物理学

蒲福风级风速计算器

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什么是蒲福风级?

蒲福风级是一个标准化的系统,通过观察海洋条件和陆地指标来估算和分类风速。该级别由英国皇家海军军官西尔·弗朗西斯·蒲福在1805年开发,它使风的影响得到更系统和定量的理解。它是航海导航、气象学和环境科学的宝贵工具。

最初,蒲福风级由13个等级组成,从0级(无风)到12级(飓风强度),后来扩展。该级别通过观察海上浪高或陆地上的可见效果来评估风速,无需复杂的气象设备。蒲福风级的使用至今仍然具有相关性,是多个领域的关键教育和实际工具。

公式

虽然传统的蒲福风级使用描述观测,但可以通过数学公式将数值与各种单位联系起来。转换蒲福数(BB)到米/秒(米/秒)的风速(VV)的经验公式如下:

V(B)=0.836×B3/2V(B) = 0.836 \times B^{3/2}

将此风速转换为千米/小时(千米/小时)时,公式变为:

V(B)=(0.836×B3/2)×3.6V(B) = (0.836 \times B^{3/2}) \times 3.6

对于英里/小时(英里/小时),使用公式:

V(B)=(0.836×B3/2)×2.23694V(B) = (0.836 \times B^{3/2}) \times 2.23694

对于海里/小时(节),公式为:

V(B)=(0.836×B3/2)×1.94384V(B) = (0.836 \times B^{3/2}) \times 1.94384

蒲福风级表与流行风速单位

以下是一个综合表格,代表蒲福风级与多个单位(如米/秒、千米/小时、英里/小时、节)的等效风速。每个级别与通常在自然界中观察到的定性描述相匹配。

蒲福级别描述速度 (米/秒)速度 (千米/小时)速度 (英里/小时)速度 (节)
0无风0.0 - 0.20 - 10 - 10 - 1
1轻风0.3 - 1.51 - 51 - 31 - 3
2微风1.6 - 3.36 - 114 - 74 - 6
3和风3.4 - 5.412 - 198 - 127 - 10
4清风5.5 - 7.920 - 2813 - 1711 - 16
5强风8.0 - 10.729 - 3818 - 2417 - 21
6强风10.8 - 13.839 - 4925 - 3122 - 27
7疾风13.9 - 17.150 - 6132 - 3828 - 33
8大风17.2 - 20.762 - 7439 - 4634 - 40
9烈风20.8 - 24.475 - 8847 - 5441 - 47
10狂风24.5 - 28.489 - 10255 - 6348 - 55
11暴风28.5 - 32.6103 - 11764 - 7256 - 63
12飓风≥ 32.7≥ 118≥ 73≥ 64

描述:

  1. 无风(蒲福0级): 水面如镜;烟垂直上升;没有明显的风移动。
  2. 轻风(蒲福1级): 小涟漪出现;烟飘动;风向标易偏转。
  3. 微风(蒲福2级): 树叶沙沙作响;小浪尖形成。
  4. 和风(蒲福3级): 树叶和小树枝摇摆;旗帜展开。
  5. 清风(蒲福4级): 扬起尘土和纸屑;小树枝不断晃动。
  6. 强风(蒲福5级): 小树摇摆;白白浪形成;难以撑伞。
  7. 疾风(蒲福6级): 大树枝运动;走路有风阻。
  8. 大风(蒲福7级): 整棵树运动;大浪卷;侵蚀开始。
  9. 烈风(蒲福8级): 树枝和小枝断裂;行走明显受阻。
  10. 狂风(蒲福9级): 树枝断裂;屋顶受损;大浪涌起。
  11. 暴风(蒲福10级): 树木连根拔起;屋顶脱落;海况严重。
  12. 飓风(蒲福12级): 极端破坏力;环境严重受影响。

例子

  1. 海上应用。考虑一位海洋探险家沿海岸线航行;最新的气象报告预测离岸风力为 “5级” 强风。在这种情况下,探险者暴露于17到21节(8.0 - 10.7 米/秒)的阵风中,预计在航行中会有一定的障碍。

  2. 户外活动策划。亚历克斯 计划在海滩举行一个风帆冲浪日。天气预报描述风力条件为 “清风” 或蒲福风级4。知道这个,亚历克斯据此组织设备,因为条件表明风速为11到16节(20 - 28 千米/小时)。将该速度转换为更熟悉的单位,他们可以确定将体验到大约13到17英里/小时的风速。 艾玛 正在组织一个户外音乐会,她的气象学家告诉她活动当天可能有 “疾风” 级别的风力,即蒲福7级。预计的风速为25到30英里/小时(40 - 48 千米/小时),这表明活动场地将有明显的风力影响。在这个数据指导下,Emma 的团队调整帐篷和舞台布局,以减少高风可能造成的风险。

  3. 农业准备。农民使用蒲福风级为即将到来的天气做准备。广播提示的 “强风” 条件,即蒲福风级6,对应的风速为22到27节(11 - 14米/秒),这需要加强牲畜的保护措施和固定可能被强风卷起的潜在危险物。

常见问题

蒲福风级的起源是什么?

蒲福风级由西尔·弗朗西斯·蒲福在1805年引入,作为一种标准的观察工具,旨在确定风速对环境和海况的影响。

蒲福风级如何测量风速?

蒲福风级根据海上和陆上的环境影响将风的强度组织成可观察的类别,允许在无数字安装系统的情况下进行识别;新兴技术通过系统程序在同一时间精确测量和记录条件。

蒲福风级5相当于多少英里/小时?

蒲福5级大约相当于18到24英里/小时的风速,表示微风,小树摇摆不定,可能伴有对业余户外活动的轻微影响。

如何确定蒲福风级?

这可以通过考虑风力和以米/秒(米/秒)或其他测量单位的风速描述,并将这些数据与上面的蒲福风级表进行比较来完成。