Намунагирии гусаста (disjunct sampling) шакли намунагириест, ки ба ҷойи тамоми қатори пайвастаи вақт ченкуниҳои дар фосилаҳои муайян гирифташуда истифода мешаванд ва аз ин сабаб баъзе қиматҳои баланд байни ченкуниҳо метавонанд аз назар дур монанд. Ин таҳқиқот каҷравиеро меомӯзад, ки фосилаи намунагирӣ ва давомнокии миёнагирӣ ҳангоми арзёбии суръатҳои миёнаи шадиди шамол дар миқёси синоптикӣ, ки дар тарҳрезии конструксияҳо истифода мешаванд, ба вуҷуд меоранд. Марҳилаи якуми таҳқиқот ба мушоҳидаҳои дарозмуддати суръатҳои миёнаи 2-дақиқаии шамол такя мекунад, ки бо фосилаи 1 дақиқа дар 642 истгоҳи Automated Surface Observation System (ASOS) бо шароити хуби экспозитсионӣ дар қисми континенталии ИМА сабт шудаанд. Дар марҳилаи дуюм бошад, бо истифода аз қаторҳои синтетикии 1000-солаи шамол бо тақсимоти Rayleigh ва автокоррелятсияи von Kármán таъсири муштараки фосилаи намунагирӣ, давомнокии миёнагирӣ, миқёси интегралии вақт ва давраи бозгашт ба таври параметрӣ омӯхта мешавад.

Натиҷаи асосии таҳқиқот ин аст, ки коэффисиенти ислоҳи намунагирии гусаста \(f_\Delta\) танҳо бо нисбати фосилаи намунагирӣ ба давомнокии миёнагирӣ, яъне \(\Delta=t_\Delta/\bar t\), муайян карда намешавад. Ислоҳ ҳамчунин ба миқёси интегралии вақт \(T\), ки хотираи коррелятсионии қатори вақти шамолро ифода мекунад, ба нисбати он ба давомнокии миёнагирӣ \(\lambda=T/\bar t\) ва ба давраи бозгашти \(R\) қимати шадиди мавриди баррасӣ вобаста аст. Ин се вобастагии аз симулятсияҳо бадастомада дар Муодилаи (10) ба як ифодаи ягонаи аналитикӣ муттаҳид карда шудаанд.

Дар таҳлили давраи бозгашти 50-солаи 642 истгоҳи ASOS, барои табдил додани суръатҳои миёнаи 10-дақиқаии шамол ба истиноди намунагирии 1-дақиқаӣ, дар доираи равиши Rayleigh \(w=2\), коэффисиентҳои миёнаи ислоҳ барои фосилаҳои намунагирии 10, 30, 60 ва 180 дақиқа мутаносибан тақрибан 1,021; 1,053; 1,076 ва 1,112 муайян шудаанд. Барои суръатҳои миёнаи соатии шамол таъсирҳо дар ҳамон фосилаҳои намунагирӣ хеле хурдтаранд: тақрибан 1,002; 1,009; 1,017 ва 1,039. Ба ибораи дигар, истифодаи якҷояи давомнокии кӯтоҳи миёнагирӣ ва намунагирии камзич ба қуллаҳои миёнаи аз назар дурмонда ҳассостар аст.

Ҳангоми истифодаи \(w=2\) дар таҳлили қиматҳои шадиди ASOS барои табдил аз миёнаи соатӣ ба миёнаи 10-дақиқаӣ, миёнаи \(f_{\bar t}=1,117\pm0,0461\) барои ҳамаи истгоҳҳо ва \(1,112\pm0,0368\) пас аз хориҷ кардани истгоҳҳои берун аз ҳудуди эътимоди %5–95 ба даст омадааст. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот ин рақамҳоро ҳамчун собитҳои универсалӣ пешниҳод намекунад. Натиҷаи асосӣ баръакс аст: азбаски иқлими шамол ва миқёси интегралии вақт вобаста ба ҷуғрофия ва ҷузъи метеорологӣ тағйир меёбанд, барои тамоми ҷаҳон як коэффисиенти ягонаи ислоҳи \(f_\Delta\)-ро истифода бурдан мумкин нест.

Ҳадди тафсири таҳқиқот муҳим аст. Таҳлил махсусан ба ҳодисаҳои шамол дар миқёси синоптикӣ нигаронида шудааст; тӯфонҳо/сиклонҳои тропикӣ ва ҳодисаҳои конвективии шамол, ки тасниф кардан мумкин аст, аз маҷмӯи маълумоти мушоҳидавӣ хориҷ шудаанд. Илова бар ин, модели асосии параметрӣ ба тақсимоти Rayleigh бо \(w=2\) такя мекунад ва барои ҳолатҳое пешбинӣ шудааст, ки дар иқлими омехтаи шамол як ҷузъи метеорологӣ бартарӣ дорад ё ҷузъҳои омехта аз ҳам ҷудо карда мешаванд. Ин таҳқиқот барои ягон кишвар мустақиман харитаи нави шамоли тарҳрезӣ ё қимати меъёрӣ тавлид намекунад.

Мушкил дар чист: ченкунӣ ҳаст, аммо қимати қуллавӣ метавонад байни ченкуниҳо афтад

Гарчанде истгоҳҳои метеорологӣ метавонанд шамолро аз ҷиҳати физикӣ пайваста ҳис кунанд, на ҳамаи ҳисоботҳои стандартии бойгонӣ қатори пайвастаи вақт мебошанд. Тибқи стандартҳои Созмони Умумиҷаҳонии Метеорологӣ, суръатҳои миёнаи 10-дақиқаии шамол дар бисёр ҳолатҳо метавонанд бо ҳисоботҳои соатӣ ё нимсоатӣ бойгонӣ шаванд. Агар дар як соат танҳо як миёнаи 10-дақиқаӣ нигоҳ дошта шавад, қисми тақрибан 50-дақиқаие, ки байни ду ҳисобот мемонад, дар қатори бойгонӣ инъикос намешавад. Агар миёнаи воқеан баландтарини 10-дақиқаӣ дар яке аз ин фосилаҳо рух диҳад, таҳлили қиматҳои шадид онро умуман намебинад.

Давомнокии миёнагирӣ ва фосилаи намунагирӣ як мафҳум нестанд. Давомнокии миёнагирӣ \(\bar t\) нишон медиҳад, ки як суръати гузоришшудаи шамол миёнаи чанд дақиқаи равзанаи вақт аст. Фосилаи намунагирӣ \(t_\Delta\) бошад, нишон медиҳад, ки ин миёнаҳо ҳар чанд дақиқа бойгонӣ мешаванд. Масалан, агар суръати миёнаи 10-дақиқаии шамол дар як соат як бор гузориш шавад, \(\bar t=10'\), \(t_\Delta=60'\) мешавад.

