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風級

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風力等級(wind scale)簡稱風級,是風強度(風力)的一種表示方法。風力是指風吹到物體上所表現出的力量的大小。一般根據風吹到地面或水面的物體上所產生的各種現象,把風力大小分為13個等級,最小是0級,最大為12級。根據我國2012年6月發佈的《風力等級》國家標準,依據標準氣象觀測場10米高度處的風速大小,將風力等級依次劃分為18個等級,表達風速的常用單位有三個,分別為海里/小時、米/秒、公里/小時,我國颱風預報時常用單位為米/秒。 [1] 
中文名
風級
外文名
wind scale
表    示
風向風速
意    思
氣流在單位時間內移動的距離
單    位
米/秒或千米/小時
全    稱
風力等級
見載刊物
《大氣科學名詞(第三版)》 科學出版社
公佈時間
2009年 [6] 

風級簡介

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風通常用風向和風速(風力和風級)來表示。 風速是指氣流在單位時間內移動的距離,風的前進速度,用米/秒或千米/小時表示。相鄰兩地間的氣壓差愈大,空氣流動越快,風速越大,風的力量自然也就大。所以通常都是以風力來表示風的大小。

風級分級

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風級蒲福風級

不同等級的風產生的效果
不同等級的風產生的效果(12張)
世界上通用的風級劃分標準是《蒲福風力等級表》(Beaufort Scale)。這個表於1806年由英國的海軍弗朗西斯·蒲福(Admiral,SirFrancisBeaufort)編制,根據風對地面(或海面)物體影響程度擬定的等級,自0-12共13個等級,稱“蒲氏風級“。最開始用於海面上,是以航行的船隻狀態及海浪為參照,後來也適用在陸上,是以煙、樹葉及樹枝或旗幟的搖動為參照。
中國氣象局於2001年下發《颱風業務和服務規定》,以蒲福風力等級將12級以上台風補充到17級。13-17級分別對應的是颱風的風級。13級為37.0-41.4米/秒;14級為41.5-46.1米/秒,15級為46.2-50.9米/秒,16級為51.0-56.0米/秒,17級為56.1-61.2米/秒。瓊海30年前那場颱風,中心附近最大風力為73米/秒,已超過17級的最高標準。稱之為18級,也是國際航海界關於特大台風的普遍説法。 [1] 
在天氣預報中,常聽到如"北風4到5級"之類的用語,此時所指的風力是平均風力;如聽到"陣風7級"之類的用語,其陣風是指風速忽大忽小的風,此時的風力是指大時的風力。
下圖為風力等級劃分:
風力
級數
名稱
海浪
海岸船隻徵象
陸地地面徵象
風速(相當於空曠平地上標準高度10m處的風速)
一般 /m
最高 /m
mile/h
m/s
km/h
0
靜 穩
-
-
靜,煙直上
小於1
0~0.2
小於1
1
軟 風
0.1
0.1
平常漁船略覺搖動
煙能表示方向,但風向標不能動
1~3
0.3~1.5
1~5
2
輕 風
0.2
0.3
漁船張帆時,每小時可隨風
移行2~3km
人面感覺有風,樹葉微響,風向標能轉動
4~6
1.6~3.3
6~11
3
微 風
0.6
1.0
漁船漸覺顛簸,每小時可隨風
移行5~6km
樹葉及微枝搖動不息,旌旗展開
7~10
3.4~5.4
12~19
4
和 風
1.0
1.5
漁船滿帆時,可使船身傾向一側
能吹起地面灰塵和紙張,樹的小枝搖動
11~16
5.5~7.9
20~28
5
清勁風
2.0
2.5
漁船縮帆(即收去帆之一部)
有葉的小樹搖擺,內陸的水面有小波
17~21
8.0~10.7
29~38
6
強 風
3.0
4.0
漁船加倍縮帆,捕魚須注意風險
大樹枝搖動,電線呼呼有聲,舉傘困難
22~27
10.8~13.8
39~49
7
疾 風
4.0
5.5
漁船停泊港中,在海者下錨
全樹搖動,迎風步行感覺不便
28~33
13.9~17.1
50~61
8
大 風
5.5
7.5
進港的漁船皆停留不出
微枝折毀,人行向前感覺阻力甚大
34~40
17.2~20.7
62~74
9
烈 風
7.0
10.0
汽船航行困難
建築物有小損(煙囱頂部及平屋搖動)
41~47
20.8~24.4
75~88
10
狂 風
9.0
12.5
汽船航行頗危險
陸上少見,見時可使樹木拔起或使建築物損壞嚴重
48~55
24.5~28.4
89~102
11
暴 風
11.5
16.0
汽船遇之極危險
陸上很少見,有則必有廣泛損壞
56~63
28.5~32.6
103~117
12
颶 風
14.0
-
海浪滔天
陸上絕少見,摧毀力極大
64~71
32.7~36.9
118~133
13
-
-
-
-
-
72~80
37.0~41.4
134~149
14
-
-
-
-
-
81~89
41.5~46.1
150~166
15
-
-
-
-
-
90~99
46.2~50.9
167~183
16
-
-
-
-
-
100~108
51.0~56.0
184~201
17
-
-
-
-
-
109~118
56.1~61.2
202~220

