Le mouvement horizontal de l'air au-dessus de la surface de la Terre est appelé vent. Le vent souffle toujours d'une zone de haute pression vers une zone de basse pression.
Vent caractérisé par la vitesse, la force et la direction.
Vitesse et force du vent
Vitesse du vent mesurée en mètres par seconde ou en points (un point est approximativement égal à 2 m/s). La vitesse dépend du gradient barique : plus le gradient barique est important, plus la vitesse du vent est élevée.
La force du vent dépend de la vitesse (tableau 1). Plus la différence entre les zones adjacentes de la surface terrestre est grande, plus le vent est fort.
Tableau 1. Force du vent près de la surface de la terre sur l'échelle de Beaufort (à une hauteur standard de 10 m au-dessus d'une surface plane ouverte)|
Pointe Beaufort |
Définition verbale de la force du vent |
Vitesse du vent, m/s |
action du vent |
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Calme. La fumée monte verticalement |
Mer lisse comme un miroir |
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La direction du vent est perceptible mais la fumée est portée, mais pas par la girouette |
Ondulations, pas de mousse sur les crêtes |
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Le mouvement du vent se fait sentir sur le visage, les feuilles bruissent, la girouette se met en mouvement |
Vagues courtes, les crêtes ne basculent pas et semblent vitreuses |
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Les feuilles et les branches minces des arbres se balancent constamment, le vent agite les drapeaux supérieurs |
Vagues courtes et bien définies. Les peignes, basculant, forment une mousse vitreuse, parfois de petits agneaux blancs se forment |
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Modérer |
Le vent soulève de la poussière et des morceaux de papier, met en mouvement les fines branches des arbres. |
Les vagues sont allongées, des agneaux blancs sont visibles à de nombreux endroits |
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De minces troncs d'arbres se balancent, des vagues avec des crêtes apparaissent sur l'eau |
Bien développé en longueur, mais pas de très grosses vagues, des agneaux blancs sont visibles partout (des éclaboussures se forment dans certains cas) |
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D'épaisses branches d'arbres se balancent, les fils télégraphiques bourdonnent |
De grosses vagues commencent à se former. Les crêtes mousseuses blanches occupent un espace important (éclaboussures probables) |
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Les troncs d'arbres se balancent, c'est dur d'aller contre le vent |
Les vagues s'amoncellent, les crêtes se brisent, l'écume tombe en bandes au vent |
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Très fort |
Le vent brise les branches des arbres, il est très difficile d'aller contre le vent |
Vagues longues modérément hautes. Sur les bords des crêtes, les embruns commencent à décoller. Des bandes de mousse s'alignent dans la direction du vent |
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Dommages mineurs ; le vent arrache les pare-fumées et les tuiles |
hautes vagues. L'écume en larges bandes denses se couche au vent. Les crêtes des vagues commencent à chavirer et à s'effriter en embruns qui nuisent à la visibilité. |
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Gros orage |
Importantes destructions de bâtiments, arbres déracinés. Rarement sur terre |
Vagues très hautes avec de longues crêtes incurvées vers le bas. La mousse qui en résulte est soufflée par le vent en gros flocons sous forme d'épaisses bandes blanches. La surface de la mer est blanche d'écume. Le fort rugissement des vagues est comme des coups. La visibilité est mauvaise |
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Tempête violente |
Grande destruction sur une grande surface. Très rare sur terre |
Vagues exceptionnellement hautes. Les bateaux de petite et moyenne taille sont parfois hors de vue. La mer est toute couverte de longs flocons blancs d'écume, se répandant sous le vent. Les bords des vagues sont partout soufflés dans l'écume. La visibilité est mauvaise |
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32,7 et plus |
L'air est rempli de mousse et de spray. La mer est toute couverte de bandes d'écume. Très mauvaise visibilité |
Échelle de Beaufort- une échelle conditionnelle pour l'évaluation visuelle de la force (vitesse) du vent en des points en fonction de son effet sur les objets au sol ou sur les vagues en mer. Il a été développé par l'amiral anglais F. Beaufort en 1806 et n'a d'abord été utilisé que par lui. En 1874, le Comité permanent du premier Congrès météorologique a adopté l'échelle de Beaufort pour une utilisation dans la pratique synoptique internationale. Au cours des années suivantes, l'échelle a changé et affiné. L'échelle de Beaufort est largement utilisée en navigation maritime.
Direction du vent
Direction du vent est déterminé par le côté de l'horizon d'où il souffle, par exemple, le vent soufflant du sud est le sud. La direction du vent dépend de la répartition de la pression et de l'effet déviateur de la rotation de la Terre.
Sur la carte climatique, les vents dominants sont représentés par des flèches (Fig. 1). Les vents observés près de la surface terrestre sont très divers.
Vous savez déjà que la surface de la terre et de l'eau se réchauffe de différentes manières. Un jour d'été, la surface terrestre se réchauffe davantage. A cause du chauffage, l'air au-dessus de la terre se dilate et devient plus léger. Au-dessus de l'étang à ce moment l'air est plus froid et donc plus lourd. Si le réservoir est relativement grand, par une chaude journée d'été tranquille sur le rivage, vous pouvez sentir une légère brise soufflant de l'eau, au-dessus de laquelle elle est plus haute qu'au-dessus de la terre. Une telle brise légère s'appelle diurne. brise(du français brise - vent léger) (Fig. 2, a). La brise nocturne (Fig. 2, b), au contraire, souffle de la terre, car l'eau se refroidit beaucoup plus lentement et l'air au-dessus d'elle est plus chaud. Des brises peuvent également se produire à la lisière de la forêt. Le schéma des brises est illustré à la fig. 3.
Riz. 1. Schéma de répartition des vents dominants sur le globe
Les vents locaux peuvent se produire non seulement sur la côte, mais aussi dans les montagnes.
Föhn- un vent chaud et sec soufflant des montagnes vers la vallée.
Bora- vent en rafales, froid et fort qui apparaît lorsque l'air froid roule sur les crêtes basses jusqu'à la mer chaude.
Mousson
Si la brise change de direction deux fois par jour - jour et nuit, alors les vents saisonniers - les moussons— changer de direction deux fois par an (Fig. 4). En été, la terre se réchauffe rapidement et la pression atmosphérique sur sa surface frappe. À ce moment, l'air plus frais commence à se déplacer vers la terre. En hiver, c'est le contraire qui est vrai, donc la mousson souffle de la terre à la mer. Avec le passage de la mousson d'hiver à la mousson d'été, le temps sec et légèrement nuageux se transforme en pluie.
L'action des moussons se manifeste fortement dans les parties orientales des continents, où elles sont adjacentes à de vastes étendues d'océans, de sorte que ces vents apportent souvent de fortes pluies sur les continents.
La nature inégale de la circulation de l'atmosphère dans les différentes régions du globe détermine les différences dans les causes et la nature des moussons. En conséquence, les moussons extratropicales et tropicales sont distinguées.
Riz. 2. Brise : a - diurne ; b - nuit
Riz. Fig. 3. Schéma des brises : a - l'après-midi ; b- la nuit
Riz. 4. Moussons : a - en été ; b- en hiver
extratropical moussons - moussons des latitudes tempérées et polaires. Ils se forment à la suite des fluctuations saisonnières de la pression sur la mer et la terre. La zone la plus typique de leur distribution est l'Extrême-Orient, le nord-est de la Chine, la Corée et, dans une moindre mesure, le Japon et la côte nord-est de l'Eurasie.
tropical moussons - moussons des latitudes tropicales. Ils sont dus aux différences saisonnières de réchauffement et de refroidissement des hémisphères nord et sud. En conséquence, les zones de pression se déplacent de façon saisonnière par rapport à l'équateur vers l'hémisphère dans lequel c'est l'été à un moment donné. Les moussons tropicales sont les plus typiques et les plus persistantes dans la partie nord du bassin de l'océan Indien. Ceci est largement facilité par le changement saisonnier du régime de pression atmosphérique sur le continent asiatique. Les caractéristiques fondamentales du climat de cette région sont associées aux moussons d'Asie du Sud.
La formation des moussons tropicales dans d'autres régions du globe est moins caractéristique lorsque l'une d'elles, la mousson d'hiver ou d'été, s'exprime plus clairement. De telles moussons sont observées en Afrique tropicale, dans le nord de l'Australie et dans les régions équatoriales d'Amérique du Sud.
Les vents constants de la Terre - alizés et vents d'ouest- dépendent de la position des courroies à pression atmosphérique. Depuis la basse pression règne dans la ceinture équatoriale, et près de 30 ° N. sh. et toi. sh. - haut, près de la surface de la Terre tout au long de l'année les vents soufflent des latitudes trentièmes à l'équateur. Ce sont les alizés. Sous l'influence de la rotation de la Terre autour de son axe, les alizés dévient vers l'ouest dans l'hémisphère nord et soufflent du nord-est vers le sud-ouest, et dans le sud ils sont dirigés du sud-est vers le nord-ouest.
A partir des anticyclones (25-30°N et S), les vents soufflent non seulement vers l'équateur, mais aussi vers les pôles, puisqu'à 65°N. sh. et toi. sh. la basse pression règne. Cependant, du fait de la rotation de la Terre, ils s'écartent progressivement vers l'est et créent des courants d'air se déplaçant d'ouest en est. Par conséquent, les vents d'ouest prédominent dans les latitudes tempérées.
Vidéo de "Pro Shop": Anémomètre - un appareil pour mesurer la vitesse du vent
Malheureusement, assez souvent sur les spots de kite on peut observer l'image suivante : un débutant lance une aile dans le ciel et ne supporte pas la traction, même au bord de la fenêtre de vent, où elle est minime. Et après avoir élevé le dôme au-dessus de sa tête au zénith d'un tel cerf-volant potentiel, il commence à se retirer de manière incontrôlable dans le ciel. Sur le sèche-cheveux kiter, un tel concept a même son propre terme - «sachet de thé». Tout cela peut très mal finir pour un débutant.
Afin de ne pas vous retrouver dans une telle situation, vous devez suivre strictement les recommandations du fabricant concernant la conformité de la zone de votre dôme avec la force du vent dans lequel il peut être utilisé.
Et pour déterminer la force (vitesse) du vent, les kiters utilisent des instruments de mesure spéciaux - des anémomètres, ou, plus simplement, en kite-fen - une machine, un appareil, un ananimer :)
Présentation des anémomètres JDC Electronic
Le leader du marché dans la production d'anémomètres est la société suisse JDC Electronic, qui développe des anémomètres depuis plus d'un quart de siècle. Pendant ce temps, ses produits ont à juste titre acquis une immense popularité auprès des personnes pour qui la question est «Combien ça souffle? " c'est important.
Parmi la grande variété de modèles JDC, les anémomètres portatifs de type individuel nous intéressent. Dans la gamme JDC, ils sont représentés par deux groupes principaux selon le type de mécanisme qui détermine la force du vent - girouette et coupelle.
La roue (une petite hélice de 12 à 17 mm de diamètre montée verticalement) doit être positionnée en aval pour déterminer avec précision la force du vent, mais pas la coupelle (hélice de 54 mm de diamètre montée horizontalement).
Anémomètres à hélice JDC
Parmi les anémomètres à palettes de ces dernières années, le vrai succès est . Nous dirigeons l'appareil le long du vent et obtenons à l'écran les principaux chiffres dont nous avons besoin : vitesse et rafale maximale. Comme tous les modèles Xplorer, cet anémomètre est très petit et léger - seulement 50 grammes. Un cordon est attaché à l'appareil, il est pratique de l'accrocher autour du cou et de l'utiliser si nécessaire. Il y a un rétroéclairage de l'écran. La série d'anémomètres Xplorer n'a pas peur des éclaboussures et des baignades complètes dans l'eau.
Le vent et la détermination de la direction de son souffle sont connus sous le nom d'observateur ou d'anémomètre. Un tel dispositif est utilisé s'il est nécessaire de contrôler les paramètres du mouvement des masses d'air.
Principe de fonctionnement
Malgré la variété des anémomètres, de conception différente, la plupart d'entre eux fonctionnent sur le principe de la détermination de la nature de l'action du flux d'air sur les éléments rotatifs en mouvement.
Les appareils de cette catégorie sont capables de déterminer le courant maximal lorsque le flux souffle dans une certaine direction. Certains modèles donnent des indicateurs de débit d'air volumétrique, de température de départ, d'humidité. Ainsi, un instrument fonctionnel de mesure de la vitesse du vent se transforme en une station météo portable.
