风力等级

一种表示风强度的方法

风力等级

风力等级(英文名:Wind scale,简称:风级),是风强度的一种表示方法,指风吹到物体上所表现出的力量大小。[0][1]国际上通用的风力等级是蒲福风力等级。[3]唐朝时,太史令李淳风在所著的《乙巳占》一书中将风力分为八个等级,加上“无风”“和风”两级,可合十级。这是世界上最早的风力等级。[4][5]1805年,英国人蒲福根据风对海面的影响将风力分为13级(0到12级),人称“蒲福风力等级”,但此时蒲福风力等级没有确定对应的风速大小。1830年,英国皇家海军开始以蒲福风力等级为记录标准。19世纪50年代起,一般航海也开始使用蒲福风力等级。蒲福风力等级最开始时只运用于海上,经改良后也可用于陆地,并慢慢使用专门的风速测量仪器测量风速。1923年,随着风速测量仪器标准化,蒲福风力等级也略为修改以方便气象学使用。[6]20世纪50年代,测风仪器的发展使人们发现自然界的风力实际可以大大超过12级,于是就把风力划分扩展到17级,即总共18个等级。[7]2001年,中国气象局发布《台风业务和服务规定》,以蒲福风力等级将12级以上台风补充到17级,由此将风力等级扩展到18个等级。根据中国2012年6月发布的《风力等级》国家标准,依据标准气象观测场10米高度处的风速大小,将风力等级依次划分为18个等级,表达风速的常用单位有三个,分别为海里/小时、米/秒、公里/小时,中国台风预报时常用单位为米/秒。[6]风力等级可使用轻便风速表、转杯风速表等仪器测量。[8]

风力等级(英文名:Wind scale,简称:风级),是风强度的一种表示方法,指风吹到物体上所表现出的力量大小。[1][2]国际上通用的风力等级是蒲福风力等级。[4]

唐朝时,太史令李淳风在所著的《乙巳占》一书中将风力分为八个等级,加上“无风”“和风[注1]”两级,可合十级。这是世界上最早的风力等级。[5][6]1805年,英国人蒲福根据风对海面的影响将风力分为13级(0到12级),人称“蒲福风力等级”,但此时蒲福风力等级没有确定对应的风速大小。1830年,英国皇家海军开始以蒲福风力等级为记录标准。19世纪50年代起,一般航海也开始使用蒲福风力等级。蒲福风力等级最开始时只运用于海上,经改良后也可用于陆地,并慢慢使用专门的风速测量仪器测量风速。1923年,随着风速测量仪器标准化,蒲福风力等级也略为修改以方便气象学使用。[7]20世纪50年代,测风仪器的发展使人们发现自然界的风力实际可以大大超过12级,于是就把风力划分扩展到17级,即总共18个等级。[8]2001年,中国气象局发布《台风业务和服务规定》,以蒲福风力等级将12级以上台风补充到17级,由此将风力等级扩展到18个等级。根据中国2012年6月发布的《风力等级》国家标准,依据标准气象观测场10米高度处的风速大小,将风力等级依次划分为18个等级,表达风速的常用单位有三个,分别为海里/小时、米/秒、公里/小时,中国台风预报时常用单位为米/秒。[7]风力等级可使用轻便风速表、转杯风速表等仪器测量。[9]

蒲福风力等级是国际通用的风力评估体系,其扩展等级为极端天气提供了更精确的描述标准,广泛应用于航海和气象行业。IEC风力等级则适用于风电行业。[3][4][7]此外,风力等级在台风监测方面也尤为重要。[10]1973年9月14日,中国琼海县遭遇了新中国成立以来的一次最大超强台风。该县嘉积镇等多地几乎被彻底摧毁,死伤人数达6000多人。据悉,该次台风中心附近最大风力为73米/秒,已超过17级的最高标准。[11][12]

定义

风力等级是根据风对地面(或海面)物体影响程度而定出的等级,具体按照风速[注2]大小来划分。风速是指气流在单位时间内移动的距离,风的前进速度,用米/秒或千米/小时表示。相邻两地间的气压差愈大,空气流动越快,风速越大,风的力量自然也就大。所以通常都是以风力来表示风的大小。国际采用的风力等级最初由英国人蒲福于1805年拟定,故称为“蒲福风力等级”,从静风到飓风分为13级。[13][14]20世纪50年代,测风仪器的发展使人们发现自然界的风力实际可以大大超过13级,于是就把风力划分扩展到18个等级。[8]

早期

中国唐朝时期,太史令李淳风在他所著的《乙巳占中将风力分为八个“无风”“和风[注1]”两个级,可合十级。这是世界上最早的风力等级。[5][6]