風級IEC風力分級

International Electrotechnical Commission
蒲氏風力分級多用於航海和氣象學,在風電行業中使用的更多的是用於對某個地點風力進行表述的分級方式:IEC風力分級。
International Electrotechical Commission International Electrotechical Commission
需要注意的是,IEC風力分級與蒲氏風力分級的表達方式正好相反:級別越高,風力越弱。這種分級表述的是一個地區風力資源的潛能,將一段時間內的風力進行平均,給出折算後的風速(米/秒),用於衡量該地區的風力資源。德國北海以及海濱均屬於I級風力地區,而內陸地區一般屬於II 級或者III級風力區。

風級風力與風速

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日常生活中可以根據需要方便的將風力換算成所對應的風速,也就是單位時間內空氣流動的距離,用m/s表示。其換算口訣供參考:二是二來一是一,三級三上加個一。四到九級不難算,級數減二乘個三。十到十二不多見,牢記十級就好辦。十級風速二十七,每加四來多一級。即:一級風的風速等於1米/秒,二級風的風速等於2米/秒。三級風的風級上加1,其風速等於4米/秒。四到九級在級數上減去2再乘3,就得到相應級別的風速。十至十二級的風速算法是一樣的,十級風速是27米/秒,在此基礎上加4得十一級風速31米/秒,再加4得十二級風速35米/秒。

風級歷史

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風級唐朝

風是極其常見的一種自然現象,但你能準確地説出風的級別,判斷出風力的大小、方位嗎?每當此時你有沒有想過世界上第一個給風力定級的人是誰呢?
最早給風力定級的人乃是我國唐代傑出的天文學家李淳風。李淳風 [2]  是唐高宗的太史令,既是天文學家又是數學家。他曾參與對我國最早的一部數學及天文著作《周髀(bì)算經》的註釋,致使《十部算經》等古算書得以流傳。他還於公元733年製造了一架新型的輝天黃道鋼儀,同時寫出了《法象志》一書七卷以論述“前代渾天儀得失之差”(《舊唐書·李淳風傳》)。此外,他還寫了世界氣象史上最早的專著《乙己佔》。
在《乙己佔》中,李淳風根據自己多年對風觀察的經驗,以風力對樹的影響為依據,創建了8級風力標準,這就是:1級——動葉;2級——鳴條(即風吹樹,枝葉發出聲音);3級——搖樹;4級——墜葉;5級——折小枝;6級——折大枝;7級——折木、飛砂石;8級——拔大樹及根。加上無風和風(微弱的風)共10 級。此外,李淳風又把風向由原來的8個方位發展到24個方位。這種來自實踐、符合科學的分類法,對世界氣象學做出了傑出的貢獻。

