Годовой ход скоростей ветра по данным метеонаблюдений ВИК Чокурдах за фактический период наблюдений на различных высотах

месяц													Год
V (43,5м, CH1, Thies)	3,07		3,66	5,41	5,81	5,9	5,48	6,3	5,53	4,33	5,385	3,63	4,63
V (40м, CH13, #40C)	2,91	1,32	3,82	5,25	5,69	5,78	5,34	6,02	5,13	3,785	4,605	4,09	4,48
V (34м, CH14, #40C	2,37	1,17	3,61	4,97	5,46	5,57	5,16	5,82	4,98	3,655	4,27	1,62	4,05
V (34м, CH2, Thies)	2,92	0,78	3,64	5,04	5,49	5,64	5,23	5,93	5,26	4,025	4,995	3,54	4,37
V (24м, CH15, #40C)	1,83	0,97	2,57	4,44	4,99	5,14	4,8	5,25	4,38	3,275	3,42	2,49	3,63
m (с 24м на 34м) (CH14/CH15)	0,74	0,54	0,97	0,32	0,25	0,23	0,20	0,29	0,36	0,31	0,63	-1,2	0,31
m (с 24м на 40м) (CH13/CH15)	0,90	0,60	0,77	0,33	0,26	0,23	0,20	0,27	0,31	0,28	0,58	0,97	0,41
V (10м, формула (3))	0,83	0,57	1,31	3,33	3,97	4,20	4,03	4,14	3,34	2,56	2,06	1,07	2,54

Обратите внимание, что в 12 месяце значение показателя m по данным на высотах 24 м и 34 м существенно отличается от показателя m по данным на высотах 24 м и 40 м.

 

Окончательно принимаем среднемесячные показатели Хеллмана, полученные по данным среднемесячных скоростей ветра на высотах 24 м и 40 м, измеренные необогреваемыми датчиками. Используя эти коэффициенты рассчитаем среднемесячные скорости ветра для высоты 10 м по формуле (3) и построим точечную характеристику среднемесячных показателей Хеллмана от среднемесячной скорости ветра на высоте 10 м- и линию тренда в виде степенной зависимости m_l = 0,706× V_l ^-0,7 с коэффициентом корреляции 0,88 (см.рис.2).

 

Рис.2

 

Рассчитаем среднемесячные скорости ветра на высоте 40 м с применением полученной зависимости и оценим погрешность определения скорости ветра на высоте 40 м при применении зависимости = 0,706× V_l ^-0,7. Результаты расчета представлены в таблице 2.

Таблица 2

Месяц
, м/с	2,91	1,32	3,82	5,25	5,69	5,78	5,34	6,02	5,13	3,785	4,605	4,09
ml	0,90	0,60	0,77	0,33	0,26	0,23	0,20	0,27	0,31	0,28	0,58	0,97
mlр	0,80	1,04	0,58	0,30	0,27	0,26	0,27	0,26	0,30	0,37	0,43	0,68
Dml, %	10,80	-73,62	24,09	7,75	-3,36	-12,36	-33,09	3,35	2,07	-30,47	26,56	30,36
, м/с	2,53	2,43	2,94	5,07	5,77	6,01	5,83	5,95	5,09	4,25	3,71	2,72
DVl, %	12,96	-84,18	22,91	3,39	-1,38	-4,03	-9,12	1,14	0,86	-12,37	19,33	33,57

 

Вывод: Погрешность определения среднемесячной скорости ветра на высоте 40 м с применением эмпирической зависимости = 0,706× V_l ^-0,7 превышает 20% для трех месяцев, что свидетельствует о неприменимости полученной модели для этих месяцев.

4.3 Определение модели вертикального профиля по данным АМС аналога (СБД «Вертикальный профиль ветра»)

АМС - аналог выбирается из всех АМС, включенных в СБД «Вертикальный профиль ветра», в заданном радиусе от площадки ВЭС. Критериями выбора АМС- аналога являются: удаление АМС от площадки ВЭС и идентичность рельефа местности на площадках АМС и ВЭС. Определение идентичности рельефа на площадках АМС и ВЭС производится сравнением высотных отметок и общих закономерностей формирования скорости ветра при сопоставлении годового хода среднемесячных значений скорости ветра на высоте 10 м и многолетней розы ветров. Поскольку средний уровень скорости ветра на площадках АМС и ВЭС неодинаков, то сравнивать следует нормированные в соответствии с формулой (4) значения скорости ветра :

. (4)

где l – порядковый номер месяца; - среднемесячные значения скорости ветра на площадке (АМС и ВЭС); – среднемноголетняя скорость ветра на площадке. Годовой ход ветра на площадке АМС может быть получен из СБД «Вертикальный профиль ветра», а на площадке ВЭС определяется, как среднее арифметическое значение за период наблюдения модельных часовых значений в l -ом месяце.