Les types
Il existe plusieurs types distincts d'appareils capables de calculer la vitesse du vent. Actuellement, les types d'appareils suivants à cet effet sont distingués:
- rotationnel ;
- vortex;
- thermique;
- dynamométrique;
- optique;
- ultrasonique.
Examinons de plus près les appareils de chaque type, déterminons leurs capacités, leurs méthodes de fonctionnement.
Anémomètres rotatifs
Le dispositif météorologique peut être équipé de coupelles ou d'aubes jouant le rôle d'élément sensible. Ces derniers sont fixés de manière mobile sur une tige verticale et reliés au compteur. Le mouvement des courants d'air fait tourner ces plateaux tournants autour d'un axe. Lorsque vous vous déplacez, le mécanisme de mesure enregistre le nombre de tours pendant une certaine période de temps. Les informations visuelles sont fournies par une échelle de vitesse du vent ou un affichage numérique.
Des conceptions de ce type ont été inventées depuis longtemps. Cependant, malgré l'avènement d'instruments plus avancés, les anémomètres rotatifs continuent d'être utilisés avec succès par les météorologues du monde entier.
Anémomètres vortex
Dans de tels dispositifs, la mesure de la vitesse est due à l'action des flux d'air sur une roue légère située dans un plan vertical. Comme dans le cas précédent, la rotation de la roue à travers l'impact sur le système transmet des données au mécanisme de comptage.
Les anémomètres vortex portatifs sont actuellement les plus courants. Ces derniers sont utilisés pour mesurer la vitesse des flux d'air dans les systèmes de ventilation et les canalisations, et sont installés dans les conduits d'air des installations industrielles et résidentielles.
Anémomètres thermiques
Les appareils thermiques ne sont pas très demandés. Le plus souvent, leur utilisation est nécessaire lors de la mesure d'indicateurs de débits d'air lents.
Le vent thermique fonctionne sur le principe de la mesure de la température d'un filament incandescent ou d'une plaque spéciale sur laquelle est appliquée une pression d'air. A différents débits, une certaine quantité d'énergie est libérée, ce qui permet de maintenir l'une ou l'autre température de l'élément thermique. De cette manière simple, la vitesse du vent est déterminée.
Anémomètres de couple
Un dispositif de mesure de la vitesse du vent peut également fonctionner en déterminant les indicateurs de pression du flux de vent au milieu d'un tube en forme de L scellé d'un côté. Les données sont obtenues en comparant la surpression d'air à l'extérieur et à l'intérieur de l'élément.
Un appareil dynamométrique pour mesurer la vitesse du vent n'est pas seulement utilisé en météorologie. Des dispositifs similaires sont installés dans les systèmes de ventilation et les conduits de gaz, où le débit volumétrique et leur vitesse sont calculés.
Anémomètres à ultrasons
Le principe de fonctionnement des appareils de cette catégorie est basé sur la détermination au niveau du récepteur, en fonction des indicateurs du flux de masses d'air. Voici les appareils modernes les plus précis qui vous permettent également de fixer la direction des flux de vent.
Il existe des appareils à ultrasons tridimensionnels et bidimensionnels. Les premiers permettent d'obtenir des indicateurs de sens de circulation des flux en trois composantes. À son tour, un instrument météorologique bidimensionnel permet de mesurer la direction et la vitesse du vent uniquement dans le plan horizontal. Certains systèmes à ultrasons calculent la température des courants d'air.
Anémomètres optiques
Les physiciens et les ingénieurs impliqués dans les programmes spatiaux recourent souvent à l'utilisation de dispositifs optiques laser pour mesurer la vitesse et la direction des flux d'air. De tels dispositifs fonctionnent selon la définition de la dépendance de la lumière diffusée ou réfléchie par un objet en mouvement sur sa vitesse. Cette méthode n'implique pas l'impact direct de substances gazeuses, solides ou liquides sur les éléments de l'appareil de mesure.
La portée des anémomètres optiques est extrêmement large, commençant par déterminer les directions de mouvement des substances dans les cellules vivantes et les capillaires et se terminant par le calcul de la vitesse des gaz dans l'atmosphère.
Le fonctionnement des dispositifs laser permet de calculer avec une grande précision la vitesse des flux d'air autour des objets en mouvement, en particulier les véhicules, les avions, les corps spatiaux. Les calculs obtenus permettent aux chercheurs, ingénieurs et mécaniciens de développer les formes les plus aérodynamiques dans la conception des équipements.