Чаро Намунагирии Гусаста Метавонад Суръати Шадиди Шамолро Камтар Нишон Диҳад?

Намунагирии гусаста метавонад суръати миёнаи шадиди шамолро камтар нишон диҳад, зеро миёнаи ҳаракаткунандаи воқеан баландтарин метавонад байни лаҳзаҳои намунагирӣ ҷой гирад. Хавф танҳо ба дарозии фосилаи намунагирӣ вобаста нест; он ки шамол то чӣ муддат коррелятсияи худро дар вақт нигоҳ медорад, равзанаи миёнагирии истифодашуда ва давраи бозгашти арзёбишаванда низ эҳтимоли аз даст рафтани қиматҳои қуллавӣ ва андозаи ислоҳи заруриро тағйир медиҳанд.

Муодилаи (1): нисбати намунагирии гусаста

Муодилаи (1): \(\displaystyle \Delta=\frac{t_\Delta}{\bar t}\)

Дар ин ҷо \(t_\Delta\) фосилаи намунагирӣ ва \(\bar t\) давомнокии миёнагирӣ мебошад. Ҳар ду давомнокӣ бояд дар як воҳид истифода шаванд. \(\Delta\) беандоза аст.

• \(\Delta>1\): намунагирии гусаста; байни намунаҳо фосилае дарозтар аз равзанаи миёнагирӣ вуҷуд дорад.
• \(\Delta=1\): намунагирии пайдарпай; равзанаҳои миёнагирӣ нӯг ба нӯг меоянд.
• \(\Delta<1\): намунагирии аз ҳад зиёд/зич; миёнаҳои ҳаракаткунанда бо ҳам ҳампӯш мешаванд.

Барои сабтҳои 1-дақиқаии ASOS, дар миёнаи 10-дақиқаӣ \(\Delta=1/10\) ва дар миёнаи 60-дақиқаӣ \(\Delta=1/60\) аст. Таҳқиқот инҳоро на ҳамчун пайвастагии воқеии математикӣ, балки ҳамчун наздиктарин истинод ба пайвастагӣ дар маълумоти мушоҳидавии мавҷуд истифода мебарад.

Чаро таҳқиқоти пешина дар бораи як коэффисиенти ягонаи ислоҳ ба мувофиқа нарасидаанд?

Дар баррасии адабиёти таҳқиқот дида мешавад, ки барои ҳолатҳои якхела ё монанди намунагирӣ коэффисиентҳои гуногуни ислоҳ гузориш шудаанд. Масалан, барои миёнаи 10-дақиқаӣ ва намунагирии соатӣ таҳқиқоти қаблӣ қиматҳои тақрибан 1,03–1,076-ро пешниҳод кардаанд. Таҳқиқот ин фарқро танҳо ҳамчун садои оморӣ арзёбӣ намекунад; эҳтимоли доштани миқёсҳои гуногуни вақт аз ҷониби иқлимҳои шамолии минтақаҳои гуногунро ҳамчун яке аз тавзеҳҳои асосӣ пешниҳод мекунад.

Шакли пӯшидаи истифодашуда дар як таҳқиқоти пешина чунин дода шудааст:

Муодилаи (2): \(\displaystyle f_\Delta=[1-a\ln(\Delta)]^{-1/b},\quad \Delta\ge1\)

Дар ин ҷо \(a\) ва \(b\) коэффисиентҳои эмпирикӣ мебошанд. Танқиди таҳқиқоти ҳозира дар ду нуқта аст: истиноди \(f_\Delta=1\) дар ин формула барои \(\Delta=1\), яъне намунагирии пайдарпай, муқаррар шудааст; инчунин ҳангоми рафтан ба ҳадди воқеии пайваста \(\Delta\rightarrow0\) рафтори зарурии ҳаддиро таъмин намекунад. Аз ин рӯ, таҳқиқоти ҳозира баъдан функсияи дигареро истифода мебарад, ки дар ҳолати \(\Delta\rightarrow0\), \(f_\Delta\rightarrow1\) мешавад.

Миқёси интегралии вақт \(T\) чист?

Миқёси интегралии вақт \(T\) миқёси хоси автокоррелятсияи қатори вақти шамол дар меҳвари вақт мебошад. Ба маънои сода, он миқёси вақтест, ки нишон медиҳад қиматҳои гузаштаи суръати шамол то чӣ муддат бо қиматҳои оянда робитаи маънодорро нигоҳ медоранд. Агар \(T\) хурд бошад, қатор зудтар декоррелятсия мешавад; агар \(T\) калон бошад, хотираи вақтии рафтори шамол дарозтар аст.

Таҳқиқот автоковариатсияҳоро пас аз намунагирии дубораи 60-дақиқаӣ барои таъхирҳо то ду сол арзёбӣ мекунад ва пас аз ҷудо кардани гармоникаҳои рӯзона/солона бо усули heterodyning ҳам ба модели von Kármán (vK) ва ҳам ба модели bandwidth-limited pink noise (BLPN) мувофиқ мекунад. Азбаски ду модел, махсусан дар минтақаи коҳиши босуръат наздики таъхири сифр, натиҷаҳои хеле наздик медиҳанд, дар симулятсияҳои дарози марҳилаи дуюм модели содатари vK интихоб мешавад.

Ёддошти дохилии манбаъ: Дар матни Бахши 3.2-и таҳқиқот, ҳангоми шарҳи равзанаи таъхири дусола, барои миёнаи солҳои кабиса қимати “356,25 рӯз/сол” навишта шудааст. Ин рақам бо 365,25-и тақвимӣ мувофиқат намекунад. Матни Verianla ин ифодаро пинҳонӣ тағйир намедиҳад ва онро ҳамчун натиҷаи нави таҳқиқот истифода намекунад.

Нисбати миқёси вақт \(\lambda\)

Дар марҳилаи симулятсия миқёси интегралии вақт танҳо истифода намешавад, балки нисбат ба давомнокии миёнагирӣ беандоза карда мешавад:

\(\displaystyle \lambda=\frac{T}{\bar t}\)

\(\lambda\) нишон медиҳад, ки давомнокии хоси коррелятсияи шамол нисбат ба равзанаи миёнагирии истифодашуда то чӣ андоза дароз аст. Масалан, мувофиқи намунаи номенклатураи манбаъ, агар \(T=12\) соат ва \(\bar t=10\) дақиқа бошад, пас аз табдил ба як воҳиди вақт \(\lambda=(12\times60)/10=72\) ба даст меояд.

