Abstract The use of wind speed data recorded using different measuring equipment (i.e. anemometers with different response characteristics) and different signal-processing procedures can introduce errors in the characterisation of surface wind speeds. This study aims to assess the effects of a set of various moving average filter durations and turbulence intensities on the recorded maximum gust wind speeds. For this purpose, a series of wind-tunnel experiments was carried out on the widely-used Vaisala WAA151 cup anemometer. The variations of gust and peak factors, and turbulence intensities measured by the cup anemometer as a function of the averaging duration and turbulence intensity are presented. The wind-tunnel results are compared with values computed from a theoretical approach, namely random process and linear system theory, and the results were also validated against values reported in the literature where possible. The results show that the maximum gust wind speeds measured using large averaging durations (e.g. 3 s or 5 ​s) lead to up to 25%–30% negative biases compared to high frequency measurements (e.g. 4 Hz unfiltered gust measurements). This result can strongly impact subsequent meteorological, climatological and wind engineering studies, as different gust definitions have been adopted by National Weather Services and institutions around the world. Lastly, a set of correction factors (i.e. gust factor ratios) have been proposed that allows measurements at a specific gust duration to be converted to equivalent measurements at specified particular gust durations of interest.

中文翻译：

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传感器响应和移动平均滤波器持续时间对最大阵风测量的影响

摘要 使用不同测量设备（即具有不同响应特性的风速计）和不同信号处理程序记录的风速数据的使用可能会在表征表面风速时引入误差。本研究旨在评估一组不同的移动平均滤波器持续时间和湍流强度对记录的最大阵风风速的影响。为此，在广泛使用的维萨拉 WAA151 杯式风速计上进行了一系列风洞实验。介绍了阵风和峰值因子的变化，以及杯式风速计测量的湍流强度作为平均持续时间和湍流强度的函数。风洞结果与从理论方法计算的值进行比较，即随机过程和线性系统理论，并且在可能的情况下，还根据文献中报告的值验证了结果。结果表明，与高频测量（例如 4 Hz 未过滤阵风测量）相比，使用大平均持续时间（例如 3 s 或 5 s）测量的最大阵风风速会导致高达 25%–30% 的负偏差。由于国家气象局和世界各地的机构采用了不同的阵风定义，这一结果会对随后的气象、气候和风工程研究产生重大影响。最后，已经提出了一组校正因子（即阵风系数比），允许将特定阵风持续时间的测量值转换为感兴趣的特定特定阵风持续时间的等效测量值。结果表明，与高频测量（例如 4 Hz 未过滤阵风测量）相比，使用大平均持续时间（例如 3 s 或 5 s）测量的最大阵风风速会导致高达 25%–30% 的负偏差。由于国家气象局和世界各地的机构采用了不同的阵风定义，这一结果会对随后的气象、气候和风工程研究产生重大影响。最后，已经提出了一组校正因子（即阵风系数比），允许将特定阵风持续时间的测量值转换为感兴趣的特定特定阵风持续时间的等效测量值。结果表明，与高频测量（例如 4 Hz 未过滤阵风测量）相比，使用大平均持续时间（例如 3 s 或 5 s）测量的最大阵风风速会导致高达 25%–30% 的负偏差。由于国家气象局和世界各地的机构采用了不同的阵风定义，这一结果会对随后的气象、气候和风工程研究产生重大影响。最后，已经提出了一组校正因子（即阵风系数比），允许将特定阵风持续时间的测量值转换为感兴趣的特定特定阵风持续时间的等效测量值。4 Hz 未滤波阵风测量）。由于国家气象局和世界各地的机构采用了不同的阵风定义，这一结果会对随后的气象、气候和风工程研究产生重大影响。最后，已经提出了一组校正因子（即阵风系数比），允许将特定阵风持续时间的测量值转换为感兴趣的特定特定阵风持续时间的等效测量值。4 Hz 未滤波阵风测量）。由于国家气象局和世界各地的机构采用了不同的阵风定义，这一结果会对随后的气象、气候和风工程研究产生重大影响。最后，已经提出了一组校正因子（即阵风系数比），允许将特定阵风持续时间的测量值转换为感兴趣的特定特定阵风持续时间的等效测量值。