Критерием соответствия годового хода скорости ветра на площадках АМС и в точке А является выполнение в течение года условия:

, (5)

где , % - относительная погрешность, которая не должна превышать точность измерительных приборов ; и , о.е. – нормированные значения скорости ветра на высоте 10 м на площадках ВЭС и АМС соответственно.

В случае существенного расхождения ландшафта местности на площадках ВЭС и АМС, предпочтение следует отдавать АМС более отдаленной от ГЭК, но с более схожими условиями ландшафта.

Получение эмпирической зависимости показателя степени основано на расчетно-статистическом определении внутригодовой закономерности изменения среднемесячного значения показателя степени m_l (l - номер месяца) от среднемесячной скорости ветра на высоте 10 м для отдельных АМС или групп АМС, расположенных в идентичных климатических, географических и топографических условиях. Данные зависимости могут быть получены по многолетним среднемесячным скоростям ветра на высотах 10 м и 100 м по формуле (3).

Пример: Определение модели ВПВ по данным АМС-аналога для ВИК Чокурдах.

В радиусе 700 км от ВИК Чокурдах функционируют три АМС (см.табл.3, рис.3).

Таблица 3

Ближайшие АМС	Расстояние между ВИК и АМС, км	Высотная отметка, м	Характеристика рельефа
ВИК	АМС	ВИК	АМС
о. Четырехстолбовой		44,8		У взлетно-посадочной полосы за населенным пунктом у реки	На о-ве в Колымском заливе Сев.лед.океана
м.Салаурова		44,8		На мысе о-ва в Сев.лед.океана
Верхоянск		44,8		На поле рядом с населенным пунктом, 200 м от реки

 

В таблице 4 приведены для высоты 10 м многолетние среднемесячные скорости ветра на площадках ВИК Чокурдах и трех ближайших АМС по данным СБД «Вертикальный профиль ветра».

 

Рис.3. Расположение ВИК Чокурдах и ближайших АМС

 

В таблице 4 и на рисунке 3 приведено сопоставление многолетних среднемесячных значений скорости ветра в о.е. (на высоте 10 м) на площадках ВИК Чокурдах и трех ближайших АМС.

Таблица 4

Среднемесячные (многолетние) скорости ветра на высоте 10 м
(в о.е.) на площадках ВИК Чокурдах и ближайших АМС

Месяц													среднее	min	max
ВИК Чокурдах	0,50	0,27	0,71	1,22	1,37	1,42	1,32	1,45	1,21	0,90	0,94	0,69	1,00	0,27	1,45
АМС Четырехст.	1,05	1,01	1,01	0,99	0,99	1,01	0,98	0,94	0,97	1,01	1,08	0,97	1,00	0,94	1,08
АМС м.Салаурова	0,97	0,94	0,88	0,96	1,03	1,08	1,02	1,03	1,09	1,06	0,97	0,99	1,00	0,88	1,09
АМС Верхоянск	0,55	0,43	0,67	1,23	1,44	1,55	1,23	1,01	1,23	1,12	0,79	0,67	1,0	0,43	1,55
σ(ВИК-Четырехст.), %	51,9	73,4	29,5	22,1	38,2	40,8	34,3	54,3	23,8	10,2	13,1	29,6	35,2	10,2	73,4
σ(ВИК-Салаурова), %	47,9	71,7	19,3	27,9	32,9	31,6	29,5	39,8	10,7	15,0	2,75	31,0	30,0	2,75	71,70
σ(ВИК-Верхоянск), %	9,00	38,4	5,55	0,39	4,74	8,62	7,68	43,3	1,74	19,3	19,9	2,26	13,4	0,39	43,3

 

Рис. 4. Сравнение годового хода скоростей ветра по данным ВИК Чокурдах и ближайших АМС

 

Наименьшие отклонения годовой вариации скорости ветра на площадках трех ближайших АМС (о.Четырехстолбовой, м.Салаурова, Верхоянск) и ВИК Чокурдах (см.табл. 4 и рис. 4) получились на площадке АМС Верхоянск. Динамика изменения годовой вариации скорости ветра на АМС Верхоянск и ВИК идентична в течение 8-и месяцев, существенные отклонения среднемесячных скоростей ветра на ВИК и АМС наблюдаются во 2, 8, 10, 11 месяцах. Следовательно, из всех АМС Верхоянск можно рассматривать в качестве аналога для ВИК Чокурдах.

