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數學公式

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結果

蒲福風級
5
Fresh breeze
風速(m/s) 10 m/s
風力說明 Fresh breeze

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。

蒲福風級圖表,從平靜海面到颶風,波浪逐漸增高
蒲福風級將0至12級風力與海況和波浪情況相對應。

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。

顯示蒲福風級數隨風速上升的曲線
蒲福風力隨風速的三分之二次方增加。

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 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
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。

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