Чаро тақсимоти Weibull истифода мешавад?

Барои тавсифи тақсимоти асосии суръатҳои мусбати мушоҳидашудаи шамол тақсимоти классикии Weibull истифода шудааст. Параметри миқёс \(C\) миқёси суръатро ва параметри шакл \(w\) шакли тақсимот ва махсусан рафтори наздикшавиро ба тақсимоти қиматҳои шадид идора мекунад.

Муодилаи (3): \(\displaystyle P\{V\}=1-\exp\left[-\left(\frac{V}{C}\right)^w\right]\)

Дар манбаъ он ба шакли \(P\{V\}=P\{V<v\mid v>0\}\), ҳамчун эҳтимоли кумулятивӣ пас аз хориҷ кардани ҳолатҳои шамоли ором, муайян шудааст.

Барои он ки ифодаи Weibull тавассути регрессия арзёбӣ шавад, он ба шакли хаттӣ табдил дода мешавад:

Муодилаи (4): \(\displaystyle \ln[-\ln(1-P)]=w\ln(V)-w\ln(C)\)

Дар ин намоиши хаттӣ нишебӣ барои муайян кардани \(w\) ва буриш барои муайян кардани \(C\) истифода мешавад. Дар намунаи Boston KBOS мувофиқат хеле хуб аст; аммо таҳқиқот ошкоро қайд мекунад, ки ҳамаи истгоҳҳо ҳамон қадар мувофиқати хуби Weibull нишон намедиҳанд.

Дар тақсимоти 642 истгоҳ, қимати миёнаи \(w\) бо зиёд шудани давомнокии миёнагирӣ афзоиш ёфтааст. Дар татбиқи XIMIS, барои 10 дақиқа миёнаи байниистгоҳӣ тақрибан \(1,7\) ва барои 60 дақиқа тақрибан \(1,8\) истифода шудааст; инчунин қимати назариявии Rayleigh \(w=2\) алоҳида санҷида шудааст.

XIMIS чист ва чаро интихоб шудааст?

XIMIS (Extended Improved Method of Independent Storms) усули таҳлили қиматҳои шадид аст, ки суръатҳои шадиди шамолро бо дарназардошти наздикшавии нопурра ба тақсимоти ҳаддии Fisher–Tippett Type 1/Gumbel арзёбӣ мекунад. Таҳқиқот бо такя ба муқоисаи қаблии эътимоднокӣ XIMIS-ро барои ин замина интихоб кардааст.

Намоиши penultimate Gumbel, ки дар манбаъ барои XIMIS истифода шудааст, чунин аст:

Муодилаи (5): \(\displaystyle \Phi\{y\}=\exp[-\exp(-y)],\qquad y=\frac{V^w-U^w}{d^w}\)

Дар ин ҷо \(y\) тағйирёбандаи коҳишёфта, \(U\) параметри мода, \(d\) параметри тақсимот/dispersion ва \(w\) индекси шакли тақсимоти асосии Weibull мебошад. Табдили \(V^w\) вазифаи пешшартиро иҷро мекунад, то тақсимоти асосии Weibull ба сохторе табдил ёбад, ки ба думи болоии Gumbel зудтар наздик мешавад.

Интихоби қуллаҳои мустақил низ муҳим аст. Таҳқиқот фарз намекунад, ки ҳар нуқтаи баланд мустақил аст. Бо пайравӣ аз равиши Davenport–Rice, бузургтарин қимат байни буришҳои пайдарпайи боло/поёни сатҳи миёна ҳамчун як қуллаи мустақил интихоб мешавад. Ҳамин тавр кӯшиш мешавад, ки максимумҳои дуюмдараҷа дар паҳлӯи ҳамон қуллаи метеорологӣ ҳамчун ҳодисаҳои алоҳидаи мустақил ҳисоб карда нашаванд.

Дар мувофиқсозии автоматии XIMIS, ҳадди сензураи чап тавре танзим шудааст, ки ҳадди аксар 50 тартиб, яъне тақрибан 2,5 баробари давраи мушоҳида, қабул шавад, вале зиёда аз нисфи қуллаҳои мустақилро дар бар нагирад. Ин автоматизатсия имкон додааст, ки барои садҳо истгоҳ ва зермаҷмӯаҳои зиёди дубора намунагирифташуда шумораи хеле зиёди мувофиқсозӣ анҷом дода шавад.

Ёддошти эҳтимол: Манбаъ дар як ҷой қимати \(\Phi=1-1/R=0,98\)-ро барои \(R=50\) сол “annual probability of exceedance” меномад. Ифодаи \(1-1/R\) аз ҷиҳати математикӣ ба эҳтимоли нагузаштан дар заминаи Gumbel/CDF мувофиқ аст; эҳтимоли солонаи гузаштан \(1/R\) аст. Аз ин рӯ, матни Verianla шиддати истилоҳии дар манбаъ бударо пинҳон намекунад ва \(\Phi\)-и Муодилаи (5)-ро дар заминаи функсияи тақсимоти кумулятивӣ мехонад.

Гузариш аз таҳлили мушоҳидавӣ ба симулятсия

Маълумоти ASOS чӣ гуна коркард шуд?

Таҳқиқот мушоҳидаҳои ASOS-ро, ки қаблан аз назорати сифат гузашта буданд, дубора истифода кардааст. Ҳамаи истгоҳҳо дар фурудгоҳҳо ҷойгиранд ва 642 истгоҳи дорои экспозитсияи хуб дар категорияи экспозитсияи WMO 1 ё 2 интихоб шудаанд. Оғози сабт вобаста ба истгоҳ тақрибан дар солҳои 2000–2003 фарқ мекунад, дар ҳоле ки таҳлил то соли 2023 идома меёбад; бинобар ин сабти маъмулӣ барои як истгоҳ тақрибан 20 сол аст.

Мушоҳидаҳое, ки эҳтимолан аз тӯфон ба вуҷуд омада буданд, дар давраи сесӯза дар атрофи маркази баромадан ба хушкӣ хориҷ карда шуданд. Ҳодисаҳои конвективии шамоли аз 20 kn боло дар маҷмӯи маълумоти қаблан таснифшуда ва артефактҳои ғайриметеорологӣ дар равзанаи 60-дақиқаӣ атрофи суръати қуллавӣ хориҷ карда шуданд. Вақте таҳлили баъдии қиматҳои шадид дар 74 аз 642 истгоҳ артефактҳои эҳтимолии иловагӣ ё ҳодисаҳои тӯфонеро, ки ба дохили қитъа расида буданд, нишон дод, онҳо дастӣ санҷида шуданд.

Ба миёнаҳои 2-дақиқаии ASOS бо фосилаи 1 дақиқа миёнаҳои ҳаракаткунандаи блокии 10 ва 60 дақиқа татбиқ шуда, сипас қатор дар фосилаҳои 10, 30, 60 ва 180 дақиқа дубора намунагирӣ карда шудааст. Барои зиёд кардани иттилои мавҷуд, нуқтаи оғози намунагирӣ бо қадамҳои 1-дақиқаӣ кӯчонда шудааст. Масалан, намунагирии 60-дақиқаӣ 60 зерқатори гуногун, вале бо ҳам коррелятсияшударо таъмин кардааст.

Қиматҳои шадиди канорӣ чӣ гуна баррасӣ шуданд?

Натиҷаҳои мувофиқсозии XIMIS, ки аз ҳадди болоии эътимоди %95 гузаштаанд, дар 74 истгоҳ, яъне тақрибан %12 истгоҳҳо, дида шудаанд. Аксари онҳо ҳамчун сабтҳои хато, шамолҳои конвективии зери ҳадди 20 kn ё ҳодисаҳое, ки аз назорати қаблии сифат гузаштаанд, арзёбӣ ва хориҷ карда шуданд. Пас аз тозакунӣ, дар миёнаҳои 10-дақиқаӣ дар 20 истгоҳ тақрибан %3 ҳодисаи воқеии ягонаи кӯтоҳмуддат/мезомиқёс боқӣ монд; азбаски миёнаи 60-дақиқаӣ ин ҳодисаҳоро фурӯ нишонд, шумора ба 5 истгоҳ, тақрибан %1, коҳиш ёфт. Ин ҳодисаҳои воқеӣ нест карда нашуданд ва бо вазнгузории дисперсияи баръакси XIMIS арзёбӣ шуданд.

Сохтори ҷуғрофии индекси Weibull

Нақшҳои ҷуғрофии қиматҳои \(w\)-и истгоҳҳо барои миёнаҳои 10 ва 60 дақиқа ба ҳам хеле монанд буданд. Таҳқиқот байни ду харита тақрибан %98 коррелятсия ва 0,042 хатои стандартӣ гузориш медиҳад. Ин нишон медиҳад, ки ҳатто ҳангоми тағйири давомнокии миёнагирӣ фарқи нисбии сохтори Weibull байни истгоҳҳо асосан нигоҳ дошта мешавад.

Барои индекси коҳиши BLPN миёнаи ҳамаи истгоҳҳо тақрибан 1,53 аст. Дар ҳоле ки миёнаи тақсимоти истгоҳҳои шарқӣ аз қимати собити \(5/3\)-и von Kármán фарқнопазир аст, дар ғарб миёна пасттар мебошад. Бо вуҷуди ин, миқёсҳои интегралии вақти vK ва BLPN дар тақрибан аз се ду ҳиссаи шарқи ИМА камтар аз %2 ва дар минтақаи умумӣ асосан камтар аз %10 фарқ кардаанд. Ин наздикӣ асоси истифодаи модели содатари vK дар марҳилаи параметрӣ мебошад.

Қимати шадиди 50-сола ба \(w\) то чӣ андоза ҳассос аст?

Ҳангоми муқоисаи суръатҳои шамоли давраи бозгашти 50-сола, ки бо \(w\)-и ҳар истгоҳ, \(w\)-и миёнаи байниистгоҳӣ ва Rayleigh \(w=2\) ба даст омадаанд, коэффисиенти коррелятсия то рақами чоруми даҳӣ ба 1 наздик буда, нишебии мувофиқат тақрибан %0,6 болотар аз хати воҳидӣ боқӣ мондааст. Манбаъ инро чунин шарҳ медиҳад, ки дар дарозии мушоҳидаи тақрибан 20-сола тағйири \(w\) каҷи мувофиқатро дар атрофи нуқтаи наздик ба давраи бозгашти 50-сола мегардонад.

Муодилаи (6): модели эмпирикии намунагирӣ аз мушоҳидаҳои ASOS

Дар мушоҳидаҳои ASOS дида шуд, ки натиҷаҳои давомнокиҳои гуногуни миёнагирӣ танҳо дар асоси \(\Delta\) пурра ба ҳам намеоянд. Бо вуҷуди ин, барои тавсифи тамоюли мушоҳидавӣ шакли зерин истифода шудааст:

Муодилаи (6): \(\displaystyle \langle f_\Delta\rangle=1+A\ln(1+B\Delta)\)

Хусусияти муҳими шакл ин аст, ки ҳангоми \(\Delta\rightarrow0\), \(f_\Delta\rightarrow1\) мешавад. Ин ҳадди воқеии намунагирии пайвастаро нисбат ба Муодилаи (2) муносибтар ифода мекунад.

Муодилаи (6) барои табдил ба истиноди 1-дақиқаӣ дар фосилаҳои намунагирии баррасишуда қиматҳои тақрибан 1,050 барои нимсоат, 1,072 барои як соат ва 1,113 барои 3 соат-ро додааст.

Аммо паёми асосии Шакли 12 муҳимтар аст: қиматҳои \(f_\Delta\) барои миёнаҳои 10 ва 60 дақиқа дар максимуми солона ба андозаи қобили қабул ба ҳам меоянд, вале ҳангоми ба 1000 сол расидани давраи бозгашт ин муттаҳидшавӣ хеле заиф мешавад. Ин мустақиман нишон медиҳад, ки \(\Delta\) наметавонад ягона параметри идоракунанда бошад.

Оё истиноди 1-дақиқаӣ воқеан комилан пайваста аст?

Не. Таҳқиқот намунагирии 1-дақиқаии ASOS-ро танҳо ҳамчун ивазкунандаи пайвастагии воқеии \(t_\Delta=0\) истифода мебарад. Дар арзёбии тартиби якум тавассути Муодилаи (6), барои давраи бозгашти 50-сола ислоҳи иловагӣ аз 1 дақиқа то ҳадди воқеии пайваста дар миёнаи 10-дақиқаӣ танҳо тақрибан 1,00290 ва дар миёнаи 60-дақиқаӣ 1,00050 аст. Аз сабаби ин фарқи хурд, дубора калибр кардани модели мушоҳидавӣ ба таври итеративӣ зарур дониста нашудааст.

