蒲福风级

定义

蒲福风级是一种以风对地面物体或海面的影响程度为依据、对风力强弱进行分级的经验性标准，常用以估计风速大小^[3]。风力等级简称风级，是风强度的一种表示方法，因此该标准也被称为蒲福风力等级表^[4]。按强弱划分，最初的风级为0至12级，共13个等级，即世界气象组织所建议的分级^[1]。0级表示无风，级数越大表示风力越强^[5]。

每一风级对应一组风速范围和典型现象描述。以陆上现象为例，0级时烟垂直上升，2级时人面能感觉有风、树叶微响，6级时大树枝摇动、举伞困难，10级时可使树木拔起或造成建筑物严重损坏^[6]。海面状态的描述则包括海面平静如镜、白头浪出现、波涛汹涌以及能见度受影响等情形^[7]。

原理

蒲福风级并非直接测量风的物理量，而是通过观察风造成的可见效果来反推风力等级，属于一种经验性的目测估算方法^[8]。蒲福最初以帆船在不同风力下需要升起的风帆数量和航速作为判据：风力越弱，需要张挂的帆越多；风力越强，可用的帆越少^[8]。后来风级表扩充了陆上判据，以烟、树叶、树枝、旗帜等的摇动情况作为参照^[3]。

由于风和浪之间存在因果联系，风越强则浪越高、海面越汹涌，因此海面状况成为估计风力的重要依据^[8]。各级风对应不同的浪高范围，例如6级风对应平均浪高约3米、最大约4米，8级风对应平均浪高约5.5米、最大约7.5米，10级风对应平均浪高约9米、最大约12.5米^[9]。现代气象业务中，风级以标准气象观测场10米高度处的风速大小作为划分依据^[2]。

发展历程

蒲福风级由英国海军军官弗朗西斯·蒲福拟定，他生于爱尔兰，1790年加入海军，后从事水文地理学研究^[4]。1805年，他在军舰上制定了这一风力分级标准，将风力划分为0至12级，用于评估帆船航行时需要张挂多少风帆^[10]。1830年，英国皇家海军将蒲福风级作为记录标准；1850年代起，一般航海也开始使用，随后逐渐改用风杯式风速计测量风速^[3]。

该标准此后经历多次修订。1874年，国际气象学委员会对其进行修改，增加了风对陆地和海洋影响的细节描述；1906年补充了依据风吹动陆地上物体进行判断的描述；1923年风速计实现标准化，风级也相应作小幅修改以方便气象学使用；1926年增加了每级风力对应风速范围的上下界限^[3][8]。1947年第12届国际气象台长会议上，蒲福风级被正式承认^[4]。

1946年，蒲福风级由0至12级扩充到0至17级，共18个等级，以覆盖仪器测得的大风，但扩充后的风级表并没有被广泛采用^[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，其中13级对应37.0至41.4米/秒，17级对应56.1至61.2米/秒^[11]。中国2012年6月发布《风力等级》国家标准，依据标准气象观测场10米高度处的风速大小，将风力等级依次划分为18个等级^[11]。

应用

蒲福风级最初用于海上，作为帆船航行和张帆决策的参考，之后也适用于陆上^[3]。在船舶记录和航海实践中，船上的天气观测长期采用风级表示风力，并写入航海日志^[12]。至今航海上仍然普遍使用0至12级描述不同风速^[1]。

在气象业务中，风级是天气预报和预警的常用表达方式，日常预报所说的“北风4到5级”指平均风力，而“阵风7级”指的是风速波动中较大的瞬时风力^[4]。风级还被用于划分热带气旋等级，中国的《热带气旋等级》国家标准以底层中心附近最大平均风速和对应风力为依据，将热带气旋划分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风六个等级^[3]。

表达风速的常用单位有海里/小时、米/秒和公里/小时三种，中国在台风预报中常用米/秒^[11]。在没有测风仪器的情况下，观测人员可通过目测陆地或海面物象来估计风力等级^[6]。在风力发电领域，一般3级风就有利用价值，但从经济合理角度考虑，风速需大于4米/秒才适宜发电^[3]。

局限

蒲福风级建立在目测估算基础上，风力判断依赖观测者对现象的辨识能力，带有主观性，不同观测者可能对同一风力给出不同等级^[1]。风级最初只依据海情或浪的状况划分，各级数并未明确对应的风速数值，后来才逐步补充风速界限^[1]。

用风级推算浪高也存在偏差。有研究以实测资料比较发现，蒲福风级所给出的风浪关系整体上略高于实测的风浪关系，且这种关系随地点和季节变化，因此不能在所有海域都用风速推估浪高^[13]。海面状况不仅取决于当时的风，还受到此前风场和浪场的影响，风与浪之间只是一种统计关系^[14]。

随着测风仪器能够更准确地测得风速，不少西方国家已在海洋预报中弃用风级，改为以每5节为一单位报告风速，英国和法国是少数例外^[1]。世界气象组织航海气象服务手册所采用的分级仅为0至12级，扩展的13至17级并非其建议分级^[1]。

参见

• 风速 —— 单位时间内空气水平位移的距离，是蒲福风级所对应的物理量。

• 风向 —— 风的来向，与风力共同构成风的完整描述。

• 热带气旋 —— 以底层中心附近最大风力等级划分强度的天气系统。

• 世界气象组织 —— 建议采用0至12级蒲福风级的国际气象机构。

• 风力发电 —— 按风速区间选择适宜机组的应用领域。