什麼是蒲福風級?
蒲福風級(Beaufort Wind Scale)是一套以經驗為基礎的風力分級制度,透過陸地與海面上可觀察到的現象來對應風速的大小。這套標準由英國海軍將領法蘭西斯·蒲福爵士(Sir Francis Beaufort)於 1805 年所制定,分級範圍從 0 級(無風)到 12 級(颶風)。本計算機可將你量測到的風速換算成對應的蒲福風級,並提供淺顯易懂的文字說明。
使用方法
輸入風速數值,選擇單位(m/s、km/h、mph 或節),計算機會先在內部統一換算成每秒公尺(m/s),再套用蒲福公式。你將得到 0 至 12 之間的風級數字,以及對應的標準描述,例如「清風」或「大風」。
公式說明
現代版本中,風速(單位為每秒公尺,以 \(v\) 表示)與蒲福風級(以 \(B\) 表示)之間的關係如下:
$$B = \text{round}\left[\left(\frac{v}{0.836}\right)^{2/3}\right]$$其中常數 0.836 與 2/3 次方的設計,能夠相當準確地重現最初以觀察為基礎的分級結果。當計算結果超過 12 時,會以 12 為上限,因為颶風級正是這套風級的最高等級。
實例演算
假設風速為 10 m/s,則 \((10 / 0.836) = 11.962\),而 \(11.962^{2/3} = 5.27\),四捨五入後為 5 級,也就是「清風」。若風速為 0.836 m/s,則 \((1)^{2/3} = 1\),正好是 1 級,即「軟風」。
蒲福風級參考表(等級 0-12)
蒲福風級將風速與陸地和海上的觀察條件相關聯。風級 \(B\) 是根據 10 米風速使用 \(B = \text{round}\left[\left(\frac{v}{0.836}\right)^{2/3}\right]\) 估計的,其中 \(v\) 是風速(單位為米/秒)。下表給出了每個風級的標準速度範圍以及典型的觀察情況。
| 風級 | 說明 | 節 | 公里/小時 | 英里/小時 | 米/秒 | 陸地/海面上的情況 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 無風 | <1 | <1 | <1 | 0–0.2 | 煙直升;海面如鏡。 |
| 1 | 微風 | 1–3 | 1–5 | 1–3 | 0.3–1.5 | 煙緩緩漂動,顯示風向;水面起漣漪。 |
| 2 | 輕風 | 4–6 | 6–11 | 4–7 | 1.6–3.3 | 臉上能感覺到風,樹葉沙沙作響;出現小波浪。 |
| 3 | 柔和風 | 7–10 | 12–19 | 8–12 | 3.4–5.4 | 樹葉和小枝搖動;出現大波浪,零散的浪尖發白。 |
| 4 | 中等風 | 11–16 | 20–28 | 13–18 | 5.5–7.9 | 塵埃和紙張飄起,小樹枝搖動;許多浪尖發白。 |
| 5 | 新鮮風 | 17–21 | 29–38 | 19–24 | 8.0–10.7 | 小葉樹搖晃;中等波浪,許多浪尖發白,有浪花。 |
| 6 | 強風 | 22–27 | 39–49 | 25–31 | 10.8–13.8 | 大樹枝搖動,雨傘難以使用;大波浪,白色泡沫浪峰。 |
| 7 | 近風暴 | 28–33 | 50–61 | 32–38 | 13.9–17.1 | 整棵樹搖動,逆風行走困難;海面隆起,泡沫吹成條紋。 |
| 8 | 風暴 | 34–40 | 62–74 | 39–46 | 17.2–20.7 | 樹上折斷小枝;中高波浪,浪峰邊緣破碎成飛沫。 |
| 9 | 強烈風暴 | 41–47 | 75–88 | 47–54 | 20.8–24.4 | 輕微結構損傷(煙囪蓋、瓦片);高波浪,密集泡沫,浪花降低能見度。 |
| 10 | 暴風 | 48–55 | 89–102 | 55–63 | 24.5–28.4 | 樹木連根拔起,損傷嚴重;很高的波浪,浪峰懸垂,海面被泡沫覆蓋。 |
| 11 | 烈性暴風 | 56–63 | 103–117 | 64–72 | 28.5–32.6 | 廣泛的損傷(陸地上罕見);異常高的波浪,海面被泡沫斑覆蓋。 |
| 12 | 颶風 | ≥64 | ≥118 | ≥73 | ≥32.7 | 摧毀性;空氣中充滿泡沫和浪花,海面完全泛白,能見度嚴重降低。 |
計算示例:穩定風速 12 米/秒給出 \(B = \text{round}\left[(12/0.836)^{2/3}\right] = \text{round}\left[14.35^{2/3}\right] = \text{round}[5.86] = \) 6,即強風。
風速單位轉換
風速以多個單位報告。基本的國際單位制單位是米/秒(m/s);氣象報告通常使用公里/小時(km/h),而航空和海運預報更傾向使用節(海里/小時)。確切的關係為:
- 1 m/s = 3.6 km/h = 2.23694 英里/小時 = 1.94384 節
- 1 km/h = 0.27778 m/s = 0.62137 英里/小時 = 0.53996 節
- 1 英里/小時 = 0.44704 m/s = 1.60934 km/h = 0.86898 節
- 1 節 = 0.51444 m/s = 1.852 km/h = 1.15078 英里/小時
| 米/秒 | 公里/小時 | 英里/小時 | 節 |
|---|---|---|---|
| 1 | 3.60 | 2.24 | 1.94 |
| 5 | 18.00 | 11.18 | 9.72 |
| 10 | 36.00 | 22.37 | 19.44 |
| 15 | 54.00 | 33.55 | 29.16 |
| 20 | 72.00 | 44.74 | 38.88 |
| 25 | 90.00 | 55.92 | 48.60 |
| 30 | 108.00 | 67.11 | 58.32 |
示例轉換:20 節的海上風等於 20 × 1.15078 = 23.02 英里/小時,也等於 20 × 0.51444 ≈ 10.3 米/秒 — 將其置於蒲福風級的 6 級(強風)。
常見問題
這套風級是國際通用的嗎? 是的。蒲福風級在全球氣象觀測與海上預報中廣泛使用,包括台灣中央氣象署也採用此標準,因此不需要依國別另行調整。
我該用哪一種單位? 四種單位皆可,工具會先全部換算成 m/s 再進行計算。航空與海事報告常使用「節」,而天氣 App 則多以 km/h 或 mph 顯示。
為什麼最高只到 12 級? 傳統的蒲福風級以 12 級為上限(颶風,風速 ≥32.7 m/s)。部分延伸版本會加上 13 至 17 級來描述熱帶氣旋,但標準的蒲福風級到 12 級為止。