Нестационарная статистическая оценка скоростей ветра редкой повторяемости в Азово-Черноморском регионе

от

В.П. Евстигнеев1,2, В.А. Наумова1,2, Н.А. Лемешко3

1 ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», РФ, г. Севастополь, ул. Университетская, 33

2 Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28

3 Санкт-Петербургский государственный университет, РФ, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7

E-mail: vald_e@rambler.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2021-3-15-22

УДК 551.582.2+551.55

Реферат:

   В работе проведен анализ статистического распределения наибольших за год величин средней скорости ветра в Азово-Черноморском регионе по данным 33 метеорологических станций за период 1958–2013 гг. Получена статистическая оценка экстремумов скорости ветра путем аппроксимации обобщенной функции распределения экстремумов (GEV) к эмпирической выборке и ее экстраполяции в область малых обеспеченностей. В работе использованы две методологии и применены соответствующие им статистические функции распределения. Первая методология основана на предположении о стационарности параметров GEV-функции, вторая – на предположении зависимости параметра локализации экстремума μ от времени.

   Результаты настоящей работы свидетельствуют о том, что, по крайней мере, для 13 из 33 станций Азово-Черноморского региона на статистику распределения наибольших скоростей ветра существенное влияние оказывает климатическая нестационарность рядов данных по ветру. Использование стационарных оценок скоростей ветра создаст сложности при инженерном проектировании строительных объектов в окрестности этих станций. Например, согласно действующим строительным нормам, при расчете нормативной ветровой нагрузки на здания требуется рассчитать величину средней скорости повторяемостью 1 раз в 50 лет. Достоверность оценки этой скорости зависит от наличия нестационарности во временных рядах. Таким образом, выраженный тренд и климатообусловленные долгопериодные вариации в климатических рядах создают острую необходимость их учета при климатическом обеспечении строительства на суше и морских операций в прибрежной зоне, а также при анализе рисков и вероятного ущерба от опасных гидрометеорологических явлений.

Ключевые слова: скорость ветра, функция распределения экстремальных величин, экстремум, нестационарность временного ряда, изменение климата.

Для цитирования: Евстигнеев В.П., Наумова В.А., Лемешко Н.А. Нестационарная статистическая оценка скоростей ветра редкой повторяемости в Азово-Черноморском регионе // Системы контроля окружающей среды. 2021. Вып. 3 (45). C. 15–22.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Гидрометеорологические условия морей Украины. Т. II Черное море / Ю.П. Ильин [и др.]. Севастополь: МЧС и НАН Украины, МО УкрНИГМИ. 2012. 420 с.
  2. Ветро-волновые условия прибрежной зоны Азово-Черноморского региона / Евстигнеев В.П. [и др.]. Севастополь: ИПТС. 2017. 320 с.
  3. van Vledder G.Ph., Akpınar A. Wave model predictions in the Black Sea: Sensitivity to wind fields // Appl. Ocean Res. 2015. Vol. 53. P. 161–178.
  4. Onea F., Raileanu A., Rusu E. Evaluation of the Wind Energy Potential in the Coastal Environment of Two Enclosed Seas // Adv. Meteorol. 2015. Vol. 2015, P. 808617.
  5. Ветер и волны в океанах и морях. Справочные данные. Регистр СССР / ред. И.Н. Давидан, Л.И. Лопатухин, В.А. Рожков. Л.: Транспорт. 1974. 359 с.
  6. Ефимов В.В., Комаровская О.И. Атлас экстремального ветрового волнения Черного моря. Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ – Гидрофизика». 2009. 60 с.
  7. Горячкин Ю.Н., Репетин Л.Н. Штормовой ветро-волновой режим у Черноморского побережья Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2009. Вып. 19. С. 56–69.
  8. Wang X.L. Penalized maximal F-test for detecting undocumented mean-shifts without trend-change // J. Atmos. Oceanic Tech. 2008. Vol. 25 (3). P. 368–384.
  9. Coles S. An Introduction to Statistical Modeling of Extreme Values. Springer-Verlag. 2001. 211 p.
  10. Generalized maximum likelihood estimators for the nonstationary generalized extreme value model / S. El Adlouni [et al.] // Water Resour. Res. 2007. Vol. 43. W03410.
  11. Климат и опасные гидрометеорологические явления Крыма / ред. К.Т. Логвинов, М.Б. Барабаш. Л.: Гидрометиздат. 1982. 318 с.
  12. Опасные метеорологические явления на территории Крымского полуострова в современных климатических условиях / Евстигнеев В.П. [и др.] // Метеорология и гидрология. 2021. № 7. С. 107–122.

Loading