ gió trong những hiện tượng khí quyển nhất định, như lốc xoáy, có thể cao hơn nhiều giá trị này nhưng chưa được ghi nhận chính xác. Phương pháp ước tính tốc độ sử dụng Doppler on Wheels để cảm nhận từ xa, số liệu ghi nhận tốc độ gió từ lốc xoáy Bridge 1999 là 486 km/h (302 mph; 135 m/s), mặc dù có con số khác đạt 512 km/h (318 mph) từ lốc xoáy tương tự.

Phép đo

Máy đo gió là công cụ quan trọng trong việc đo tốc độ gió, bao gồm một cột thẳng đứng và các cốc lõm để đo chuyển động của không khí.

GPS kết hợp với ống pitot là một công cụ khác để đo vận tốc gió. Ống pitot thường được sử dụng để đo tốc độ không khí của máy bay.

Cấu trúc thiết kế

Tốc độ gió là yếu tố quan trọng trong thiết kế các công trình và tòa nhà trên toàn cầu, ảnh hưởng đến cường độ bền của cấu trúc.

Ở Hoa Kỳ, tốc độ gió được gọi là 'cơn gió 3 giây', đại diện cho tốc độ gió cao nhất trong 3 giây có xác suất vượt quá 1 trên 50 (ASCE 7-05). Đây là tiêu chuẩn chấp nhận trong thiết kế các công trình và tòa nhà.

Ở Canada, áp suất gió tham chiếu được sử dụng trong thiết kế, dựa trên tốc độ gió trung bình hàng giờ có xác suất vượt quá mỗi năm là 1 trên 50. Áp suất gió tham chiếu (q) được tính theo công thức q = (1/2) pV², với p là mật độ không khí (kg/m³) và V là tốc độ gió (m/s).

Trong lịch sử, tốc độ gió đã được tính bằng nhiều thang đo khác nhau như tốc độ gió nhanh nhất, cơn gió 3 giây, 1 phút và trung bình hàng giờ. Durst Curve là mô hình để chuyển đổi giữa các thang đo này.

• Bậc Beaufort
• Bậc độ Fujita và Bậc Fujita cải tiến
• Gió phổ biến
• Thang Saffir Simpson Simpson cho bão
• Bậc đo TORRO
• Hướng gió
• Nút (đơn vị đo)
• Mã xây dựng quốc tế (NBC 2005)
• Hiệp hội kỹ sư dân dụng Hoa Kỳ (ASCE 7-05)

Liên kết bên ngoài

• Tài liệu liên quan đến tốc độ gió tại Wikimedia Commons