Hur mäts vind?

Vinden har i alla tider varit en naturkraft att ta hänsyn till, både som ett hot i form av starka vindar som kan medföra stor ödeläggelse och som en tillgång i form av vindenergi för t ex segelsjöfarten och vindkraftverk. Denna text beskriver hur vinden mäts.

Allmänt om vindmätningar

En vindmätare (eller anemometer som det också kallas) ska enligt föreskrifterna placeras på tio meters höjd över en slät yta utan störande objekt i omgivningen. Detta är i praktiken ofta svårt att uppnå. Det kan
t ex finnas byggnader eller vegetation i närheten, men placeringen av mätstationen görs för att i möjligaste mån minimera dessa felkällor.

Vindriktningen anger från vilket håll det blåser i form av väderstreck eller ett gradvärde. En sydlig vind kommer således från söder vilket också kan anges som 180 grader. 360 grader betyder att vinden kommer ifrån norr, ej att förväxlas med 0 grader som anges då det är vindstilla eller växlande vind.

Vindhastigheten anges ofta på två olika sätt, medelvind och byvind. SMHIs observationer av byvind avser det högsta avlästa momentana
(2 sekunder) mätvärdet under en mätperiod av 1 timme. Medelvinden är medelvärdet av vinden under 10 minuter. Den högsta uppmätta medelvinden för kuststationer i Sverige är 40 m/s vid Ölands södra grund 17 oktober 1967 (dock var vindmätaren där placerad högre än önskvärda 10 meter). För fjällstationer är motsvarande rekord 44 m/s vid Stekenjokk den 11 januari 2005 och den 2-3 mars 2011. Den högsta byvinden är
81 m/s uppmätt i Tarfala 20 december 1992.

Automatstationer

Praktiskt taget alla SMHIs vindobservationer utförs idag vid automatstationer. Den senaste generationen av automatstationer började installeras 1995 och idag är ca 140 stycken sådana i drift.

För vindmätningar använder SMHI förutom sina egna stationer även ca 25 av Trafikverkets stationer, cirka 20 stationer ägda av Försvarsmakten och cirka 20 stationer vid civila flygplatser.

Numera sker manuell rapportering av vind endast vid fyra stationer. Det sker antingen med hjälp av vindmätare eller genom uppskattning av vinden enligt speciella skalor.

Automatstation vid Svenska Högarna.
Automatstation vid Svenska Högarna. Den 10 meter höga vindmasten gör att stationen syns på långt håll.
Foto SMHI

Ultraljudsinstrument

Den modernaste typen av vindmätare som används inom SMHI fungerar enligt en princip som bygger på att mäta den hastighet som ultraljud har genom luften.

Ultraljudsinstrumentet består av en basenhet, på vilken det högst upp sitter monterat fyra böjda armar. Armarna är placerade så att de parvis är riktade mot varandra. I slutet av varje båge sitter en kombinerad ultraljudssändare och -mottagare.

Instrumentet mäter ljudets hastighet i luft, vilken är beroende av vindhastighet och luftens temperatur. Om vinden har samma riktning som ljudvågen, kommer ljudvågen att förflytta sig fortare. Om vinden istället har motsatt riktning jämfört med ljudvågen kommer det leda till att ljudets hastighet minskar.

Ljudets hastighet är som nämnt också beroende av luftens temperatur. Därför mäts ljudets hastighet både med vindriktningen och mot vindriktningen. Då kan effekten av luftens temperatur dras bort och vindhastigheten kan beräknas.

En fördel med ultraljudsinstrumentet är avsaknaden av rörliga delar. I fjälltrakterna har det länge varit problematiskt att mäta vindhastigheten då rörliga delar lätt fryser fast som följd av isbildning på instrumenten vid låga temperaturer. Men ultraljudsinstrumentet har inga rörliga delar och de uppåtriktade bågarna kan lätt värmas upp för att förhindra isbildning.

Skålkorsanemometrar

En typ av vindmätare som fortfarande används i stor utsträckning är skålkorsanemometern. Den består av skålar monterade i ändarna på ett kors som roterar i vinden. Ju högre vindhastighet desto högre rotation hos skålkorset.

Dr J. T. R. Robinson uppfann skålkorsanemometern för vindmätning 1846. Den första skålkorsanemometern i Sverige togs i bruk 1909 och var av Finemans typ. Finemans anemometer ersattes 1923 av en efterföljare konstruerad av Johan Wilhelm Sandström. Dagens skålkorsanemometrar bygger på samma princip, även om datainsamlingen har moderniserats.

Äldre vindmätare

De tidigaste instrumentella vindmätningarna utfördes i Sverige med Kreügers vindmätare 1851. Den bestod av lod och hävarmar som rörde sig när vinden pressade mot en skärm.

1879 ersatte den nybildade Nautiska-Meteorologiska byrån Kreügers anemometer med Hagemanns vattenfyllda u-rör. Rörets ena sida vändes mot vinden som då pressade upp vattnet i rörets andra sida där en avläsning kunde ske. Dock innebar övergången till Hagemanns anemometer knappast någon förbättring och den avskaffades efter ett par decennier.

En vidareutveckling av Hagemanns instrument var Rungs anemometer som började användas 1908. Den var uppbyggd av ett rör kopplat till en tryckmätare i vilken vinden skapade ett undertryck som kunde avläsas.

Källor

Andersson Tage, Amiralen Johan Henrik Kreüger och hans vindmätare, Svenska Fyrsällskapet Blänket 2003:1.

Olsson Betty, Stormar längs Sveriges västkust 1919-2000, Projektarbete Göteborgs Universitet 2002.

www.smhi.se

The Beaufort scale, Fact sheet nr. 6, National Meteorological Library and Archive.

Östman. C. J., Om stormar vid Svealands och Götalands kuster, Meddelande från Statens Meteorologisk-Hydrografiska Anstalt, band 3, nr 6, 1926.

Östman. C. J., Om vindskalor och vindmätningar i svensk meteorologi, Meddelande från Statens Meteorologisk-Hydrografiska Anstalt, band 4, nr 6, 1928.