風級近代

過了400餘年,英國學者薄福依據李淳風在《乙巳佔》中所載的劃分風力的標準進一步細分,把風力定為零級到12級共13個級別。從此以後,風級有了更明確的標準。如今的天氣預報就是按照這個標準向人們報告風力的。
19世紀末葉,測定風速的儀器已經發明,人們已經可以準確地測定風力的大小了,而交通運輸工具也已由地面發展到空間,這樣,對風力測定的要求就更加嚴格,人們需要知道具體的數值,於是風級便以風在一小時或一秒鐘內所走的距離作為測定標準了。
到了20世紀50年代,人們從儀器中測出自然界的風實際上超過了12級,於是就把風級擴為17級,但有的風,如龍捲風,風速可達每秒100至200米,遠遠超過17級。不過這種破壞性極大的災害天氣發生範圍小,比較少見。

風級風級口訣

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風級《風級歌》1

零級風,煙直上;
一級風,煙稍偏;
二級風,樹葉響;
三級風,旗翩翩;
四級風,灰塵起,
五級風,起波瀾;
六級風,大樹搖;
七級風,行步難;
八級風,樹枝斷;
九級風,煙囱坍;
十級風。樹根拔;
十一級,陸罕見;
十二級,更少有;
風怒吼,浪滔天。

風級《風級歌》2

0級煙柱直衝天,1級青煙隨風偏,
2級輕風吹臉面,3級葉動紅旗展,
4級枝搖飛紙片,5級帶葉小樹搖,
6級舉傘步行艱,7級迎風走不便,
8級風吹樹枝斷,9級屋頂飛瓦片,
10級拔樹又倒屋,11、12陸上很少見。

風級《風級歌》3

零級無風煙上衝,一級看煙示西東。
二級樹葉瑟瑟響,風標時刻動不停。
三級風起紅旗展,四級塵土飛空中。
五級河面起微波,有葉小樹迎風動。
風到六級電線響,風中撐傘難前行。
七級大風樹彎腰,逆風步行困難重。
八級樹枝多折斷,迎風差點走不動。
九級草屋遭破壞,平房揭瓦倒煙囱。
陸上十級風不多,屋倒樹歪耍威風。
如果刮到十一級,大樹拔根樓房傾。
十二級風陸上無,海浪濤天鬧龍宮。

風級測量儀器及方法

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輕便風速表
輕便風速表 輕便風速表
野外常用來測量風力大小的裝置,一般由感應部分和計數器所組成(右邊第一圖)。感應部分由三個風杯(也有四個風杯)裝於十字架上,風杯在軸承上可以自由轉動,外用小框保護風杯。中軸下部與計數器相接,風杯轉動,也使計數器隨之轉動。所以計數器是記錄風杯轉動的轉數的。計數器通常有兩個或三個記數盤,大指針指示個位和十位數,兩個小記數盤上的指針分別指示百位數和個位數。儀器的下部有一開關(啓動杆),將它推上去,可使計數器與感應部分接合,計數器開始工作。把啓動杆拉下來計數器則與感應部分離開,計數器停止工作。當儀器置於高處,用手直接開動不便時,可用小繩連接開關。觀測時拉動小繩即可啓閉。輕便風速表一般安置在四周開闊、無高大障礙物的地方,表身垂直。觀測前關閉開關,記下指針的示數。等一兩分鐘後,打開開關,同時開動秒錶記錄時間。此時,觀測員迅速離開風速表,站在儀器的下風方向。開動儀器後將近100秒鐘時,觀測員迅速走近儀器,在正100秒時關閉開關,記下第二次指針示數。根據前後兩次讀數算出其差數,此差數表示風速表指針在觀測時間內所走的刻度數,記入記錄表內。將此差數除以觀測時間,就得出風速表每秒鐘內所走的刻度數,取一位小數。再根據每秒所走的刻度數,從該風速表的檢定證上查出平均風速(單位:米/秒),取一位小數。
最好連續觀測兩次,取其平均值,以減少儀器本身及人為的誤差。
風速風向儀 風速風向儀
風速風向儀
有些輕便的測風器,除具有上面講的風速表的構造性能外,還在軸上裝有風向標,用以指示風向,稱為風速風向儀(右邊第二圖)。
風速風級報警儀
一種風級風速報警儀主要由單片機、數字顯示器、報警器和風速傳感器組成,能對1—12級風速進行測量,迅速顯示出當時的風速數值和風速等級,能在6級以上風速時自動報警,8級以上風速時就能自動切斷被控設備的電源,具有體積小、重量輕、精度高和使用方便等優點,可廣泛用於電力、煤炭、塔吊和科研等部門。 [3] 