À quoi dois-je faire attention lors du choix d'un appareil de mesure de la vitesse et de la direction du flux d'air ? La liste des tâches définies pour l'utilisateur est ici d'une importance décisive. En fonction de cela, les caractéristiques techniques suivantes de l'appareil sont importantes :
- plage de mesure maximale ;
- l'ampleur des erreurs;
- possibilité d'application dans certaines conditions de température;
- le niveau de sécurité pour l'utilisateur lorsque l'appareil est exposé à des facteurs environnementaux agressifs ;
- type : appareil fixe ou portable ;
- le degré de protection du mécanisme contre les effets des précipitations ;
- la nature de l'alimentation électrique de l'appareil et la méthode de génération des données ;
- dimensions de l'appareil ;
- la possibilité de calculer des indicateurs la nuit (présence de rétro-éclairage).
Actuellement, pour un fonctionnement dans des conditions de températures extrêmement basses, il est possible d'utiliser des instruments météorologiques avec des réchauffeurs. Pour les mines et les puits, des anémomètres spécialisés sont utilisés, capables de fonctionner correctement dans un environnement très poussiéreux et dans un environnement explosif. De tels dispositifs fonctionnels tolèrent une exposition à une humidité élevée et restent opérationnels avec des changements de température importants.
Finalement
Comme vous pouvez le voir, en fonction des besoins personnels, il est possible de choisir l'appareil le plus adapté pour enregistrer les indicateurs de débit d'air. Cependant, il y a des difficultés ici. Étant donné que tous les anémomètres sont des instruments de mesure, ils sont soumis à la certification et à l'attestation par les organismes gouvernementaux compétents.
Le vent en tant que phénomène naturel est connu de tous depuis la petite enfance. Il plaît avec une haleine fraîche par une chaude journée, conduit des navires à travers la mer et peut plier des arbres et casser des toits sur des maisons. Les principales caractéristiques qui déterminent le vent sont sa vitesse et sa direction.
D'un point de vue scientifique, le mouvement des masses d'air dans un plan horizontal est appelé vent. Ce mouvement se produit parce qu'il y a une différence de pression atmosphérique et de chaleur entre deux points. L'air se déplace des zones de haute pression vers les zones de basse pression. Le résultat est le vent.
Caractéristiques du vent
Afin de caractériser le vent, deux paramètres principaux sont utilisés : la direction et la vitesse (force). La direction est déterminée par le côté de l'horizon d'où il souffle. Il peut être indiqué en rhumbs, conformément à l'échelle de 16 rhumbs. Selon elle, le vent peut être du nord, du sud-est, du nord-nord-ouest, etc. peut également être mesuré en degrés, par rapport à la ligne méridienne. Cette échelle définit le nord comme 0 ou 360 degrés, l'est comme 90 degrés, l'ouest comme 270 degrés et le sud comme 180 degrés. À leur tour, ils sont mesurés en mètres par seconde ou en nœuds. Un nœud équivaut à environ 0,5 kilomètre par heure. La force du vent est également mesurée en points, conformément à l'échelle de Beaufort.
Selon lequel la force du vent est déterminée
Cette balance a été mise en circulation en 1805. Et en 1963, l'Association météorologique mondiale a adopté une gradation qui est valable à ce jour. Dans son cadre, 0 point correspond à un calme, dans lequel la fumée monte verticalement vers le haut, et les feuilles des arbres restent immobiles. Une force de vent de 4 points correspond à un vent modéré, dans lequel de petites vagues se forment à la surface de l'eau, de fines branches et des feuilles sur les arbres peuvent se balancer. 9 points correspondent à un vent de tempête, dans lequel même de grands arbres peuvent se plier, des tuiles peuvent être arrachées, de hautes vagues peuvent s'élever sur la mer. Et la force maximale du vent conformément à cette échelle, à savoir 12 points, tombe sur un ouragan. Il s'agit d'un phénomène naturel, dans lequel le vent cause de graves dommages, même les édifices capitaux peuvent s'effondrer.