Ёддошт дар бораи самти нисбати \(f_\Delta\) дар манбаъ

Дар матни Бахши 4.1.4 нисбати чопшуда барои \(f_\Delta\) ба шакли \(V\{t_\Delta\}/V\{t_\Delta=1'\}\) аст. Бо вуҷуди ин, Ҷадвали 2 дар ҳамон бахш, Муодилаи (6), модели баъдии симулятсия ва тафсири “ислоҳ аз намунагирии камзич ба намунагирии зичтар/пайваста” қиматҳои \(f_\Delta>1\)-ро истифода мебаранд. Verianla ин номувофиқии самти навишташударо пинҳон намекунад; он маънои амалиётии истифодашуда дар ҷадвалҳо ва муодилаҳои баъдиро шарҳ медиҳад, яъне коэффисиенти ислоҳеро, ки барои бурдани қимати шадиди аз ҷониби намунагирии камзич аз дастрафта ба истиноди зичтар истифода мешавад.

Симулятсияи 1000-солаи Rayleigh чӣ гуна тавлид шуд?

Дар марҳилаи параметрӣ барои нигоҳ доштани тавозун байни арзиши ҳисоббарорӣ ва намояндагии физикӣ усули Rayleigh бо \(w=2\) интихоб шудааст. Қатори вақти Rayleigh метавонад ҳамчун натиҷаи ду қатори вақти Gaussian, ки ба ҳам амудӣ ҳастанд, тавлид шавад. Таҳқиқот автокоррелятсияи дилхоҳи vK-ро аввал ба коррелятсияи ортогоналии Gaussian табдил дода, сипас бо муодилаҳои Yule–Walker коэффисиентҳои филтри autoregressive (AR)-ро ҳисоб кардааст. Бо татбиқи ин филтрҳо ба ду ҷараёни тасодуфии Gaussian қатори вақти дорои тақсимоти Rayleigh ва миқёси интегралии вақти дилхоҳ тавлид шудааст.

Барои он ки миқёсҳои гуногуни интегралии вақт ва давомнокиҳои миёнагирӣ мустақиман муқоиса шаванд, дар ҳар сенария ҳамон ҷараёнҳои ибтидоии Gaussian истифода шудаанд. Суръатҳои симулятсияшуда ба миёнаи воҳидӣ нормализатсия шудаанд.

Сабти 1000-сола барои тақлид кардани дарозии воқеии мушоҳида ба блокҳои мустақили 10, 20, 50 ва 100-сола тақсим шудааст. Масалан, дар ҳолати \(O=20\) сол ва \(t_\Delta=60'\), ҳар яке аз 50 маҷмӯи мустақил ба 60 зермаҷмӯи бо ҳам коррелятсияшуда тақсим шуда, дар маҷмӯъ 3000 мувофиқсозии XIMIS лозим шудааст.

Таъсири давраи мушоҳида \(O\) ба натиҷа хеле хурд буд. Барои намунагирии пайдарпайи 10-дақиқаӣ, суръатҳои давраи бозгашти 50-сола аз блокҳои 10, 20, 50 ва 100-сола дар қиматҳои баррасишудаи \(T\) то тақрибан рақами чоруми маънодор ба ҳам баробар буданд. Аз ин рӯ, дар таҳлили минбаъда миёнаи ансамблӣ аз рӯи \(O\) гирифта шудааст.

Миёнагирӣ миқёси интегралии вақтро чӣ гуна тағйир медиҳад?

Симулятсия аввал қиматҳои лаҳзавиро бо фосилаи 1 дақиқа тавлид карда, сипас филтри миёнаи блокии ҳаракаткунандаро бо давомнокии \(\bar t\) татбиқ кардааст. Азбаски миёнагирӣ тағйироти басомади баландро фурӯ менишонад, миқёси интегралии вақти бадастомадаро каме болотар аз қимати ҳадаф мебарад. Масалан, вақте ҳадаф \(T=3\) соат аст, \(T\)-и симулятсияшуда барои \(\bar t=0',2',10',60'\) мутаносибан 3,16; 3,20; 3,31 ва 3,72 соат будааст. Барои ҳадафи \(T=48\) соат, ҳамин қиматҳо 47,72; 47,80; 48,05 ва 48,88 соат мебошанд. Таъсири нисбӣ дар миқёсҳои кӯтоҳи интегралии вақт равшантар аст.

Муодилаи (7): \(\lambda\) миқёси ислоҳро чӣ гуна тағйир медиҳад?

Дар симулятсияҳои Rayleigh шакли Муодилаи (6) нигоҳ дошта шуд, аммо дар минтақаи амалии \(6\le\lambda\le72\) коэффисиенти шакл \(B\) тақрибан собит ёфт шуд. Пас аз собит кардани \(B=0,144\) ба қимати медианӣ, коэффисиенти миқёс \(A\) бо \(\lambda\) ба як қонуни дараҷавии хеле мунтазам мувофиқ омад:

Муодилаи (7): \(\displaystyle A\{\lambda,R=50\,\mathrm{y}\}=0.3773\,\lambda^{-0.3184}\)

Азбаски дараҷа манфӣ аст, бо зиёд шудани \(\lambda\), \(A\) кам мешавад. Аз ҷиҳати математикӣ ин маъно дорад, ки вақте миқёси интегралии вақт нисбат ба равзанаи миёнагирӣ дарозтар аст, барои ҳамон \(\Delta\) ҷузъи миқёсии ислоҳи намунагирӣ кам мешавад. Ин тафсир рафтори математикии муодилаи манбаъ аст; натиҷаи нави саҳроӣ нест.

Дар манбаъ мувофиқати намунаи \(\lambda=1,5\) суст аст. Ин як омезиши канорӣ мебошад, ки равзанаи хеле дарози миёнагириро бо миқёси хеле кӯтоҳи интегралии вақт якҷо карда, тақрибан аз се ду ҳиссаи тағйирёбии шамолро филтр мекунад ва гуфта мешавад, ки дар мушоҳидаҳои воқеии амалӣ дучор намешавад. Барои \(\lambda\ge6\) мувофиқатҳо хуб буданд.

Ёддошти дохилии манбаъ барои Шакли 16: Дар шарҳи Шакли 16 каҷҳои сурх ҳамчун “беҳтарин мувофиқат ба Муодилаи (7)” навишта шудаанд; аммо матни фавран баъдӣ ошкоро мегӯяд, ки ин каҷҳо мувофиқсозӣ ба Муодилаи (6) мебошанд ва Муодилаи (7) дар идомаи саҳифа ҳамчун қонуни ҷудогонаи дараҷавӣ барои \(A(\lambda)\) муайян мешавад. Verianla ин зиддиятро пинҳонӣ бартараф намекунад.

Давраи бозгашт ба ислоҳ чӣ гуна таъсир мерасонад?

