Расчет характеристик ветра для расчетного года на площадке МС-аналога
3.1 Выбор расчетного года
Рекомендуется осуществлять выбор расчетного года из ряда наблюдений продолжительностью не менее 5-10 лет, полнота ряда которых не менее 95%.
Оценка полноты ряда проводится по формуле:
, (1)
где 
- полное количество данных в ряду наблюдений с учетом интервала времени Dt, 
- количество пропущенных и отбракованных данных, например скорость ветра – 200 м/с.
Внимание:
- Для дальнейшего анализа оставляем только годы с полнотой ряда не менее 95%.
- В случае неоднородности календарного года – исключаем год из дальнейшего анализа, либо моделируем до получения однородного ряда.
- Расчет многолетней годовой вариации и многолетней повторяемости скорости ветра проводим только по данным с полнотой ряда не менее 95%.
Пример 1
Определите полноту годового ряда, если известны интервалы наблюдений Dt и количество наблюдений за разные периоды года (см.табл.1).
Таблица 1
| Период года | Dt, ч | Количество наблюдений |
| 01.01…- 28.02… | ||
| 01.03…- 31.12… |
Неправильное решение:
ПринимаемDt=3 часа.
Определяем:
· полное количество данных в ряду наблюдений с учетом интервала времени: =8760/3=2920 значений;
· количество пропущенных данных = 2920-452-878= 1590;
· 
.
Поскольку ряд является неоднородным определить полноту ряда не представляется возможным, следует проводить оценку полноты ряда с разбивкой на периоды (см.табл.2).
Таблица 2
| Период времени | Dt, ч | Количество наблюдений | Полное количество данных за период времени | Количество пропущенных данных | Полнота ряда, % |
| 01.01…- 28.02… | 95,8 | ||||
| 01.03…- 31.12… | 95,6 |
Следовательно, данный ряд удовлетворяет требованию полноты ряда.
Выбор расчетного года рекомендуется осуществлять в соответствии со следующими критериями: наименьшее количество пропусков в ряде наблюдений (полнота ряда не менее 95%); год, выбираемый в качестве расчетного, должен быть однородным и за полный календарный год; среднегодовая скорость ветра близка к среднемноголетней.
В случае равнозначности нескольких вариантов по выше рассмотренным критериям для уточнения выбора года рекомендуется проанализировать отклонения годовых вариаций скорости ветра от среднемноголетней или годовых повторяемостей скорости ветра от среднемноголетней повторяемости. И окончательно выбрать год, для которого среднеквадратичное отклонение годовой вариации скорости ветра от среднемноголетней или отклонение годовой повторяемости скорости от среднемноголетней будет наименьшим.
Среднеквадратичное отклонение годовой вариации скорости ветра от среднемноголетней годовой вариации 
определяется по формуле:
. (2)
где 
- среднемесячные скорости ветра для N -ого года; 
- среднемноголетние среднемесячные скорости ветра; j – номер месяца.
Cреднеквадратичное отклонение st годовой повторяемости tN(V) для N- ого годаот среднемноголетней tмн(V) определяется по формуле:
st = 
, (3)
где 
– математическое ожидание, рассчитываемое для дискретных значений 
и 
:
= 
, (4)
где DVj* в о.е. рассчитывается по формуле:
DVj* =DVjгр /Vmax, (5)
где DVjгр, м/с – интервал скорости j –ой градации, Vmax, м/с– максимальная скорость ветра за наблюдаемый период.
Пример 2
Оцените среднеквадратичное отклонение st годовой повторяемости tN(V) для N- ого годаот среднемноголетней tмн(V) (см.табл.3), если для исходного ряда известна Vmax= 15 м/с.
Исходные повторяемости и промежуточные расчеты представлены в таблице 3.
Таблица3
 , м/с
| 0÷1,5 | 1,5÷3,5 | 3,5÷5,5 | 5,5÷7,5 | 7,5÷9,5 | 9,5÷11,5 | 11,5÷13,5 | 13,5÷15,5 |
| DVjгр, м/с | 1,5 | |||||||
| tмн(V), % | 10,7 | 28,4 | 30,7 | 18,9 | 2,5 | 0,6 | 0,2 | |
| tN(V), % | 10,5 | 30,8 | 29,8 | 18,4 | 8,2 | 2,7 | 0,7 | 0,1 |
| DVj*, о.е. | 0,1 | 0,133 | 0,133 | 0,133 | 0,133 | 0,133 | 0,133 | 0,133 |
Мj, 
| 0,005 | 0,794 | 0,108 | 0,030 | 0,005 | 0,008 | 0,002 | 0,000 |
Примечание: DVj* =DVjгр /Vmax; Мj = 
= 0,005+0,794+0,108+0,03+0,005+0,008+0,002=0, 95 %2,
s t = 
= 
=0,97%.
Пример 3
Рассматривается выбор расчетного года на площадке МС, для которой имеется 13–летний ряд наблюдений. Для всех лет наблюдений была проведена оценка полноты ряда (см.табл.4).