蒲福风力等级

1806年,英国海军大将蒲福根据风对海面引起现象的观察,将风力分为13级(0到12级),称为“蒲福风力等级”。此时,他并没有确定风力等级对应的风速大小。[7]

演进

1830年,英国皇家海军开始以蒲福风力等级为记录标准。19世纪50年代起,一般航海也开始使用蒲福风力等级。蒲福风力等级最开始时运用于海上,以航行的船只状态及海浪为参照;经改良后也可用于陆地,主要根据风对烟、树叶及树枝、旗帜的摇动、沙尘、地面物体等的影响程度而定出风力等级。后来蒲福风力等级慢慢使用专门的风速测量仪器(例如风杯式风速计)测量风速。1923年,随着风速测量仪器标准化,蒲福风力等级也略为修改以方便气象学使用。[7]

20世纪50年代,测风仪器的发展使人们发现自然界的风力实际可以大大超过12级,于是就把风力划分扩展到17级,即总共18个等级。[8]中国气象局于2001年下发《台风业务和服务规定》,以蒲福风力等级将12级以上台风补充到17级。13级为37.0-41.4米/秒;14级为41.5-46.1米/秒;15级为46.2-50.9米/秒;16级为51.0-56.0米/秒;17级为56.1-61.2米/秒,由此将风力等级扩展到18个等级。2012年6月,中国发布《风力等级》国家标准,依据标准气象观测场10米高度处的10分钟平均风速大小,将风力等级依次划分为18个等级。不过,世界气象组织航海气象服务手册采用的分级还是0至12级,扩展的13至17级并非建议分级。[7]

蒲福风力等级

1805年,英国海军大将蒲福根据风对海面引起现象的观察,将风力分为13级(0到12级),也称为“蒲福风力等级”。[7]20世纪50年代,测风仪器的发展使人们发现自然界的风力实际可以大大超过12级,于是就把风力划分扩展到17级,即总共18个等级。[8]

风力级数名称海浪海岸船只征象陆地地面征象相当于空旷平地上标准高度10m处的风速
一般/m最高/mnmi/hm/skm/h
0静风--静,烟直上小于10~0.2小于1
1软风0.10.1平常渔船略觉摇动烟能表示方向,但风向标不能动1~30.3~1.51~5
2轻风0.20.3渔船张帆时,每小时可随风
移行2~3km
人面感觉有风,树叶微响,风向标能转动4~61.6~3.36~11
3微风0.61.0渔船渐觉颠簸,每小时可随风
移行5~6km
树叶及微枝摇动不息,旌旗展开7~103.4~5.412~19
4和风1.01.5渔船满帆时,可使船身倾向一侧能吹起地面灰尘和纸张,树的小枝摇动11~165.5~7.920~28
5清劲风2.02.5渔船缩帆(即收去帆之一部)有叶的小树摇摆,内陆的水面有小波17~218.0~10.729~38
6强风3.04.0渔船加倍缩帆,捕鱼须注意风险大树枝摇动,电线呼呼有声,举伞困难22~2710.8~13.839~49
7疾风4.05.5渔船停泊港中,在海者下锚全树摇动,迎风步行感觉不便28~3313.9~17.150~61
8大风5.57.5进港的渔船皆停留不出微枝折毁,人行向前感觉阻力甚大34~4017.2~20.762~74
9烈风7.010.0汽船航行困难建筑物有小损(烟囱顶部及平屋摇动)41~4720.8~24.475~88
10狂风9.012.5汽船航行颇危险陆上少见,见时可使树木拔起或使建筑物损坏严重48~5524.5~28.489~102
11暴风11.516.0汽船遇之极危险陆上很少见,有则必有广泛损坏56~6328.5~32.6103~117
12飓风14.0-海浪滔天陆上绝少见,摧毁力极大64~7132.7~36.9118~133
13-----72~8037.0~41.4134~149
14-----81~8941.5~46.1150~166
15-----90~9946.2~50.9167~183
16-----100~10851.0~56.0184~201
17-----109~11856.1~61.2202~220
以上信息的参考资料源于[15][7]

IEC风力等级

蒲福风力等级多用于航海和气象学,在风电行业中使用的更多的是用于对某个地点风力进行表述的分级方式:IEC风力等级。需要注意的是,IEC风力等级与蒲氏风力等级的表达方式正好相反:级别越高,风力越弱,这种分级表示的是一个地区风力资源的潜能,将某一地区一段时间内的风力进行平均,给出折算后的多个风速(m/s)评估值,用于衡量该地区的风力资源储藏量的大小。[3]

风力等级年平均风速(m/s)50年10分钟最大风速(m/s)50年3秒钟最大风速(km/h)年平均3秒钟最大风速(km/h)
IV6304231.5
III7.537.552.539.375
II8.542.559.544.625
I10507052.5
以上信息的参考资料源于[3]