Қисми зиёдатии \(f_\Delta-1\) дар қиматҳои гуногуни \(R\) нисбат ба қимати истинодии 50-сола бо коэффисиенти миқёсии \(C\) ифода шудааст:

Муодилаи (8): \(\displaystyle C=\frac{f_\Delta\{\Delta,\lambda,R\}-1}{f_\Delta\{\Delta,\lambda,R=50\,\mathrm{y}\}-1}\)

Ин коэффисиенти миқёс бо давраи бозгашт ба робитаи эмпирикии зерин мувофиқ меояд:

Муодилаи (9): \(\displaystyle C=1.355-0.2595\ln[\ln(R)]\)

Ҳамин тавр таъсирҳои \(\Delta\), \(\lambda\) ва \(R\)-ро дар як модел муттаҳид кардан мумкин аст.

Муодилаи (10) Чиро Ҳисоб Мекунад ва Дар Кадом Шароит Истифода Шуданаш Мумкин Аст?

Муодилаи (10) модели эмпирикии аналитикӣ барои қаторҳои вақти Rayleigh бо \(w=2\) аст, ки коэффисиенти ислоҳи \(f_\Delta\)-ро, ки намунагирии гусаста дар суръати миёнаи шадиди шамол ба вуҷуд меорад, ҳангоми дода шудани нисбати намунагирӣ \(\Delta\), нисбати миқёси интегралии вақт \(\lambda\) ва давраи бозгашт \(R\) якҷоя ҳисоб мекунад. Модел барои истифода дар ҳолатҳое таҳия шудааст, ки як ҷузъи иқлими метеорологӣ бартарӣ дорад ё иқлими омехтаи шамол ба ҷузъҳо ҷудо карда мешавад; он ҳамчун коэффисиенти собити универсалӣ барои татбиқи мустақим ба ҳамаи иқлимҳои омехта пешниҳод нашудааст.

Муодилаи (10):

\[ f_\Delta= 1+ 0.3773\,\lambda^{-0.3184} \ln(1+0.144\,\Delta) \left[1.355-0.2595\ln(\ln R)\right] \]

1. Формула чиро ҳисоб мекунад?

Формула коэффисиенти беандозаи ислоҳи \(f_\Delta\)-ро моделсозӣ мекунад, ки барои гузарондани суръатҳои миёнаи шадиди шамоли бо намунагирии камзич ё гусаста ба истиноди намунагирии зичтар/пайваста истифода мешавад.

2. Тағйирёбандаҳо кадомҳоянд?

3. Воҳидҳо чӣ гуна истифода шаванд?

\(\Delta\) ва \(\lambda\) нисбатҳои беандоза мебошанд; бинобар ин сурат ва махраҷ бояд ба як воҳиди вақт табдил дода шаванд. Агар \(T\) бо соат ва \(\bar t\) бо дақиқа дода шуда бошад, онҳоро мустақиман тақсим кардан мумкин нест.

4. Нақши математикӣ чист?

Ҷузъи \(\ln(1+0.144\Delta)\) таъсири камзичии намунагириро медиҳад. Ҷузъи \(\lambda^{-0.3184}\) ин таъсирро вобаста ба миқёси интегралии вақт миқёс мекунад. Қавси квадратии охирин қисми зиёдатиро вобаста ба давраи бозгашт аз нав миқёс мекунад. Собити 1 бошад қимати асосӣ нисбат ба ҳадди идеалист, ки дар он ислоҳ вуҷуд надорад.

5. Маънои физикӣ чист?

Як фосилаи намунагирӣ дар ҳамаи иқлимҳои шамол як миқдор қулларо аз даст намедиҳад. Сохтори қатори вақт дар иқлиме, ки шамол соатҳо коррелятсияи қавӣ нишон медиҳад, аз иқлиме, ки ҷузъҳои метеорологии кӯтоҳумртар бартарӣ доранд, фарқ мекунад. \(\lambda\) ин фарқро ба модел ворид мекунад.

6. Дар кадом шароит эътибор дорад?

Калибрсозӣ ба симулятсияҳои 1000-солаи Rayleigh бо \(w=2\) ва автокоррелятсияи vK такя мекунад. Манбаъ моделро ҳангоми бартарии як ҷузъи иқлими шамол ё ҷудо кардани ҷузъҳои иқлими омехта муносиб медонад. Дар ҳолати канории аз амалия дур, мисли \(\lambda=1,5\), суст будани мувофиқат ошкоро нишон дода шудааст. Модел барои экстраполятсияи бемаҳдуд ба диапазонҳои параметрӣ, ки дар манбаъ санҷида нашудаанд, тасдиқ нашудааст.

7. Натиҷа чӣ гуна тафсир шавад?

Муодилаи (10), ки аз симулятсия бароварда шудааст, нисбат ба қиматҳои калибрсозии худ тақрибан %0,4 хатои пешгӯӣ нишон додааст. Дар муқоисаи Q-Q, аз зиёда аз 2000 қимат тақрибан 20 қимат нуқтаҳои канории намоёнанд; манбаъ инро тақрибан %1 меномад. Ин мувофиқати хеле хуби дохилӣ маънои онро надорад, ки модел дар ҳамаи иқлимҳои омехтаи шамоли ҷаҳони воқеӣ ба таври автоматӣ бо ҳамон дақиқӣ кор мекунад.

Коэффисиенти миёнагирӣ \(f_{\bar t}\)

Дар таҳлили ASOS, барои гузариш аз миёнаи соатӣ ба миёнаи 10-дақиқаӣ бо \(w=2\), миёнаи байниистгоҳии қиматҳои бозгашти 50-сола \(1,117\pm0,0461\) аст. Пас аз хориҷ кардани истгоҳҳои берун аз ҳудуди эътимоди %5–95, қимат ба \(1,112\pm0,0368\) кам мешавад.

Азбаски дар ҳадҳои баланд шумораи мушоҳидаҳо кам мешавад, дисперсияи оморӣ зиёд мегардад. Аз ин рӯ, каҷравиҳои стандартии калонтар дар сатри 60 kn-ро танҳо ҳамчун фарқи ҷуғрофӣ шарҳ додан мумкин нест.

Муодилаи (11): табдили параметрӣ аз миёнаи соатӣ ба миёнаи 10-дақиқаӣ

Дар симулятсияҳои Rayleigh, барои \(R=50\) сол тамоюли байни \(T\) ва \(f_{\bar t}\) пас аз табдили \(\ln[\ln(T)]\) бо ифодаи дараҷаи дуюм моделсозӣ шудааст:

Муодилаи (11): \(\displaystyle f_{\bar t}=D+E\ln[\ln(T)]+F\{\ln[\ln(T)]\}^2\)

Дар Шакли 21-и манбаъ меҳвари \(T\) бо соат аст. Ин муодила мувофиқати эмпирикӣ барои \(R=50\) сол ва фосилаҳои намунагирии баррасишуда мебошад; он қонуни мустақили универсалӣ нест, ки нақши умумии Муодилаи (10)-ро иваз кунад.

