Τί είναι η κλίμακα beaufort;

Τα “μποφόρ” είναι μια εμπειρική κλίμακα μέτρησης της έντασης του ανέμου και των επιπτώσεων που αυτός έχει στη θάλασσα και στην ξηρά.

Στην μετεωρολογία, οι μονάδες μέτρησης του ανέμου είναι τα m/s (μέτρα το δευτερόλεπτο), τα km/h (χιλιόμετρα την ώρα) ή οι κόμβοι (knots) όπου:
1knot = 0,514m/s.
Οι μονάδες αυτές (κυρίως τα m/s) χρησιμοποιούνται στους μαθηματικούς υπολογισμούς των μοντέλων και απεικονίζονται πολλές φορές και στους χάρτες καιρού.

Photo by Nick Fewings on Unsplash

Τα “μποφόρ” δεν αποτελούν μονάδα μέτρησης και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε υπολογισμούς. Πρόκειται όμως για μια εμπειρική σχέση μεταξύ της μετρούμενης έντασης του ανέμου και των αποτελεσμάτων που αυτός έχει σε θάλασσα και στεριά. Φέρει το όνομα του Sir Francis Beaufort (1774-1857), Ιρλανδού υδρογράφου και υποναυάρχου του Βασιλικού Ναυτικού του Ηνωμένου Βασιλείου, ο οποίος το 1805 πρότεινε αυτήν την κλίμακα προκειμένου να συστηματικοποιήσει τις καταγραφές της έντασης του ανέμου για τις ανάγκες της ναυσιπλοΐας με τη χρήση πανιού. Κάθε βαθμός της κλίμακας σήμαινε συγκεκριμένες ενέργειες από την πλευρά του καπετάνιου μιας φρεγάτας, προκειμένου να εξασφαλίσει την βέλτιστη πλευστότητα του σκάφους.

Ιστορική αναδρομή και εξέλιξη

Στην πραγματικότητα, η συγκεκριμένη κλίμακα δεν ήταν η πρώτη που είχε δημιουργηθεί. Μετά τη θύελλα του 1703, ο Daniel Defoe είχε προτείνει μια αντίστοιχη 11 σημείων ενώ, για περίπου έναν αιώνα μετά, εμφανίζονται πολλές ακόμη κλίμακες οι οποίες αποτελούν τον πρόγονο της κλίμακας του Beaufort. Υπό αυτήν την έννοια, η συγκεκριμένη δεν αποτελεί μια επανάσταση αλλά απλώς μια εξέλιξη των προηγούμενων, με άλλα λόγια «it is clear that Beaufort was being evolutionary rather than revolutionary»[1].

Η πρώτη επίσημη χρήση της έγινε κατά τη δεκαετία του 1830 από το σκάφος HMS Beagle με καπετάνιο τον Robert FitzRoy ο οποίος αργότερα ίδρυσε και την Μετεωρολογική Υπηρεσία του Ηνωμένου Βασιλείου (MetOffice), η οποία ξεκίνησε να εκδίδει συστηματικές προβλέψεις καιρού [2]. Σύντομα η κλίμακα υιοθετήθηκε από όλα τα σκάφη ενώ, 20 χρόνια μετά, προσαρμόστηκε για παρατηρήσεις ξηράς μέσω της καταμέτρησης των περιστροφών των ανεμομέτρων. Το 1853 η κλίμακα έγινε αποδεκτή για γενική χρήση από το πρώτο Διεθνές Μετεωρολογικό Συνέδριο που πραγματοποιήθηκε στις Βρυξέλλες. Όταν κατά τις αρχές του 20ου αιώνα τα σκάφη έγιναν ως επί το πλείστον ατμοκίνητα, η κλίμακα προσαρμόστηκε και πλέον δεν αναφερόταν στην ικανότητα πλεύσης των σκαφών, αλλά στην κατάσταση της θάλασσας. Τελικά, το 1923 προστέθηκαν και οι επιδράσεις στην ξηρά, αλλά και η αντιστοίχιση στις επιστημονικές μονάδες μέτρησης όπως km/h, m/s και knots από τον μετεωρολόγο George Simpson.

Άνεμοι εντάσεως από 12 μποφόρ και άνω θεωρούνται συνθήκες τυφώνα. Το 1946, η κλίμακα επεκτάθηκε φτάνοντας έως και το 17, προκειμένου να καλύψει τέτοιες περιπτώσεις και χρησιμοποιείται κυρίως σε περιοχές της ανατολικής Ασίας (Κίνα και Ταϊβάν), οι οποίες επηρεάζονται συχνά από τέτοια συστήματα όπου λαμβάνεται υπόψιν η υψηλότερη μέση 3λεπτη ή 10λεπτη ταχύτητα του ανέμου καθ’ολη τη διάρκεια του επεισοδίου στα 10μ από το έδαφος (όπου συνήθως πραγματοποιούνται οι μετρήσεις). Σε άλλες όμως περιοχές του πλανήτη όπως οι ΗΠΑ, χρησιμοποιείται η κλίμακα Saffir-Simpson για την κατηγοριοποίηση των τυφώνων όπου εδώ όμως χρησιμοποιείται η υψηλότερη μέση ένταση ανέμου σε διάστημα του 1 λεπτού. Η διαφορά αυτή, θέτει ζητήματα συγκρισιμότητας μεταξύ των δύο κλιμάκων.[3]

Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζεται η κλίμακα μποφόρ όπως έχει διαμορφωθεί σήμερα.

Μποφόρkm/hm/sknotsΧαρακτηρισμός ΑνέμουΧαρακτηρισμός θάλασσαςΚατάσταση θάλασσαςΦαινομενα στην ξηρά
0≤2<0,5<1ΆπνοιαΓαλήνιαΣαν λάδιΟ καπνός υψώνεται κατακόρυφα
12-50,5-1,51-3Σχεδόν άπνοιαΡυτιδούμενηΜικρές ρυτίδεςΟ άνεμος μετακινεί τον καπνό, όχι τον ανεμοδείκτη
26-111,6-3,34-6Πολύ ασθενής (ελαφριά αύρια)ΉρεμηΜικρά λεία κυματάκιαΑισθητός στο δέρμα. Μικρά φύλλα κινούνται.
312-194,3-5,57-10Ασθενής (γλυκιά αύρα)Λίγο ταραγμένηΜικρά κύματα με κορυφές που αρχίζουν να “σπάνε”Κίνηση μικρών κλαδιών.
420-285,5-7,911-16Σχεδόν μέτριος (μέτρια/ισχυρή αύρα)Σχεδόν ταραγμένηΕμφάνιση αφρού στα κύματαΟ άνεμος σηκώνει σκόνη και πεσμένα χαρτιά
529-388,0-10,717-21ΜέτριοςΤαραγμένηΜέτριος κυματισμός, αρκετές αφρώδεις κορυφές “προβατάκια”Μικρά δέντρα αρχίζουν να κινούνται
639-4910,8-13,822-27ΙσχυρόςΚυματώδηςΚύματα (~2μ) με επιμήκεις αφρώδεις κορυφές. Πιθανό spray.Ο αέρας σφυρίζει στα σύρματα. Δύσκολη η χρήση της ομπρέλας. Κίνηση μεγαλύτερων δέντρων
750-6113,9-17,128-33Πολύ ισχυρόςΠολύ κυματώδηςΚύματα (~3μ) με επιμήκεις αφρώδεις κορυφές που σπάνε και παρασύρονται. Εμφάνιση spray.Το περπάτημα ενάντια στον άνεμο δυσχεραίνεται.
862-7417,2-20,734-40ΘυελλώδηςΣχεδον τρικυμιώδηςΜεγάλα κύματα (~3-5μ) με επιμήκεις κορυφές με αφρό που παρασύρεται σε μεγάλες αποστάσεις. Εκτεταμένο spray.Μικρά κλαδιά σπάνε. Παρασύρονται αντικείμενα όπως καρέκλες και μικρά τραπέζια. Δύσκολο το περπάτημα
975-8820,8-24,441-47Πολύ θυελλώδηςΤρικυμιώδηςΥψηλά κύματα (~5-7μ) με κορυφές που διπλώνουν. Εκταταμένος αφρός. Το spray μπορεί να επηρεάσει την ορατότηταΜεγαλύτερα κλαδιά σπάνε. Παρασύρονται μεγαλύτερα αντικείμενα, όπως κάδοι, προσωρινή σήμανση. Δύσκολη οδήγηση και η όρθια στάση. Πιθανές μικρές ζημιές σε καμινάδες και στέγες
1089-10224,5-28,448-55Ισχυρή θύελλαΠολύ τρικυμιώδηςΠολύ υψηλά κύματα (~7-10μ) με εκτεταμένες σειρές από κορυφές που διπλώνουν. Η θάλασσα αποκτάει λευκή όψη. Περιορισμένη ορατότηταΣπάσιμο ή ξερίζωμα δέντρων. Ζημιές στο εξωτερικό κάποιων κτιρίων.
11103-11728,5-32,656-63Σφοδρή θύελλαΆγριαΙδιαίτερα υψηλά κύματα (~10-12μ). Μικρά και μεσαία πλοία χάνονται κατά διαστήματα πίσω από αυτά. Αιωρούμενος αφρός.Ζημιές σε βλάστηση και στο εξωτερικό των κτιρίων. Οχήματα μπορεί να παρασυρθούν ή να ανατραπούν. Αδύνατη η όρθια στάση
12≥118≥32,7≥64ΤυφώναςΜαινόμενηΤεράστια κύματα (>12μ) με σχεδόν μηδενική ορατότητα λόγω αιωρούμενου αφρού και spray. Η όψη της θάλασσας είναι λευκή.Εκτεταμένες ζημιές σε φύση και κατασκευές. Συντρίμμια παρασύρονται ή εκσφενδονίζονται.
Πίνακας: Αντιστοίχιση κλίμακας μποφόρ με εύρος ταχύτητας ανέμου σε km/h, m/s, knots, χαρακτηρισμός ανέμου, χαρακτηρισμός θάλασσας και περιγραφή επιπτώσεων σε θάλασσα και ξηρά.

Ασάφειες και Σχόλια

  1. Τα όσα παρουσιάζονται στον παραπάνω πίνακα σχετικά με την κατάσταση της θάλασσας μπορεί να διαφέρουν από περιοχή σε περιοχή. Η κατάσταση της θάλασσας δεν εξαρτάται μόνο από την ένταση του ανέμου αλλά και από την έκταση όπου πνέει. Με άλλα λόγια, σε περιορισμένους κόλπους, σε υπήνεμες περιοχές (ο άνεμος προέρχεται από την ξηρά), ή εάν η μέγιστη ένταση του ανέμου δεν λαμβάνει χώρα σε μεγάλη έκταση τότε κυματισμός θα έχει άλλα χαρακτηριστικά (π.χ. θα είναι μικρότερος σε ύψος και μεγαλύτερης συχνότητας). Η περιγραφή που παρουσιάζεται στον παραπάνω πίνακα είναι εμπειρική και τροποποιημένη σε σχέση με τη διεθνή βιβλιογραφία ανταποκρινόμενη περισσότερα στα πρότυπα των ελληνικών θαλασσών. Γίνεται επίσης η υπόθεση οτι θαλάσσια ρεύματα δεν επηρεάζουν το αποτέλεσμα του κυματισμού και το βάθος της θάλασσας είναι σχετικά μεγάλο (ανοιχτή θάλασσα). Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την εκτίμηση του ανέμου από την κατάσταση της θάλασσας στο σχετικό άρθρο από τη meteopedia του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών [4].
  2. Από την έρευνα που έχει διεξάγει ο συντάκτης του παρόντος, δεν προκύπτει κάποιο συμπέρασμα στο εάν το εκτιμώμενο εύρος της έντασης του ανέμου, αναφέρεται σε μέσες τιμές κάποιου χρονικού διαστήματος (πχ 10 λεπτών), ή σε στιγμιαίες ριπές. Η έννοια του στιγμιαίου μάλιστα είναι σχετική καθώς εξαρτάται από τη χρονική ακρίβεια του οργάνου μέτρησης. Προσωπικές παρατηρήσεις οδηγούν στο συμπέρασμα οτι η αντιστοίχιση των παρατηρούμενων επιπτώσεων στην ξηρά τείνει να συσχετίζεται περισσότερο με τις ριπές του ανέμου και όχι με τις μέσες (5λέπτου, 10λέπτου) εντάσεις του σε μέτρηση στα 10μ ύψος και μακριά από εμπόδια.
  3. Αυτό που στην πραγματικότητα προκαλεί συγκεκριμένες επιπτώσεις σε κατασκευές και φυσικό περιβάλλον είναι η σχέση μέσης ταχύτητας ανέμου και ριπών: Ενώ σε συνήθεις περιπτώσεις οι ταχύτητες των ριπών είναι περίπου 1,3 με 1,5 φορά μεγαλύτερες από τις μέσες εντάσεις, υπάρχουν άλλες όπου μπορεί να είναι και παραπάνω. Για παράδειγμα, μπορούμε να θεωρήσουμε μέση ένταση του ανέμου στο χρονικό διάστημα υπολογισμού (π.χ. 10 λεπτά) τα 32km/h, κάτι που εμπίπτει στο εύρος τιμών που αντιστοιχεί στα 5 bft. Για το ίδιο χρονικό διάστημα καταγράφεται όμως ριπή στα 55km/h, η οποία εμπίπτει στο εύρος τιμών που αντιστοιχεί στα 7 bft και είναι ~1,7 μεγαλύτερη της μέσης έντασης. Από επιτόπια παρατήρηση προκύπτουν θραύσεις μικρών κλάδων, δυσκολία στο περπάτημα και παρασυρόμενα αντικείμενα όπως κάδοι απορριμάτων και καρέκλες, κάτι που παραπέμπει σε 8 bft. Η εξήγηση είναι η εξής: Η μεγαλύτερη (του συνηθισμένου) διαφορά ριπών / μέσων εντάσεων, προκαλεί μεγαλύτερες ταλαντώσεις και άρα, εντονότερα αποτελέσματα. Δυστυχώς φαίνεται πώς, μια σχέση μέσων εντάσεων και ριπών σε συνάρτηση με τα αποτελέσματά τους στην ξηρά, δεν έχει διατυπωθεί παρά μόνο σε συγκεκριμένες μελέτες (κατασκευές). Ως εκ τούτου, μπορεί τουλάχιστον να θεωρηθεί πως η αντιστοίχιση ριπών και όχι μέσων εντάσεων και “μποφόρ” είναι ορθότερη σε κάποιες περιπτώσεις. Από την άλλη πλευρά, ιδίως σε περιοχές όπου ούτως ή άλλως πνέουν ισχυροί άνεμοι, οι ζημιές είναι συνήθως μηδαμινές ή ελάχιστες και δεν αντιστοιχούν στη μετρούμενη ένταση του ανέμου ως προς τις ριπές του. Το συγκεκριμένο ζήτημα αναλύεται και παρακάτω (παράδειγμα).
  4. Θα πρέπει να γνωρίζουμε πως τα μποφόρ δεν χρησιμοποιούνται ευρέως ως τρόπος προσδιορισμού της έντασης του ανέμου καθώς στα περισσότερα μετεωρολογικά δελτία άλλων χωρών γίνεται αναφορά σε κόμβους ή χιλιόμετρα / ώρα. Αυτό δεν ισχύει στη χώρα μας όπου – ίσως και λόγω της ναυτικής μας παράδοσης – η συγκεκριμένη κλίμακα χρησιμοποιείται σε κάθε περίπτωση. Αυτό που στην πραγματικότητα γίνεται είναι μια αντιστοίχιση των m/s, km/h, knots που προκύπτουν από τους μετεωρολογικούς χάρτες σε bft, πριν περάσει η πληροφορία στο κοινό. Από τα όσα έχουν συζητηθεί στα προηγούμενα σημεία, προκύπτει πως η διαδικασία αυτή έχει αρκετά προβλήματα καθώς γίνονται κάποιες παραδοχές που ενδεχομένως να αλλάξουν το αποτέλεσμα. Σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να γίνει κατανοητό πως η ορθή ανάγνωση του παραπάνω πίνακα γίνεται αντίστροφα: Πρώτα γίνεται η παρατήρηση των επιπτώσεων του ανέμου, στη συνέχεια αυτός κατηγοριοποιείται στην κλίμακα των μποφόρ και τότε γίνεται η προσεγγιστική αντιστοίχιση σε ένα εύρος ταχυτήτων.

Παράδειγμα

Στην πρόσφατη κακοκαιρία “Ηρακλής” (περί ονοματοδοσίας εδώ), υπήρξαν τουλάχιστον 30 θέσεις όπου καταγράφθηκαν ριπές που αντιστοιχούν σε 9 μποφόρ και άνω, δηλαδή >75km/h (περισσότερα σε αυτό το άρθρο). Σε τουλάχιστον 7 περιπτώσεις (Κάρυστος, Τήνος, Απείρανθος και Γαλανάδο Νάξου, Αιγιάλη Αμοργού, Ανω Βιάννος Ηρακλείου και Αριδαία Πέλλας), οι ριπές αντιστοιχούσαν σε 12 μποφόρ, ξεπερνώντας τα 118 km/h ωστόσο, τουλάχιστον με βάση τα όσα έχουν πέσει στην αντίληψη του γράφοντος, δεν αναφέρθηκαν αντίστοιχης κλίμακας καταστροφές, με την εξαίρεση της νότιας και νοτιοανατολικής Κρήτης αλλά και της Πέλλας. Επειδή προφανώς οι μετρήσεις του ανέμου δεν αμφισβητούνται, ενδεχομένως σε αυτήν την περίπτωση και σε αντίθεση με όσα γράφονται στο σημείο 3 παραπάνω, θα είχε περισσότερο νόημα η αναφορά σε μέσες εντάσεις 10 λέπτου και οχι σε ριπές. Αν και τα παραπάνω συμβάντα δεν παρατηρήθηκαν την ίδια χρονική στιγμή, ενδεικτικός είναι ο χάρτης του περιοχικού μας μοντέλου για την χρονική στιγμή κατά την οποία παρατηρήθηκαν οι μέγιστες εντάσεις σε νότια Εύβοια και Κυκλάδες:

Εικόνα 1: Στιγμιότυπο της μέσης έντασης του ανέμου σε km/h για τις 8 Φεβρουαρίου 2022, 22:00 UTC (09/02/22 – 00:00 τοπική ώρα). Η χρωματική κλίμακα του χάρτη αντιστοιχεί σε μποφόρ.