中国标准分级

2001年,中国气象局下发《台风业务和服务规定》,以蒲福风力等级将12级以上台风补充到17级。[11][12]根据中国2012年6月发布的《风力等级》国家标准,依据标准气象观测场10米高度处的风速大小,将风力等级依次划分为18个等级,表达风速的常用单位有三个,分别为海里/小时、米/秒、公里/小时。中国台风预报时常用单位为米/秒。[11]

中国风力等级划分表
中国风力等级划分表

风力等级的测量

风力等级的测量要在空气不受任何障碍物影响的地方进行,以风速大小来划分。其中,风速的常用单位有三个,分别为海里/小时、米/秒、公里/小时,中国台风预报时常用单位为米/秒。[7]

轻便风速表

轻便风速表是测量风力大小及一分钟内平均风速的仪器,一般由感应部分和计数器组成。这种仪器体积较小,携带方便,使用方法也很简单,适用于农田小气候观测和野外考察用。[9]

轻便风速表一般由风向、风速、手柄三部分构成。它既可以手持观测,也可以安置在固定地点使用,其高度根据需要而定。观测前,要先将仪器的三部分连接好。待风杯转动半分钟后,用手指按风速表的启动开关(马上放开),使风杯与风速表接通,表上的红色时间小指针开始走动,同时风速指针也随着风杯的转动而走动,一分钟后,时间指针自动停止计时,此时风速指针所示数值称为指示风速。用指示风速在“风速检定曲线图”上即可查出实际风速。轻便风速表在使用120小时后,需要重新检定。[9]

轻便风速表
轻便风速表

转杯风速表

转杯风速表是农业气象观测中最经常使用的测风仪器,它可以测定任意时间内的平均风速。[9]

转杯风速表的感应部分由三个风杯(也有四个风杯)装于十字架上,风杯在轴承上可以自由转动,外用小框保护风杯,固定于水平横架上。中轴下部与计数器相接。风吹到风杯上时产生旋转力矩,风杯便绕轴旋转。风速愈大,风杯转速愈大。计数器通过记录风杯转动的圈数反映风速。观测时,选择空旷的地方,安装好气候测杆,拉三根纤绳固定好测杆。首先检查计数器的启动开关,使计数器处于停止计数状态,按顺序读出转杯风速表的计数器上的初读数,并记录;然后打开风速表的启动开关,并按下秒表开始计时;经过一段时间(所需观测时间)后,关上风速表的启动开关,并按下秒表停止计时;读取风速表的计数器上的终读数和秒表上的时间;用终读数减初读数得到差数(此差数表示风速表指针在观测时间内所走的刻度数),将差数记入记录表内,再除以时间(以秒为单位计算),可得出风速表每秒钟内所走的刻度数(单位为分划·秒-1),取一位小数。最后在仪器附带的鉴定证上,将“分划·秒−1”换算成米·秒−1,即为观测时间内的平均风速。[9][16]

转杯风速表
转杯风速表

风速风向仪

风速风向仪是专为各种大型机械设备研制开发的大型智能风速传感报警设备,其内部采用了先进的微处理器作为控制核心,外围采用了先进的数字通讯技术。[17]

风速风向仪按下底部电源开关后,仪器初始化,随即显示风速及风级数据。进行风速及风级的测量时,仪器左侧显示的两位数据为风级(单位为级),右侧显示的三位数据为风速(单位为m/s),风级显示精度为级,风速显示精度为0.1m/s。[17]

风速风向仪
风速风向仪

风速仪

风速仪又称风速风级报警器,可用于安装在露天工作的起重机上。[18]

风速仪由风杯带动测速发电机测量风速。风速仪有多种结构组成,其中包括由三杯式风速传感器或平板风标式风向传感器组成的类型;还有由螺旋桨和舵翼构成小飞机形状的类型,这种类型集成了风速和风向传感器于一体;另外,也有采用国际通用的电位器作为风向敏感元件的风速仪。按中国《起重机械安全规程》规定,当风力大于6级时风速仪能发出报警信号,并能显示瞬时风速风级。沿海工作的起重机一般设定在七级发出报警信号。[18]

风速仪
风速仪

风力等级/风速换算

日常生活中,可以根据需要方便地将风力等级换算成所对应的风速,也就是单位时间内空气流动的距离,用m/s表示。其换算口诀为:二是二来一是一,三级三上加个一;四到九级不难算,级数减二乘个三;十到十二不多见,牢记十级就好办;十级风速二十七,每加四来多一级。[19]

具体为:一级风的风速等于1m/s,二级风的风速等于2m/s;三级风的风级上加1,其风速等于4m/s;四到九级在在级数上减去2再乘3就得到相应级别的风速;十至十二级的风速算法是一样的,十级风速是27m/s,在此基础上加4得十一级风速为31m/s,再加4得十二级风速为35m/s。[19]