風級利用

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風力被譽為取之不竭的能源。風力主要被應用以下幾個方面:
(1)風帆助航
在機動船舶發展的黃金時期,為節約燃油和提高航速,古老的風帆助航也得到了發展。航運大國日本已在萬噸級貨船上採用電腦控制的風帆助航,節油率達15%。
隨着人民生活水平的提高,家庭用能中熱能的需要越來越大,特別是在高緯度的歐洲、北美取暖,煮水是耗能大户。為解決家庭及低品位工業熱能的需要,風力致熱有了較大的發展。
(3)風力發電
在我國,當前已有不少成功的中、小型風力發電裝置在運轉。 [4] 
一般説來,3級風就有利用的價值。但從經濟合理的角度出發,風速大於每秒4米才適宜於發電。據測定,一台55千瓦的風力發電機組,當風速每秒為9.5米時,機組的輸出功率為55千瓦;當風速每秒8米時,功率為38千瓦;風速每秒為6米時,只有16千瓦;而風速為每秒5米時,僅為9.5千瓦。可見風力愈大,經濟效益也愈大。

風級颱風與颶風

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颱風是大氣環流的組成部分,是在熱帶洋麪上形成的低壓氣旋。我國東部沿海地區每年都會遭到颱風的襲擊。颱風也給人們的生命財產造成了巨大的損失。而颶風與颱風一樣屬於北半球的熱帶氣旋,只不過其生成的區域與颱風不同。颱風專指在北太平洋西部(國際日期變更線以西,包括南中國海)洋麪上發生的、中心附近最大持續風級達到12 級及以上(即風速達32.6m/s以上)的熱帶氣旋。
颶風專指在大西洋或北太平洋東部(國際日期變更線以東)發生的、中心附近最大持續風級達到12 級及以上(即風速達32.6m/s以上)的熱帶氣旋。颶風依據它對建築、樹木以及室外設施所造成的破壞程度不同而被劃分為5 個等級。1級:風速118~152km/h;2 級:風速153~176km/h;3 級:風速177~207km/h;4 級:風速208~248km/h;5 級:風速大於248km/h。2006 年8 月29 日登陸美國的“卡特里娜”颶風就是五級颶風。
根據《熱帶氣旋等級》國家標準(GB/T 19201-2006),熱帶氣旋分為熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴、颱風、強颱風和超強颱風六個等級。熱帶氣旋底層中心附近最大平均風速達到 10.8~17.1m/s(風力6~7級)為熱帶低壓,達到17.2~24.4 m/s(風力8~9級)為熱帶風暴,達到24.5~32.6 m/s(風力10~11級)為強熱帶風暴,達到32.7 ~41.4 m/s(風力12~13級)為颱風,達到41.5~50.9 m/s(風力14~15級)為強颱風,達到或大於51.0 m/s(風力16級或以上)為超強颱風。詳見下表 [5] 
熱帶氣旋等級劃分表
熱帶氣旋等級
底層中心附近最大平均風速(m/s)
底層中心附近最大風力(級)
熱帶低壓(TD)
10.8~17.1
6~7
熱帶風暴(TS)
17.2~24.4
8~9
強熱帶風暴(STS)
24.5~32.6
10~11
颱風(TY)
32.7~41.4
12~13
強颱風(STY)
41.5~50.9
14~15
超強颱風(SuperTY)
≥51.0
16或以上
參考資料