Wind-Gust-Messung mit Lufft Ventus und V200A

  • Starke Winde sind eine Gefahr für Mensch und Material. Dabei hängt das Schadenspotenzial nicht nur von der maximalen Windgeschwindigkeit ab, sondern auch von der Dauer und somit der transportierten Energie des Windes.
  • Aus diesem Grund (und wegen messtechnischer Systemunterschiede) verwenden Meteorologen die Größe der Windböe statt der maximalen Geschwindigkeitsspitze.
  • In diesem Artikel lesen Sie, was eine Windböe alles anrichten kann, wie sie definiert ist und wie Sie Böen ab sofort verlässlich und ohne weiteres Zubehör mit dem Lufft Ventus und dem Lufft V200A messen können.

Haiyan, Katrina, Kyrill, Nargis – noch Jahre später hallen diese Namen von Stürmen nach, in den betroffenen Gebieten mitunter sogar Jahrzehnte. Wirbelstürme können verheerende Schäden anrichten und Tausende Menschenleben fordern. Ob sie Taifun, Hurrikan, Orkan oder Zyklon heißen, ist dabei nur eine regionale Bezeichnung.

Eine wichtige Kenngröße, mit der Meteorologen Wirbelstürme beschreiben, ist neben Luftdruck und Durchmesser die Windgeschwindigkeit. Die erwähnten Stürme fanden alle mit Angaben über 200 Kilometern pro Stunde, der Taifun Haiyan gar mit 315 km/h den Weg in die Nachrichten. Hier eine Übersicht über die Stürme, ihre Ausmaße und Auswirkungen.

Stürme, ihre Ausmaße und Auswirkungen. Quelle: Wikipedia

Unterschiedliche Messverfahren

Nun ist die Messung von Windgeschwindigkeiten eine Wissenschaft für sich. Die Geschwindigkeitsangaben beziehen sich auf über eine Minute gemittelte Werte. Folglich erreichten die Winde in der Spitze noch höhere Geschwindigkeiten. Den Maximalwert wiederzugeben, quasi den stärksten Windstoß, ist aus mehreren Gründen aber nicht sinnvoll.

Zum einen tragen sehr kurze Windspitzen wenig Energie in sich und somit ein geringes Schadenspotenzial. Je länger ein Wind weht, desto größer ist die Energie, die er an alles überträgt, das sich ihm in den Weg stellt. Zum anderen reagieren unterschiedliche Messverfahren verschieden stark beziehungsweise schnell auf einen Windstoß. Analoge Schalenanemometer (Anemometer sind Windmesser) beispielsweise benötigen aufgrund des mechanischen Widerstands konstruktionsbedingt einen gewissen Anlauf. Sie reagieren daher träger und können sehr kurze Windstöße nicht umfänglich erfassen. Ultraschallsensoren sind dazu imstande und funktionieren ohne bewegliche Teile, wodurch sie keine Schäden der Lager erleiden können. Dafür benötigen sie in kalten Regionen ausreichend Strom für die integrierte Heizung, um sich frei von Vereisung zu halten. Im Wesentlichen unterscheidet man Anemometer nach vier Messprinzipien:

  • Mechanische Anemometer (Schalenanemometer, Flügelradanemometer)
  • Ultraschallanemometer
  • Thermische Anemometer
  • Staudruckanemometer

Eine wichtige Messgröße: die Windböe (Wind Gust)

Abseits von starken Wirbelstürmen verwenden Meteorologen die Messgröße Windböe, im Englischen: Wind Gust. Statt die Windgeschwindigkeit über eine ganze Minute oder sogar zehn Minuten zu mitteln, betrachten sie kürzere Windpulse von 3 bis 20 Sekunden. Die Messgeräte geben also stets den Mittelwert aller in den vergangenen 3 bis 20 Sekunden aufgenommenen Werte an. Auf diese Weise erhalten Meteorologen einen Wert, der erstens aussagekräftiger ist als ein sehr kurzer Windstoß und zweitens eine bessere Vergleichbarkeit verschiedener Messmethoden ermöglicht. Die folgende Skizze verdeutlicht den Unterschied zwischen maximalem Messwert und dem über 3 Sekunden gemittelten Gust-Wert, also der Stärke der Windböe.

Unterschied zwischen maximalem Messwert und dem über 3 Sekunden gemittelten Gust-Wert

Zur technischen Definition einer Windböe existieren unterschiedliche Vorgaben. Eine häufige Empfehlung von Wetterdiensten und der World Meteorological Organization WMO gibt vor:

  • Gleitender Mittelwert der letzten 3 Sekunden
  • Wiedergabe des höchsten 3-Sekunden-Werts je Messintervall von 10 Minuten

In der Skizze (Intervall über 70 Sekunden) würde das Gerät also als höchsten Wert o,6 ausgeben, gemessen bei etwa 11 Sekunden.

Implementierung der Wind-Gust-Messung im Ventus und V200A

Damit Sie Windböen, also Wind Gusts, simpel und verlässlich messen können, haben wir unseren Ultraschallanemometern Lufft Ventus und Lufft V200A ein Update spendiert. Ohne zusätzlichen Logger oder Rechner geben die Geräte mit dem Firmwareupdate Version 33 nun neben allen bekannten Daten auch die Wind-Gust-Werte aus. Bei der Implementierung haben wir uns an die gängigen Empfehlungen gehalten. Unsere Sensoren Ventus und V200A berechnen aus allen Messwerten der letzten 3 Sekunden den Gust-Wert und aktualisieren diesen mit einer Frequenz von 4 Hertz, also alle 250 Millisekunden. Übertragen wird dann der jeweils höchste Gust-Wert pro 10-Minuten-Intervall.

Weitere Informationen finden Sie auf den jeweiligen Produktseiten zu den Lufft Ultraschallanemometern Ventus, V200A und dem neuen Ventus X für dein Einsatz bei extremer Kälte.

Informationen zum Autor

Holger Wille

Mein Name ist Holger Wille und ich arbeite für die Firma Lufft als Leiter des 2014 gegründeten Standortes Berlin. Dort beschäftigen wir uns mit dem Vertrieb und der Entwicklung laseroptischer Sensoren, derzeit liegt unser Fokus auf Schneehöhen- und Wolkenhöhensensoren. Für diesen Produktbereich arbeite ich als Produktmanager zwischen Vertrieb, Fertigung und Entwicklung und bin im VDI als Experte im NA134 tätig.

Werden Sie Gastautor bei Lufft Anfrage stellen ›

Mehr zum Thema: