風速

気象学では、風速、または風の 流れの速度は、通常は温度の変化により、高気圧から低気圧への空気の移動によって生じる基本的な大気量です。現在、風速は風速計で測定されるのが一般的です。

風速は天気予報、航空・海上運航、建設プロジェクト、多くの植物種の成長と代謝率、その他数え切れ​​ないほど多くのことに影響を与えます。^[2] 風向は通常、地球の自転により等圧線とほぼ平行です（予想されるように垂直ではありません） 。

メートル毎秒（m/s）はSI単位系で、風速を報告するために世界気象機関が推奨している単位で、北欧諸国の天気予報などで使用されています。^[3]国際民間航空機関（ICAO）も2010年以降、滑走路に進入する際の風速を報告するために、以前のキロメートル毎時（km/h）の使用を推奨していた単位に代わり、メートル毎秒を推奨しています。^[4]

歴史的な理由から、風速の測定には、マイル毎時（mph）、ノット（kn）^[5]、フィート毎秒（ft/s）などの他の単位も使用されることがあります。歴史的には、風速は、海上または陸上での特定の風の影響の視覚的観測に基づく ボーフォート風力階級を使用して分類されてきました。

風速は、さまざまな規模（ミクロからマクロまで）で作用する多くの要因と状況の影響を受けます。これには、圧力勾配、ロスビー波、ジェット気流、および地域の気象条件が含まれます。また、風速と風向の間には、特に圧力勾配と地形条件との関連が見られます。

圧力勾配は、大気中または地球の表面上の 2 点間の気圧の差を表します。圧力差が大きいほど、変動を相殺するために風が速く流れる (高気圧から低気圧へ) ため、圧力勾配は風速にとって重要です。圧力勾配は、コリオリの力や摩擦と組み合わさって、風向にも影響を及ぼします。

ロスビー波は上層対流圏の強風です。これは地球規模で発生し、西から東へ移動します（そのため偏西風と呼ばれます）。ロスビー波自体は下層対流圏で発生する風速とは異なります。

ハリケーン、モンスーン、サイクロンなどの異常気象の発生は風の流速に劇的な影響を及ぼす可能性があるため、地域の気象条件は風速に影響を及ぼす上で重要な役割を果たします。 ^{[出典が必要]}

竜巻に関係のない史上最速の風速は、1996年4月10日の熱帯低気圧オリビアの通過時である。オーストラリアのバロー島の自動気象観測所は、最大突風113.3メートル/秒（408キロメートル/時、253マイル/時、220.2ノット、372フィート/秒）を記録した。 ^{[6] [7]}この突風はWMO評価パネルによって評価され、同パネルは風速計が機械的に健全であり、突風は統計的確率の範囲内であると判定し、2010年に計測値を承認した。風速計は地上10メートル（海抜64メートル）に設置されていた。サイクロン発生中、83 m/s (300 km/h; 190 mph; 161 kn; 270 ft/s) を超える突風が数回記録され、最大 5 分間平均風速は 49 m/s (180 km/h; 110 mph; 95 kn; 160 ft/s) に達しました。突風係数は平均風速の 2.27～2.75 倍でした。突風のパターンと規模から、すでに強固だったサイクロンの眼壁に中渦が埋め込まれていたことが示唆されます。 ^[6]

現在^{[ 2010年時点？ ]}、公式に記録された史上2番目に高い地表風速は、1934年4月12日に米国ニューハンプシャー州マウントワシントン天文台（海抜1,917メートル（6,288フィート））で熱線風速計を使用して記録された103.266メートル/秒（371.76キロメートル/時、231.00マイル/時、200.733ノット、338.80フィート/秒）である。この風速計はマウントワシントンでの使用に特化して設計されたもので、後に米国立気象局によってテストされ、正確であることが確認された。^[8]