На площадке АМС Верхоянск построим эмпирическую зависимость в виде степенной зависимости по данным среднемноголетних среднемесячных скоростей на высотах 10 и 100 м (см.табл.5).

Таблица 5

, м/с	0,40	0,30	0,50	1,00	1,20	1,30	1,00	0,80	1,00	0,90	0,60	0,50
, м/с	1,90	1,80	2,50	3,60	3,80	4,10	4,10	3,30	3,50	3,00	2,00	1,90
ml	0,68	0,78	0,70	0,56	0,50	0,50	0,61	0,62	0,54	0,52	0,52	0,58

 

По формуле (3) были рассчитаны показатели m_l. Далее была построена точечная характеристика и линия тренда в виде степенной зависимости m_l = 0,541× V_l ^-0,24 с коэффициентом корреляции 0,82 (см.рис.5).

 

Рис.5 Табулированная и эм пи рическая зависимость на площадке АМС Верхоянск

 

Рассчитаем среднемесячные скорости ветра на высоте 40 м по данным ВИК на высоте 10 м с применением модели АМС аналога = 0,54× V_l ^-0,24 и оценим погрешность определения скорости ветра с применением этой модели сравнив с фактическими данными ВИК на высоте 40 м. Результаты расчета представлены в таблице 6.

Таблица 6

Месяц
, м/с	2,91	1,32	3,82	5,25	5,69	5,78	5,34	6,02	5,13	3,785	4,605	4,09
, м/с	0,83	0,57	1,31	3,33	3,97	4,2	4,03	4,14	3,34	2,56	2,06	1,07
ml	0,90	0,60	0,77	0,33	0,26	0,23	0,20	0,27	0,31	0,28	0,58	0,97
mlр	0,57	0,62	0,51	0,41	0,39	0,38	0,39	0,38	0,41	0,43	0,45	0,53
Dml, %	37,14	-3,19	34,15	-22,83	-49,46	-66,68	-93,59	-42,48	-30,66	-54,19	21,58	45,13
, м/с	1,82	1,34	2,65	5,84	6,80	7,15	6,89	7,06	5,86	4,66	3,87	2,24
DVl, %	-37,51	1,87	-30,74	11,25	19,57	23,63	29,08	17,22	14,15	23,06	-15,96	-45,28

 

Вывод: Погрешность определения среднемесячной скорости ветра на высоте 40 м с применением модели АМС Верхоянск = 0,54× V_l ^-0,24 по данным АМС аналога превышает 20% для семи месяцев, что свидетельствует о ее неприменимости на площадке ВИК.

4.4 Оценка применимости модели для ДФО

Рассчитаем среднемесячные скорости ветра на высоте 40 м по данным ВИК на высоте 10 м с применением модели ДФО = 0,6827× V_l ^--0,914и оценим погрешность определения скорости ветра с применением этой модели сравнив с фактическими на высоте 40 м по данным ВИК. Результаты расчета представлены в таблице 7.

Таблица 7

Месяц
, м/с	2,91	1,32	3,82	5,25	5,69	5,78	5,34	6,02	5,13	3,785	4,605	4,09
, м/с	0,83	0,57	1,31	3,33	3,97	4,2	4,03	4,14	3,34	2,56	2,06	1,07
ml	0,90	0,60	0,77	0,33	0,26	0,23	0,20	0,27	0,31	0,28	0,58	0,97
mlр	0,81	1,14	0,53	0,23	0,19	0,18	0,19	0,19	0,23	0,29	0,35	0,64
Dml, %	10,06	-90,20	30,73	31,10	25,53	20,04	4,51	30,99	26,86	-3,26	39,20	33,84
, м/с	2,55	2,77	2,74	4,56	5,19	5,42	5,25	5,36	4,57	3,82	3,36	2,60
DVl, %	-12,40	110,07	-28,16	-13,07	-8,75	-6,24	-1,66	-10,96	-10,85	0,98	-27,06	-36,31

Вывод: Погрешность определения среднемесячной скорости ветра на высоте 40 м с применением модели ДФО = 0,6827× V_l ^--0, превышает 20% для четырех месяцев, что свидетельствует о ее неприменимости на площадке ВИК.