Муодилаи (12): чаро коэффисиенти миёнагириро аз \(f_\Delta\) баровардан мумкин аст?

Таҳқиқот коэффисиенти миёнагириро барои ҳамон \(t_\Delta\) ва \(R\) ба нисбати ду коэффисиенти намунагирӣ тавассути истиноди пайваста/лаҳзавӣ ҷудо мекунад:

Муодилаи (12):

\[ f_{\bar t}\{\bar t=60'\rightarrow10'\} = \frac{\overline V\{\bar t=10'\}}{\overline V\{\bar t=60'\}} = \frac{\overline V\{\bar t=10'\}}{\overline V\{\bar t=0\}} \times \frac{\overline V\{\bar t=0\}}{\overline V\{\bar t=60'\}} = \frac{f_\Delta\{\bar t=10'\}}{f_\Delta\{\bar t=60'\}} \]

Ин баробарӣ нишон медиҳад, ки Муодилаи (10) на танҳо ислоҳи фосилаи намунагирӣ, балки бо нисбатгирии муносиб табдили давомнокии миёнагириро ҳам фаро гирифта метавонад.

Муодилаи (13): аз миёнаи соатии намунагирифташуда ба миёнаи пайвастаи 10-дақиқаӣ

Яке аз татбиқҳои муҳими муҳандисии манбаъ табдил додани сабтҳои кӯҳнаи миёнаи соатӣ ба эквиваленти миёнаи пайвастаи 10-дақиқаӣ мебошад. Ин ду қадам дорад: аввал табдили давомнокии миёнагирии \(60'\rightarrow10'\), сипас гузариш аз маълумоти намунагирифташуда ба ҳадди пайваста.

Муодилаи (13):

\[ f_{\bar t}f_\Delta= \frac{ f_\Delta^2\{\lambda=T'/10',\Delta=6\} }{ f_\Delta\{\lambda=T'/60',\Delta=1\} } \]

Манбаъ махсус таъкид мекунад, ки дар ин ифода \(T\) бояд на бо соат, балки бо дақиқа арзёбӣ шавад.

Мувофиқи манбаъ, дар атрофи \(T\approx22\) соат диапазони қаблан пешниҳодшудаи 1,054–1,06, азбаски таъсири намунагирии соатӣ ба ҳисоб гирифта нашудааст, табдили муттаҳидаро тақрибан %2–2,5 кам арзёбӣ мекунад; барои намунагирии нимсоатӣ бошад, кофӣ дониста мешавад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Тарҳи таҳқиқот

Таҳқиқот ба маънои классикӣ як таҷрибаи ягонаи саҳроӣ нест. Он таҳқиқоти методологии муҳандисии шамол ва таҳлили қиматҳои шадид аст, ки ду қабати маълумотро муттаҳид мекунад. Қабати якум таҳлили эмпирикӣ бар асоси мушоҳидаҳои воқеии метеорологии ASOS мебошад. Қабати дуюм таҳлили параметрии қаторҳои хеле дарози вақти Rayleigh аст, ки аз сохтори Weibull/von Kármán-и нишон додашуда дар натиҷаҳои мушоҳидавӣ сохта шудаанд.

Натиҷаи асосии коэффисиентҳои намунагирии гусастаи ASOS

Ин ҷадвал ду чизи муҳимро нишон медиҳад. Якум, истифодаи \(w\)-и худи истгоҳ, \(w\)-и миёнаи байниистгоҳӣ ё Rayleigh \(w=2\) коэффисиентҳои ислоҳро дар қиматҳои бозгашти 50-сола ба таври ҷиддӣ тағйир намедиҳад. Дуюм, таъсири ҳамон фосилаи намунагирӣ дар миёнаи 10-дақиқаӣ нисбат ба миёнаи 60-дақиқаӣ хеле калонтар аст.

Санҷиши дохилии модели симулятсия

Вақте Муодилаи (10) нисбат ба натиҷаҳои симулятсияи 1000-солае, ки аз онҳо бароварда шудааст, санҷида шуд, тақрибан %0,4 хатои пешгӯӣ нишон дод. Бо вуҷуди он ки дар график зиёда аз 2000 нуқта мавҷуд аст, тақрибан 20 қимати канории намоён вуҷуд дорад. Таҳқиқот қисми зиёди хатогиро ба дисперсияи омории боқимондаи симулятсия ва қисми хурдтарро ба мувофиқати эмпирикии Муодилаи (7) нисбат медиҳад.

Таъсири давомнокии мушоҳида

Тақсим кардани симулятсияи 1000-сола ба блокҳои мушоҳидавии 10, 20, 50 ва 100-сола, вақте дарозии умумии сабти ансамбл яксон нигоҳ дошта мешавад, суръати бозгашти 50-солаи арзёбишударо қариб тағйир надод. Масалан, дар миёнаи пайдарпайи 10-дақиқаӣ барои \(T=12\) соат, натиҷаҳои нормализатсияшуда барои чор қимати гуногуни \(O\) тақрибан 12,072; 12,069; 12,068 ва 12,068 мебошанд. Ин натиҷа дастгирӣ мекунад, ки миёнаи ансамблии бисёр сабтҳои кӯтоҳи мустақил бо ҳамон ҳаҷми умумии иттилоот метавонад самаранокии монанд ба як сабти дарозро таъмин кунад.

Таҳлили ҳассосият барои индекси Weibull \(w\)

Гарчанде модели асосии параметрӣ ба тақсимоти Rayleigh бо \(w=2\) такя мекунад, қисми муҳими истгоҳҳои ASOS дар диапазони \(1<w<2,5\) қарор доранд. Дар Замимаи A таъсири ин фарқ алоҳида санҷида шудааст.

Қимати \(w=1,7\), ки ба миёнаи ASOS наздик аст, нисбат ба натиҷаи истинодии \(w=2\)-и модел тақрибан %1,5 баландтар натиҷа додааст. Манбаъ фарқи таҳлили стандартии Gumbel-ро тақрибан %6 меномад. Табдилҳои автокоррелятсия дар Замимаи A низ нишон медиҳанд, ки таъсири тағйири \(w\) ба \(T\) хурд аст. Аз ин рӯ, муаллиф арзёбӣ мекунад, ки барои индекси умумӣ симулятсияи мураккабтари Harris шояд дар амал дар ҳар ҳолат зарур набошад.