特定の大気現象（竜巻など）での風速はこれらの値を大幅に上回ることがありますが、正確に測定されたことはありません。これらの竜巻の風を直接測定することは、激しい風で計器が破壊されるため、めったに行われません。速度を推定する方法の1つは、Doppler on Wheelsまたはモバイルドップラー気象レーダーを使用して風速を遠隔測定することです。^{[9]この方法を使用して、}オクラホマ大学が所有および運営するモバイルレーダー（ RaXPol ）は、 2013年のエルレノ竜巻内で最大毎秒150メートル（時速340マイル、時速540キロメートル）の風を記録しました。これは、歴史上レーダーで観測された最速の風速を記録しました。^[10] 1999年5月3日、オクラホマ州で発生したブリッジクリーク・ムーア竜巻では、移動式レーダーにより最大風速135m/s（490km/h、300mph、262kn、440ft/s）が計測されたが、 ^[11]同じ竜巻では142m/s（510km/h、320mph、276kn、470ft/s）という別の数値も引用されている。^[12]さらに、この計測に悪天候研究センターが使用した別の数値は135±9m/s（486±32km/h、302±20mph、262±17kn、443±30ft/s）である。^[13]ただし、ドップラー気象レーダーで計測された速度は公式記録とはみなされない。^[12]

太陽系外惑星では風速がはるかに高くなる可能性がある。2015年にウォーリック大学の科学者は、HD 189733bの風速が2,400 m/s（8,600 km/h、4,700 kn）であると判定した。同大学はプレスリリースで、HD 189733bの風速測定に使用された方法が、地球のような太陽系外惑星の風速測定に使用できる可能性があると発表した。^[14]

風速計は風速を測定するために使用されるツールの1つです。^[15]風速計は垂直の柱と3つまたは4つの凹面カップで構成される装置で、空気粒子の水平方向の動き（風速）を捉えます。

従来のカップアンドベーン式風速計とは異なり、超音波風速計には可動部品がないため、風力タービンの上など、メンテナンスフリーの性能が求められる用途で風速を測定するために使用されます。名前が示すように、超音波風速計は高周波音を使用して風速を測定します。超音波風速計には、2 組または 3 組の音波送信機と受信機があります。各送信機は、高周波音を受信機に絶えず送信します。内部の電子回路は、音が各送信機から対応する受信機に届くまでの時間を測定します。風の吹き方によっては、音波ビームの一部が他のビームよりも影響を受け、わずかに遅くなったり速くなったりします。回路はビームの速度の差を測定し、それを使用して風速を計算します。^[16]

音響共鳴風速センサーは超音波センサーの一種です。音響共鳴センサーは飛行時間測定を使用する代わりに、専用の小さな空洞内で共鳴する音波を使用します。空洞には超音波トランスデューサーのアレイが組み込まれており、超音波周波数で個別の定在波パターンを作成するために使用されます。風が空洞を通過すると、波の特性が変化（位相シフト）します。各トランスデューサーによって受信信号の位相シフトの量を測定し、データを数学的に処理することで、センサーは風速と風向の正確な水平測定を提供できます。^[17]

風速を測定するために使用される別のツールには、ピトー管と組み合わせた GPS があります。^[要出典]流体の流速ツールであるピトー管は、主に航空機の空気速度を決定するために使用されます。

風速は、世界中の構造物や建物の設計において共通の要素です。構造物の設計に必要な横方向の強度を決定する要素となることもよくあります。

米国では、設計に用いられる風速は「3秒間の突風」と呼ばれることが多く、これは3秒間に持続する最大の突風であり、年間50分の1の確率で超過する可能性がある（ASCE 7-05、ASCE 7-16に更新）。^[18]この設計風速は米国のほとんどの建築基準法で認められており、建物や構造物の横方向の設計を規定することが多い。

カナダでは、基準風圧が設計に使用されており、これは年間50分の1の確率で超過する「平均時間」風速に基づいています。基準風圧 qは、 q = ρv ² / 2という式を使用して計算されます。ここで、ρは空気密度、vは風速です。^[19]

歴史的に、風速はさまざまな平均時間（最速マイル、3秒間の突風、1分間、平均1時間など）で報告されており、設計者はこれを考慮する必要があります。風速をある平均時間から別の平均時間に変換するために、ダースト曲線が開発されました。これは、数秒間の平均最大風速と1時間の平均風速の関係を定義します。^[20]

• アメリカ土木学会（ASCE 7-05 の発行者、現在のバージョンは ASCE 7-16）
• ボフォート風力階級
• 藤田スケールと改良藤田スケール
• 国際建築基準（NBC 2005 の制定者）
• ICAO 勧告 – 国際単位系
• 結び目（単位）
• 卓越風
• サファー・シンプソン ハリケーン スケール
• TORROスケール
• 風向

• ウィキメディア・コモンズの風速に関連するメディア