Anemometer

Meteorologie

Ein Anemometer (von griechisch anemos = Wind) oder Windmesser dient zur Messung der Windgeschwindigkeit und häufig auch der Windrichtung.

International standardisiert wird die Windgeschwindigkeit in 10 Meter Höhe gemessen.

Das Messprinzip kann sowohl dynamisch, als auch thermisch sein, etwa durch Windkühlung eines Hitzedrahts, oder mechanisch durch Messung des Volumenstroms.

Fest montierte Geräte messen im Regelfall auch die Windrichtung mittels eines zusätzlichen Windrichtungsgebers, einer leichten Fläche, die sich in den Wind dreht (Windfahne, Prinzip des Wetterhahns). Spezielle Konstruktionen gibt es für Segelboote und die Nautik.

Für automatische, ortsfeste Wetterstationen - auch für Privatleute - gibt es fertige Systeme, deren Messwerte über Datenleitung oder Funk-Telemetrie auf ein Display oder direkt in den PC geleitet werden.

In der Luftfahrt lässt sich Richtung und Stärke des Windes aus der Abdrift bestimmen, wenn die Eigengeschwindigkeit bekannt ist. Auf kleinen Flugplätzen verwendet man einen Windsack - wie er auch auf Autobahn-Brücken üblich ist, während auf größeren Flughäfen die Windmessung digital erfolgt. Über Sprechfunk kann der Pilot die Winddaten und meist auch Prognosen vom Fluglotsen erfragen. Auf der Strecke werden die Windverhältnisse für mehrere Flugflächen (FL) eines jeden Gebietes vorausberechnet, um die Flugplanung zu erleichtern.

Schalenkreuzaneometer

Das verbreitetste Bauprinzip ist das Schalenkreuzanemometer. Dieses erfasst die Windgeschwindigkeit, indem ein horizontal auf einem Mast montiertes Windrad aus drei oder vier halbkugel-artigen Schalen vom Wind angetrieben wird. Vorteile des Schalenkreuzanemometers sind die einfache Bauweise, die relative Wartungsfreiheit und die mechanische Funktionsweise, die es störungsunanfällig machen. Nachteile sind die Trägheit des Schalenkreuzes sowohl beim Anlaufen (gerade bei sehr wenig Wind dreht es sich häufig überhaupt nicht) als auch beim Auslaufen (nach starken Böen dreht es einige Zeit mit hoher Geschwindigkeit weiter, obwohl der Wind schon nachgelassen hat) und die Tatsache, dass nur die horizontale Windkomponente erfasst wird.

Preiswerte Handgeräte sprechen ab einer Windgeschwindigkeit von etwa 1 m/sec (3,6 km/h) an, teurere schon bei schwächeren Winden. Diese lassen sich aber besser am eigenen Gesicht schätzen, auch mit ihrer Richtung. Solche Schätzungen funktionieren sogar erstaunlich gut bis zu etwa 50 km/h, wenn man sich am Fahrrad oder als Beifahrer im Auto "eicht" - bei etwas Übung nämlich auf 10-20 Prozent des Windes.

Ultraschallanemometer

Ein Ultraschallanemometer besteht meist aus vier, an den Ecken eines (virtuellen, also offenen) Tetraeders platzierten Ultraschallsendern/-empfängern. Dieses ebenfalls auf einem Mast montierte Gerät sendet von jedem der vier Sensoren Ultraschallwellen an die drei anderen Sensoren aus, wobei der Wind die Schallwellen sowohl horizontal als auch vertikal versetzt, so dass der Schall entsprechend zeitverzögert den nächsten Sensor erreicht. Aus dieser Verzögerung berechnet die Messelektronik die horizontale und vertikale Windgeschwindigkeit. Vorteile des Ultraschallanemometers sind die höhere Genauigkeit, das Fehlen von Trägheit im System und die zusätzliche Erfassung der vertikalen Windkomponente. Nachteile sind die höhere Empfindlichkeit des Messinstruments, der größere Wartungsaufwand und die ungleich höheren Kosten.

Technik

Auch für die Geschwindigkeitsmessung von Luftströmungen in technischen Anlagen wird die Bezeichnung Anemometer verwendet. Nach der Bauart und dem Meßprinzip unterscheidet man neben den oben schon erwähnten Schalenkreuz- und Ultraschall-Doppler-Anemometern:

• Staudruckanemometer
• (Prandtl-)Pitot-Rohr
• Hitzdrahtanemometer
• Flügelradanemometer
• Laser-Doppler-Anemometer
• Phasen-Doppler-Anemometer
• Pattern-Image-Velocimetrie

Sie unterscheiden sich im anwendbaren Messbereich, in der Größe des beobachtbaren Messvolumens, in der Trägheit (zeitaufgelöste Messungen), in der Richtungsabhängigkeit, in der Genauigkeit und natürlich im Preis.

Siehe auch

• Windrichtungsgeber
• Windsack
• Windschreiber (Anemograf),
• Meteorologie,
• Navigation,
• Wettervorhersage,
• Windstärke