ما هي حاسبة سرعة الرياح حسب الارتفاع؟
تقدّر هذه الأداة كيف تتغيّر سرعة الرياح مع الارتفاع عن سطح الأرض باستخدام قانون القوة لقصّ الرياح. فالرياح تكون أبطأ بالقرب من السطح بسبب الاحتكاك بالتضاريس والعوائق، ثم تزداد سرعتها كلما ارتفعنا. يعتمد المهندسون ومخططو توربينات الرياح وعلماء الأرصاد الجوية على هذه العلاقة لتحويل سرعة رياح مقيسة عند ارتفاع معيّن (مثل صارية رصد على ارتفاع 10 أمتار) إلى ارتفاع مستهدف (مثل محور توربين على 50 مترًا أو أكثر).
كيفية الاستخدام
أدخل سرعة رياح معروفة والارتفاع الذي قيست عنده (\(h_1\)). ثم أدخل الارتفاع المستهدف (\(h_2\)) الذي تريد معرفة السرعة عنده، إضافة إلى أُسّ قصّ الرياح \(\alpha\) المناسب لتضاريس موقعك. تعرض لك الحاسبة سرعة الرياح المتوقعة، ونسبة الارتفاعين، ونسبة التغيّر مقارنةً بالسرعة المرجعية.
شرح المعادلة
قانون القوة هو $$v_2 = v_1 \left( \frac{h_2}{h_1} \right)^{\alpha}.$$ ويعبّر الأُسّ \(\alpha\) (أُسّ هيلمان أو أُسّ قصّ الرياح) عن خشونة السطح: نحو 0.10 فوق المياه المفتوحة أو الجليد، و0.143 (المعروف بـ«قانون القوة 1/7») فوق التضاريس المفتوحة، و0.20 في الضواحي، و0.27 أو أكثر في الغابات والمدن الكثيفة. وتساوي نسبة التغيّر في السرعة \(\left( \frac{h_2}{h_1} \right)^{\alpha} - 1\) وهي لا تعتمد على قيمة \(v_1\).
مثال محلول
لنفترض أن سرعة الرياح المقيسة 5 م/ث على ارتفاع 10 أمتار فوق تضاريس مفتوحة (\(\alpha = 0.143\))، وتريد معرفة السرعة عند 50 مترًا. النسبة هي \(50/10 = 5\)، و\(5^{0.143} \approx 1.2588\)، إذن $$v_2 \approx 5 \times 1.2588 = 6.29 \text{ م/ث}$$ — أي أسرع بنحو 25.88% من السرعة عند الارتفاع المرجعي.
الأسئلة الشائعة
هل القيمة دقيقة تمامًا؟ لا. قانون القوة تقريب تجريبي، والمقاطع الفعلية للرياح تتغيّر تبعًا للاستقرار الجوي ووقت اليوم وطبيعة التضاريس.
ما قيمة \(\alpha\) التي ينبغي أن أستخدمها؟ استخدم 0.143 كقيمة افتراضية محايدة للتضاريس المفتوحة، وارفعها للأسطح الأكثر خشونة. ويمكن اشتقاق قيمة \(\alpha\) الخاصة بالموقع من قياسين عند ارتفاعين مختلفين.
هل تصلح للاستقراء نحو الأسفل؟ نعم — اجعل \(h_2\) أقل من \(h_1\) فتكون النتيجة سرعة رياح أقل.