Таблица 4
Анализ 13-го ряда наблюдений на площадке МС
| Год | Dt, ч | Полное количество данных за год | Количество пропущ. данных | Полнота ряда, % | |
| 99,2 | |||||
| 96,6 | |||||
| 95,9 | |||||
| 99,2 | |||||
| 99,3 | |||||
| 95,1 | |||||
| 99,6 | |||||
| 96,4 | |||||
| 96,3 | |||||
| 97,0 | |||||
| 99,0 | |||||
| 98,1 | |||||
| 99,4 | |||||
| Ср.мн. | 97,8 | ||||
Выводы:
- многолетний ряд является однородным, интервал Dt составляет 3 часа в течение 13 лет и полная информация за весь год представлена по всем годам (нет периодов, когда отсутствуют данные по трем суткам подряд);
- пропуски данных за полный 13-ий календарный ряд – 850 значений, что составляет 2,2 % от полного ряда наблюдений; полнота многолетнего ряда – 97,8%; полнота всех годовых рядов более 95%;
- данных для анализа многолетней вариации скорости ветра достаточно; при выборе расчетного года следует учитывать все годы; при расчете среднемноголетней годовой вариации следует использовать данные за 13 лет.
Для всех лет наблюдений были рассчитаны среднегодовые скорости ветра (см.табл.5, рис.1). На рисунке 1 показаны многолетние вариации скорости ветра. Построить линию тренда в многолетнем разрезе не удалось.
Рис.1
В таблице 5 представлены среднегодовые скорости ветра 
и их относительные отклонения от среднемноголетнего года dV.
Таблица 5
| Год | Ср.мн. | |||||||||||||
| ,
м/с
| 3,91 | 3,60 | 3,97 | 3,76 | 3,83 | 4,25 | 4,04 | 4,04 | 3,76 | 4,00 | 3,80 | 3,69 | 3,91 | 3,90 |
| dV,% | 0,26 | -7,40 | 2,14 | -3,33 | -1,51 | 9,43 | 3,96 | 3,96 | -3,33 | 2,89 | -2,26 | -5,16 | 0,26 |
По критерию минимального отклонения среднегодовой скорости ветра от среднемноголетней в качестве характерного года могут быть выбраны 1999 и 2011 года, полнота ряда, которых практически одинакова - 99,2% для 1999 года и 99,4% для 2011 года.
Годовые вариации скорости ветра для среднемноголетнего года и предварительно выбранных лет в качестве характерных представлены на рисунке 2 и в таблице 6. Промежуточные расчеты среднеквадратичных отклонений годовых вариаций скорости ветра для 1999 г. и 2011 г от среднемноголетней годовой вариации представлены в таблице 6.
Таблица 6
Годовые вариации скорости ветра для среднемноголетнего года и предварительно выбранных лет в качестве характерного года
| Месяц/ Год | Среднемн. год | 1999 год | 2011 год | 
| 
|
| 4,6 | 4,2 | 4,5 | 0,16 | 0,01 | |
| 3,9 | 4,3 | 4,4 | 0,16 | 0,25 | |
| 4,2 | 4,4 | 4,2 | 0,04 | ||
| 3,6 | 3,7 | 3,8 | 0,01 | 0,04 | |
| 3,4 | 3,5 | 3,6 | 0,01 | 0,04 | |
| 3,2 | 3,2 | 0,04 | 0,04 | ||
| 2,8 | 2,8 | 0,04 | |||
| 3,2 | 3,2 | 3,5 | 0,09 | ||
| 4,3 | 4,3 | 3,3 | |||
| 4,7 | 4,5 | 4,6 | 0,04 | 0,01 | |
| 4,9 | 4,6 | 4,5 | 0,09 | 0,16 | |
| 4,6 | 4,4 | 4,6 | 0,04 | ||
| Среднее | 3,9 | 3,9 | 3,9 | Сумма = 0,59 | Сумма =1,68 |
Рис.2
Рассчитаем 
0,59 м2/с2, тогда соответственно
=0,22 м/с
Рассчитаем 
1,68 м2/с2, тогда 
=0,4 м/с.
В таблице 7 представлены сводные данные по всем критериям, учитываемым при выборе характерного года.
Таблица 7
| Критерий | 1999 год | 2011 год |
| Полнота ряда,% | 99,2 | 99,4 |
| , м/с
| 3,91 | 3,91 |
| dV,% | 0,26 | 0,26 |
| , м/с
| 0,22 | 0,4 |
| s t, % | 0,6 | 0,8 |
Соответственно в качестве расчетного года лучше выбрать 1999 год.
Пример 4
Рассматривается выбор расчетного года на площадке МС Дербент, по которой с сайта «Погода России» был получен 11–летний ряд наблюдений. Для всех лет наблюдений была проведена оценка полноты ряда (см.табл.8).
Таблица 8