最大風速介紹

最大風速（maximum wind speed）是指給定時段內的10分鐘平均風速的最大值。極大風速是指給定時段內的瞬時風速的最大值。比如挑取一天最大風速就是在這一天內任意的10分鐘平均值的最大者為日最大風速；一天的極大風速就在這一天內瞬時（一般是指1s）風速的最大值。 說的簡單點就是最大風速是個平均值，極大風速是個瞬時值。在指定的同一時段內，極大風速永遠大于等于最大風速，絕大部分情況下極大風速大于最大風速。

龍卷風的最大風速半徑

對于龍卷風最大風速半徑的了解非常重要，因為密封建筑物內的氣壓變化可能導致建筑出現結構性損傷。大部分建筑物每28立方米體積就會有一平方英尺的開口以便平衡結構內部和外部之間的空氣壓力。氣壓變化幅度大約相當于最大風速半徑數值的一半，龍卷風的最大風速半徑通常都是其中心或風眼向外約46米到150米之間。通過雷達測風儀實際測得的龍卷風中最寬的一個是1999年在俄克拉荷馬州北部洛根縣和佩恩縣交界處小鎮(zhèn)馬爾霍爾（Mulhall）出現的，該州1999年出現了龍卷風的大爆發(fā)，其最大風速半徑超過800米。

熱帶氣旋的最大風速半徑

熱帶氣旋的最大持續(xù)風速最大，最大風速半徑也就越小。經過觀察還確認，強烈熱帶氣旋產生降雨量最多的通常都在最大風速半徑以內。

最大風速半徑有助于確認熱帶氣旋會直接襲擊的地點。如果一個熱帶氣旋接近陸地到最大風速半徑范圍內，那么就可以認為這個熱帶氣旋對該地進行了直接襲擊。最大風速半徑還有在熱帶氣旋最大潛在強度的計算公式中使用，這個公式就是依靠熱帶氣旋最大風速半徑附近的風速來確認其最終潛力。

熱帶氣旋產生最強烈風暴潮的范圍通常會與最大風速半徑重合。因為熱帶氣旋內最強烈的風都處在最大風速半徑內，這一區(qū)域內產生的海浪也最為強烈，并且海浪還會以最終以風暴中心為圓心向外漂移。熱帶氣旋會把三倍于最大風力半徑范圍內的海水混合，并且由于上升流的作用而降低海洋表面的海水溫度。

測量

最大風速半徑傳統(tǒng)上是由偵察機來進行測量。并且也可以通過在天氣圖上測量氣旋中心與系統(tǒng)最大壓力梯度之間的距離來確定。使用氣象衛(wèi)星數據，通過測量紅外衛(wèi)星圖像上頂端云層溫度最低的位置到風眼中溫度最高部分之間的距離，也可以測定最大風速半徑。這種方法可行的原理在于，熱帶氣旋中最強烈的氣往往位于其最深層對流中，在紅外衛(wèi)星圖像上，最深層對流也就是溫度最低的頂端云層。此外，多普勒氣象雷達的速度數據也可以用來測算龍卷風和靠近海岸熱帶氣旋的這一參數。

每日的10分鐘平均最大風速和瞬間極大風速是地面氣象觀測的項目。其中，每日的10分鐘平均最大風速(也稱日10分鐘最大風速)資料多取自EL型電接風向風速儀或EN型風數據處理儀；每日的瞬間極大風速(也稱日極大風速)資料多取自EN型風數據處理儀、或達因測風儀、或其它新型的測風設備。

從地面氣象觀測的規(guī)定可知，平均風速實際上是一段時間內瞬間風速的平均，一段時間內的瞬間風速越大則平均風速也愈大。因此，平均最大風速與瞬間極大風速有一定的關系或有因果的關系。

評估10分鐘平均最大風速和極大風速記錄正確性的客觀方法：

( 1) 以日極大風速資料為 Y、日10 分鐘最大風速為 X , 建立回歸方程和評估方程。多站用的評估方程( 如全省通用) , 用多站的資料進行回歸分析; 單站用的評估方程, 則可用單站或同類儀器站的資料分析會更為準確。

( 2) 使用評估方程進行資料準確性的審核。把實際觀測到的日10分鐘最大風速值代入評估方程, 以計算出的 Y 值估計量與日極大風速實測記錄比較, 若超出 95% 預報置信估計區(qū)間的, 應把日 10 分鐘最大風速和日極大風速記錄作為可疑記錄處理, 對這兩記錄作進一步的檢查, 人工判別其是否準確。

( 3) 把通用的評估方程寫入地面氣象報表審核程序中, 以日極大風速值在95% 預報置信估計區(qū)間以外作為記錄疑誤提示的一個指標, 實現對日10分鐘最大風速與極大風速記錄準確性的客觀判別。