Από τον χάρτη της παραπάνω εικόνας (1), παρατηρούνται περιοχές όπου για το συγκεκριμένο χρονικό στιγμιότυπο προβλέπονται μέσες ταχύτητες ανέμου στο εύρος μεταξύ 88 και 102 km/h, που αντιστοιχεί σε 10 μποφόρ και συγκεκριμένα στο θαλάσσιο πέρασμα του Καφηρέα και σε αντίστοιχα περάσματα μεταξύ των νησιών των βορείων Κυκλάδων. Εάν πάρουμε την μέση τιμή του προβλεπόμενου εύρους (95km/h) και την πολλαπλασιάσουμε με τον συντελεστή 1,3 (σχέση μέσης έντασης και ριπών) προκύπτει πως οι ριπές θα έφταναν τα 123,5km/h και ενδεχομένως να ξεπερνούσαν αυτήν την τιμή σε πολύ τοπικό επίπεδο λόγω και της τοπογραφίας η οποία δημιουργεί φαινόμενα καναλισμού / επιτάχυνσης του ανέμου (παράδειγμα η Κάρυστος). Αναγκαστικά, σε τέτοιες περιπτώσεις θα πρέπει να γίνεται αναφορά σε κάτι τέτοιο, γι αυτό και η σχετική πρόγνωση που δόθηκε από το °Umeteo, ανέφερε τα εξής:

«Γρήγορη στροφή σε ΒΔ και μεγάλη ενίσχυση στο Ιόνιο και στο βόρειο Αιγαίο, μέχρι το μεσημέρι και σε κεντρικά / ανατολικά σε γενικευμένες περιοχές έως και τα 8 μποφώρ και στο Ιόνιο έως και τα 9. Από το απόγευμα, περεταίρω ενίσχυση έως και τα 9-10 μποφόρ και τοπικά 11-12 σε κεντρικό, ανατολικό και βορειοανατολικό Αιγαίο από Β διευθύνσεις (ΒΒΔ/ΒΔ στο βορειοδυτικό Αιγαίο) φτάνοντας και στις Κυκλάδες τα 9-10 μποφόρ (τοπικά 11-12) μετά το απόγευμα. Στροφή σε βοριάδες και στην Κρήτη σε μεγάλη ενίσχυση προς την αλλαγή της ημέρας.» (το πλήρες άρθρο εδώ)

Πηγές / παραπομπές:
[1] https://weather.mailasail.com/Franks-Weather/Historical-And-Contemporay-Versions-Of-Beaufort-Scales
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Beaufort_scale
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Saffir%E2%80%93Simpson_scale
[4] https://wiki.meteo.gr/index.php?title=%CE%9A%CE%BB%CE%AF%CE%BC%CE%B1%CE%BA%CE%B1_%CE%9C%CF%80%CE%BF%CF%86%CF%8C%CF%81


3 άρθρα διαθέσιμα

20 Ιουνίου 2022, 17:55

Τί ορίζουμε ως καύσωνα; Είναι όρος που χρησιμοποιείται στην επιστήμη της ατμόσφαιρας ή έχει άλλες χρήσεις; Πόσοι ορισμοί υπάρχουν και τί είναι πραγματικά επικίνδυνο στην ημερήσια θερμοκρασιακή διακύμανση;

Περισσότερα »

14 Φεβρουαρίου 2022, 20:21

Η κλίμακα μποφόρ χρησιμοποιείται κατά κανόνα στα μετεωρολογικά δελτία της χώρας μας. Πότε, από ποιόν και για ποιόν λόγο ξεκίνησε και πώς ορίζεται; Τί συμβαίνει σε άλλες χώρες; Ποιά είναι τα προβλήματα της χρήσης της και τί θα πρέπει να προσέχουμε;

Περισσότερα »

10 Ιανουαρίου 2022, 01:09

Ο “ωμέγα εμποδισμός”, ακούγεται συχνά από μετεωρολόγους στα μέσα ενημέρωσης, ειδικά το Χειμώνα. Τί είναι αυτό το φαινόμενο και γιατί ονομάζεται έτσι;

Περισσότερα »