Utiliser la puissance du vent
La puissance du vent est largement utilisée dans l'énergie comme l'une des sources naturelles renouvelables. Depuis des temps immémoriaux, l'humanité a utilisé cette ressource. Qu'il suffise de rappeler ou de voiliers. Les moulins à vent, à l'aide desquels le vent est converti pour une utilisation ultérieure, sont largement utilisés dans les endroits caractérisés par des vents forts constants. Parmi les divers domaines d'application d'un phénomène tel que l'énergie éolienne, il convient également de mentionner la soufflerie.
Le vent est un phénomène naturel qui peut apporter du plaisir ou de la destruction, ainsi qu'être bénéfique pour l'humanité. Et son action spécifique dépend de l'ampleur de la force (ou de la vitesse) du vent.
Le vent est un flux d'air. Sur Terre, le vent est un courant d'air qui se déplace principalement dans une direction horizontale. Les vents sont généralement classés en fonction de leur ampleur, de leur vitesse, des types de forces qui les provoquent, des lieux de distribution et de l'impact sur l'environnement.
En météorologie, les vents sont classés principalement en fonction de leur force, de leur durée et de la direction d'où souffle le vent. Ainsi, les rafales sont considérées comme étant de courte durée (plusieurs secondes) et de forts mouvements d'air. Les vents forts de durée moyenne (environ 1 minute) sont appelés grains. Les noms des vents plus longs dépendent de la force, par exemple, ces noms sont brise, tempête, tempête, ouragan, typhon. La durée du vent varie également considérablement. Certains orages peuvent durer plusieurs minutes, les brises qui dépendent de la différence des caractéristiques de chauffage tout au long de la journée durent plusieurs heures, les vents globaux causés par les changements saisonniers de température - les moussons - durent plusieurs mois, tandis que les vents globaux causés par les différences de température à différentes latitudes et par la force de Coriolis, ils soufflent constamment et sont appelés alizés. Les moussons et les alizés sont les vents qui composent la circulation générale et locale de l'atmosphère.
La direction du vent en météorologie est définie comme la direction d'où souffle le vent. Le dispositif le plus simple pour déterminer la direction du vent est une girouette. Les manches à air installées dans les aéroports sont également capables de montrer approximativement la vitesse du vent, en fonction de laquelle l'inclinaison de l'appareil change.
Les instruments typiques pour mesurer directement la vitesse du vent sont une variété d'anémomètres utilisant des bols ou des hélices rotatifs. Pour des mesures avec une plus grande précision, notamment pour la recherche scientifique, on utilise des mesures de la vitesse du son ou des mesures de la vitesse de refroidissement d'un fil ou d'une membrane chauffé sous l'influence du vent. Un autre type courant d'anémomètre est le tube de Pitot, qui mesure la différence de pression dynamique entre deux tubes concentriques sous l'influence du vent et est largement utilisé dans l'ingénierie aéronautique.
La vitesse du vent aux stations météorologiques de la plupart des pays du monde est généralement mesurée à une hauteur de 10 m et moyennée sur 10 minutes. Les exceptions sont les États-Unis, où la vitesse est calculée en moyenne sur 1 minute, et l'Inde, où elle est calculée en moyenne sur 3 minutes. La période de calcul de la moyenne est importante car, par exemple, une vitesse de vent constante mesurée sur 1 minute est généralement supérieure de 14 % à celle mesurée sur 10 minutes. Les courtes périodes de vent rapide sont étudiées séparément, tandis que les périodes pendant lesquelles la vitesse du vent dépasse la vitesse moyenne sur 10 minutes d'au moins 10 nœuds (82 m/s) sont appelées rafales. Un grain est un doublement de la vitesse du vent au-dessus d'un certain seuil qui dure une minute ou plus.
Pour étudier la vitesse du vent en de nombreux points, on utilise des sondes dont la vitesse est déterminée à l'aide du GLONASS ou du GPS, de la radionavigation ou du suivi de la sonde à l'aide d'un radar ou d'un théodolite. D'autres méthodes incluent l'utilisation de techniques telles que les sodars, les lidars Doppler et les radars, capables de mesurer le décalage Doppler d'un rayonnement électromagnétique réfléchi ou diffusé par des particules d'aérosol ou même des molécules d'air. De plus, les radiomètres et les radars utilisent l'air pour mesurer les inégalités de surface de l'eau, ce qui reflète bien la vitesse du vent près de la surface au-dessus de l'océan. En filmant le mouvement des nuages à partir de satellites géostationnaires, il est possible d'établir la vitesse du vent à haute altitude.