對極大風速或10分鐘最大風速的數據估計：

(1) 當日10分鐘最大風速記錄正常、日極大風速缺測, 而在業(yè)務、服務、氣候評價等工作中又需要估計極大風速數值時( 如臺風過程出現日極大風速值缺測) , 可以通過評估方程求出日極大風速值的估計值。

(2) 當日極大風速值記錄正常、日10分鐘最大風速缺測, 也可以通過評估方程得出10分鐘最大風速估計值( 最好重新建立評估方程，把10分鐘最大風速為 Y, 極大風速為 X , 取 8 個站的資料進行回歸分析，得到回歸評估方程為：最大風速 Y = 086 0502±1.50) 。

臺風海面最大風速是表征臺風強度的重要要素之一，它對海上石油平臺、碼頭等最大設計風速、最大波高的計算均具有十分重要的意義。由于目前利用氣象衛(wèi)星、雷達跟蹤和飛機偵察等現代化的儀器裝備，仍然很難準確地獲得臺風最大風速，利用實測臺風最大風速與臺風中心最低氣壓所建立的統(tǒng)計方程則常常性能不穩(wěn)定。

臺風在海上生成以后，熱帶預報員面臨著如何預報臺風的路徑和強度變化的兩個問題。 異常路徑和強度變化的研究,，可以為這兩類預報問題提供理論支撐。長期以來關于強度變化的可能原因是從三個方面去探索的, 即非絕熱加熱的影響, 包括洋面加熱和臺風環(huán)流區(qū)域內的潛熱釋放、高空槽的作用和島嶼的地形強迫。最近，有學者從天氣學的角度提出了臺風強度變化的一種新的可能機制。即相鄰中尺度渦旋與臺風渦旋的相互作用可以使臺風加強。

在無強迫無耗散的框架內, 一個中尺度渦旋與臺風渦旋的相互作用在一定時段內可激發(fā)出臺風強度的增強。 在一定的合理的參數范圍, 臺風環(huán)流區(qū)域內的中尺度渦旋與臺風渦旋的相互作用, 可以在臺風環(huán)流的局域, 形成一個強切向風速中心, 與無相互作用的情況相比, 其切向風速的最大值增加了4m/s。目前臺風界分析中尺度渦旋和臺風渦旋相互作用的若干研究仍部分采用正壓模式。

熱帶氣旋等級國家標準(GB/T 19201-2006)已于2006年5月9日經國家標準化管理委員會批準發(fā)布，定于2006年6月15日起正式實施。增加了“強臺風”和“超強臺風”兩個等級。

熱帶低壓(TD)：最大風速為10.8～17.1米/秒，底層中心附近最大風力6-7級；

熱帶風暴(TS)：最大風速為17.2～24.4米/秒，風力8-9級；

強熱帶風暴(STS)：最大風速為24.5～32.6米/秒，風力10-11級；

臺風(TY)：最大風速為32.7～41.4米/秒，風力12-13級；

強臺風(STY)：最大風速為41.5～50.9米/秒，風力14-15級；

超強臺風(Super TY)：最大風速為51.0以上米/秒，風力16級或以上。

世界上風力資源最多的是世界第七大陸——南極洲。在那里，一般的風速是17-18米/秒，最大風速可達75米/秒以上。但是，南極洲的最大風速并不是世界的最大風速。我國海南島瓊?？h，1973年4月，一次臺風過境時，估計風速有81米/秒。日本的室戶岬，1961年4月的一次臺風過境時，風速曾達到84.5米/秒。1934年，美國華盛頓測到了103.2米/秒的風速，這才算是世界上最大的風速。

據中國天氣網消息，2014年19日7時10分，臺風“威馬遜”在廣西防城港市光坡鎮(zhèn)沿海登陸，雖然已經是24小時之內的第三次登陸，但三顧華南的“威馬遜”勢力依然強盛，登陸時中心附近最大風力有15級（48米/秒），防城港城區(qū)多地監(jiān)測到12級（118km/h）以上的強風，局地還曾出現接近17級(202km/h)的強風。那么這種風速相當于怎樣的概念？

眾所周知，我國高速公路的限速為時速120公里，按此標準，臺風登陸后三小時內防城港城區(qū)多個監(jiān)測站的瞬時風速都超過了120km/h，尤其臺風剛剛登陸時城區(qū)監(jiān)測到的風力還曾達到201km/h，超過國內高速限速上限60%以上，按照我國交通法第九十九條的規(guī)定，高速公路上超速50%以上的構成危險駕駛，將被處以吊銷駕照的懲罰，這種程度的強風甚至比一個專業(yè)男子網球運動員的強勢發(fā)球具有更強的沖擊力，幾乎接近女子網球員大威廉姆斯的極限發(fā)球速度。 2100433B