应用

蒲福风力等级是国际通用的风力评估体系,其扩展等级为极端天气提供了更精确的描述标准。其广泛应用于航海和气象行业。IEC风力等级则更适用于风电行业。[8][14][3]此外,风力等级在台风监测方面也尤为重要。台风,专业上称热带气旋,按其中心附近的2分钟平均最大风力区分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风(如下表所示)。加强台风的监测和预报,利用气象卫星资料,可以确定台风中心的位置,估计台风强度,监测台风移动方向和速度,以及狂风暴雨出现的地区等,对防止和减轻台风灾害起着关键作用。[10]

名称风力等级对应风速(m/s)
热带低压6~710.8~17.1
热带风暴8~917.2~24.4
强热带风暴10~1124.5~32.6
台风12~1332.7~41.4
强台风14~1541.5~50.9
超强台风16级以上≥51.0
以上信息的参考资料源于[10]
台风的卫星云图
台风的卫星云图

18级特强台风

1973年9月14日,中国琼海县遭遇了新中国成立以来的一次最大超强台风。该县嘉积镇等多地几乎被彻底摧毁,死伤人数达6000多人。据悉,该次台风中心附近最大风力为73米/秒,已超过17级的最高标准,达到18级,这也是国际航海界关于特大台风的普遍说法。[11][12]

琼海县委大院房屋几乎全部倒塌
琼海县委大院房屋几乎全部倒塌

北京发布大风橙色预警

2025年4月10日,北京发布近十年首个全市大风橙色预警。据预计,11日17时,北京延庆、昌平门头沟房山开始出现大风天气,20时前后影响城区,夜间阵风逐渐增大至8、9级,12日06时至22时为风力最强时段,全市平均风可达6级,平原地区阵风9~11级,延庆、昌平、门头沟、房山、怀柔、平谷、密云等区的部分地区阵风11~13级,山区局地阵风可达13级以上,并伴有沙尘和强降温天气。[20]

北京市民在风中行走
北京市民在风中行走

相关文化

口诀名称口诀内容
风级歌[19]0级烟柱直冲天,1级青烟随风偏
2级轻风吹脸面,3级叶动红旗展
4级枝摇飞纸片,5级带叶小树摇
6级举伞步行艰,7级迎风走不便
8级风吹树枝断,9级屋顶飞瓦片
10级拔树又倒屋,11、12陆上很少见
风力等级歌谣[21]零级无风烟上冲,一级看烟示西东
二级树叶瑟瑟响,风标时刻动不停
三级风起红旗展,四级尘土飞空中
五级河面起微波,有叶小树迎风动
风到六级电线响,风中撑伞难前行
七级大风树弯腰,逆风步行困难重
八级树枝多折断,迎风差点走不动
九级草屋遭破坏,平房揭瓦倒烟囱
陆上十级风不多,屋倒树歪耍威风
如果刮到十一级,大树拔根楼房倾
十二级风陆上无,海浪涛天闹龙宫
风速歌[22]零级风,烟直上;一级风,烟稍偏
二级风,树叶响;三级风,旗翩翩
四级风,灰尘起;五级风,起波澜
六级风,大树摇;七级风,行路难
八级风,树枝断;九级风,烟囱坍
十级风,树根拔;十一级,陆罕见
十二级,更少有,风怒吼,浪滔天
乙巳占[5]一级动叶,二级鸣条,
三级摇枝,四级坠叶,
五级折小枝,六级折大枝,
七级折木,飞沙石,
八级拔大树及根
无风,和风

参考资料 22

  1. 标准号:GB/T 28591-2012 — 国家标准全文公开系统
  2. 参考 2
  3. 参考 3
  4. 参考 4
  5. 李淳风 — 计量测试学会
  6. 古代科技名人:李淳风、郭守敬、徐光启|文物中的科学 — 百家号
  7. 每日科技名词|风级 — 微信公众平台
  8. 参考 8
  9. 参考 9
  10. 参考 10
  11. 风力等级划分 — 国家减灾网
  12. 回顾海南最强台风7314:一场毫无预兆的灾难 — 新浪网
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. 参考 15
  16. 风力等级 — 中国科普博览
  17. 参考 17
  18. 参考 18
  19. 参考 19
  20. 近十年首个全市大风橙色预警!北京此轮大风有多强? — 百家号
  21. 早点回家收衣服! 贵阳将有大风来袭,蓝色预警 — 微信公众号
  22. 【气象科普】为什么风吹起来一阵大一阵小? — 微信公众号

注释

  1. 和风:风来时清凉,温和,尘埃不起。
  2. 风速是风强度的一种表示方法,有多种不同的单位,如m/s、km/h、mile/h等。
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