客運專線高速列車安全運行的風險值研究至關重要。通過對最大瞬時風速和大風盛行風向的研究分析，得出高速列車傾覆的風險值及線路與風向夾角，對客運專線高速列車安全運行構成一定影響，為客運專線大風天氣下列車安全運行技術標準的制定提供科學依據。研究結論：以最大瞬時風速2年一遇設計值確定高速列車安全運行風險度或車速限值：當K2-max〉30．0m/s時列車停運、30．0m/s≤K2-max≤20m/s時列車限速、K2-max≤15．0m/s時列車正常運行。最大瞬時風速2年一遇設計風速為客運專線高速列車安全運行提供了一個具有安全性，又有風險度等級的直觀評判指標。 2100433B

最大瞬時風速，某個時段內出現的最大瞬時風速值。 在實際應用過程中通常是指某一時間內的平均風速，這個時間段的長短通常與測量儀器的反應相關。如龔德?。?979）等人研制的一種以數碼形式輸出的測風裝置在測量最大瞬時風速時每次測量反應最短時間需要10s，因此作者將測量結果中測量時間為10秒的風速極大值。 隨著測量儀器的改進，在實際應用中最大瞬時風速值通常是指3秒鐘（3秒陣風）的滑動平均風速。

風是空氣流動時產生的一種自然現象。空氣流動有上下流動和左右流動，上下流動為垂直運動，也叫對流；左右流動為水平運動，也就是風。風是一個矢量，用風向和風速表示。當前，風速測量的儀器主要有下列幾種：

最大瞬時風速風杯風速計

風杯風速計是最常見的一種風速計。轉杯式風速計最早由英國魯賓孫發(fā)明，當時是四杯，后來改用三杯。它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應部分，空杯的凹面都順向一個方向。整個感應部分安裝在一根垂直旋轉軸上，在風力的作用下，風杯繞軸以正比于風速的轉速旋轉。轉速可以用電觸點、測速發(fā)電機或光電計數器等記錄。

最大瞬時風速葉輪風速儀

風速計的葉輪式探頭的工作原理是基于把轉動轉換成電信號，先經過一個臨近感應開頭，對葉輪的轉動進行“計數”并產生一個脈沖系列，再經檢測儀轉換處理，即可得到轉速值。

最大瞬時風速熱線風速計

一根被電流加熱的金屬絲，流動的空氣使它散熱，利用散熱速率和風速的平方根成線性關系，再通過電子線路線性化（以便于刻度和讀數），即可制成熱線風速計。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm，長為2mm；最小的探頭直徑僅1μm，長為0.2mm。根據不同的用途，熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強度，有時用金屬膜代替金屬絲，通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜，稱為熱膜探頭。熱線探頭在使用前必須進行校準。靜態(tài)校準是在專門的標準風洞里進行的，測量流速與輸出電壓之間的關系并畫成標準曲線；動態(tài)校準是在已知的脈動流場中進行的，或在風速儀加熱電路中加上一脈動電信號，校驗熱線風速儀的頻率響應，若頻率響應不佳可用相應的補償線路加以改善。

4、超聲波風速儀

超聲風速風向儀的工作原理是利用超聲波時差法來實現風速的測量。通過正、逆壓電效應實現高頻聲能和電能之間的相互轉換，從而實現超聲波的發(fā)射和接收。由于它很好地克服了機械式風速風向儀固有的缺陷，因而能全天候地、長久地正常工作，越來越廣泛地得到使用．它將是機械式風速儀的強有力替代品。

超聲波風速計的應用便利、精確，在很多領域都能靈活運用，廣泛應用于城市環(huán)境監(jiān)測、風力發(fā)電、氣象監(jiān)測、橋梁隧道、航海船舶、航空機場、各類風扇制造業(yè)、需要抽風排氣系統(tǒng)的行業(yè)等。

5、皮托管風速儀

皮托管是測量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置。由法國H.皮托發(fā)明而得名。嚴格地說，皮托管僅測量氣流總壓，又名總壓管；同時測量總壓、靜壓的才稱風速管，但習慣上多把風速管稱作皮托管。皮托管的構造，頭部為半球形，后為一雙層套管。測速時頭部對準來流，頭部中心處小孔（總壓孔）感受來流總壓p0，經內管傳送至壓力計。頭部后約3～8D處的外套管壁上均勻地開有一排孔（靜壓孔），感受來流靜壓p，經外套管也傳至壓力計。對于不可壓縮流動，根據伯努利方程和能量方程可求出氣流馬赫數，進而再求速度?？倝嚎子幸欢娣e，它所感受的是駐點附近的平均壓強，略低于總壓，靜壓孔感受的靜壓也有一定誤差，其他如制造、安裝也會有誤差，故測算流速時應加一個修正系數ζ。ζ值一般在0.98～1.05范圍內，在已知速度之氣流中校正或經標準皮托管校正而確定。皮托管結構簡單，使用方便，用途很廣。如飛機頭部或機翼前緣常裝設皮托管，測量相對空氣的飛行速度，又稱空速管。