Чаро иқлими омехтаи шамол маҳдудияти асосӣ аст?

Иқлими воқеии шамол аз як раванди тасодуфӣ иборат нест. Механизмҳои сиклонӣ, антисиклонӣ, конвективӣ ва дигар метеорологӣ метавонанд миқёсҳои гуногуни вақт дошта бошанд. Ҳатто агар таҳқиқот бо хориҷ кардани тӯфонҳо ва ҳодисаҳои конвективии муайяншуда ба синфи синоптикӣ тамаркуз кунад ҳам, иқлими боқимондаи синоптикӣ метавонад дар дохили худ омехта бошад.

Модели Rayleigh барои як ҷузъ сохта шудааст. Манбаъ мегӯяд, ки агар якчанд ҷузъ барои муайян кардани қимати шадид дар давраи бозгашти дахлдор рақобат кунанд, омехта бояд аввал ба ҷузъҳо ҷудо карда шавад. Аз ин рӯ, фарзияи “як минтақа як қимати ягонаи \(T\) дорад ва ин қимат ҳамаи ҳодисаҳои шадидро намояндагӣ мекунад” умумӣ карда намешавад.

Дар миёнаҳои 60-дақиқаӣ қиматҳои ASOS \(f_\Delta\) махсусан дар давраҳои бозгашти паст ба модели Rayleigh хуб наздик шуданд, аммо бо зиёд шудани давраи бозгашт қиматҳои мушоҳидавӣ аз модел поён монданд. Дар миёнаҳои 10-дақиқаӣ бошад, ба самти минтақаҳои иқлими гарм фарқи модел–мушоҳида ба самти дигар зиёд шуд. Муаллиф ин рафторро чунин тавзеҳ медиҳад, ки миёнаҳои 10-дақиқаӣ ҷузъҳои кӯтоҳмуддати мезомиқёсро, ки дар миёнаи 60-дақиқаӣ фурӯ нишонда мешаванд, қисман дар бар мегиранд.

Барои минтақаи ғарбӣ \(T\)-и оптимизатсияшуда, ки экстремалҳои 10-дақиқаиро беҳтар шарҳ медиҳад, ба миқёси умумии вақти мушоҳидашуда наздик монд. Барои Шимолу шарқ ва Ҷанубу шарқ мувофиқати беҳтарин қиматҳои кӯтоҳтари \(T\)-ро талаб кард. Ин натиҷа бо тафсири ҷузъи мезомиқёсии муаллиф мувофиқ аст; аммо таҳқиқот \(T\)-и ин ҷузъҳоро мустақиман тавассути таснифи мустақили метеорологӣ чен накардааст.

Тафсир оид ба меъёрҳо чӣ гуна хонда шавад?

Муаллиф муҳокима мекунад, ки давомнокии миёнагирии 10-дақиқаӣ шамолҳои конвективиро на пурра дар бар мегирад ва на пурра хориҷ мекунад ва аз ин рӯ дар баъзе иқлимҳо метавонад таърифи миёнаравии мушкилзо бошад. Ӯ пешниҳод мекунад, ки дар ҷойҳое, ки шамолҳои конвективӣ бартарӣ доранд, равиши gust-и 3-сониягӣ ва дар ҷойҳое, ки тӯфонҳои синоптикӣ бартарӣ доранд, равиши миёнаи соатӣ плюс gust factor метавонад маънодортар бошад.

Ин бахш бояд ҳамчун тафсири муҳандисии муаллифи таҳқиқот хонда шавад. Таҳқиқот худ аз худ Eurocode ё ягон меъёри миллии дигарро тағйир намедиҳад, стандарти нави ҳатмии тарҳрезӣ эҷод намекунад ва барои ҳамаи минтақаҳои ягон кишвар қиматҳои шамоли тарҳрезии мустақиман татбиқшаванда намедиҳад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Таъсири намунагирии гусаста танҳо бо \(\Delta=t_\Delta/\bar t\) шарҳ дода намешавад.
• Миқёси интегралии вақт \(T\), бинобар ин \(\lambda=T/\bar t\), муайянкунандаи муҳими коэффисиенти ислоҳ мебошад.
• Бо зиёд шудани давраи бозгашт \(R\), миқёси ислоҳ дар ҳамон шароити намунагирӣ тағйир меёбад.
• Истифодаи як собити глобалии \(f_\Delta\) аз ҷиҳати илмӣ дастгирӣ намешавад.
• Муодилаи (10) дар симулятсияҳои якҷузъаи Rayleigh/vK \(\Delta\), \(\lambda\) ва \(R\)-ро дар як ифода бомуваффақият муттаҳид мекунад.
• Мушоҳидаҳои ASOS ҳангоми интихоби миқёси интегралии вақти муносиб бо тамоюлҳои асосии модел мувофиқанд.
• Таъсири дуршавӣ аз \(w=2\) ба диапазони \(w\)-и мушоҳидашуда дар ASOS ба натиҷаҳои модел дар таҳлили ҳассосияти баррасишуда нисбатан хурд аст.

Умумисозиҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Хулосае, ки дар ҳамаи минтақаҳои ҷаҳон як коэффисиенти собити ислоҳи намунагирӣ истифода шуда метавонад, дастгирӣ намешавад.
• Суръатҳои миёнаи 50-солаи хариташудаи 642 истгоҳ набояд ҳамчун харитаи шамоли тарҳрезии ИМА истифода шаванд; ҷузъҳои тӯфонӣ ва конвективӣ берун аз доираи таҳқиқотанд.
• Татбиқи мустақими Муодилаи (10) ба ҳамаи иқлимҳои омехтаи шамоли ҷудонашуда тасдиқ нашудааст.
• Қатори синтетикии 1000-сола мушоҳидаи воқеии метеорологии 1000-сола нест.
• Хатои дохилии модел тақрибан %0,4 кафолати дақиқии %0,4 дар ҳамаи шароити воқеии саҳроӣ нест.
• Тафсири он ки экстремалҳои 10-дақиқаӣ ва соатӣ аз ҷузъҳои гуногуни метеорологӣ меоянд, натиҷаи муҳими модел аст; он далели мустақими механизми таснифшудаи ҳодисавӣ дар ҳамаи истгоҳҳо нест.
• Таҳқиқот барои ягон кишвар меъёри нави ҳатмии сохтмон ё коэффисиенти ниҳоии тарҳрезиро нашр намекунад.

Маҳдудиятҳои асосӣ ва ниёзи кушодаи таҳқиқотӣ

Муҳимтарин ниёзи кушода дар бахши хулосаи худи таҳқиқот таҳияи усуле мебошад, ки миқёси интегралии вақти ҷузъи бартари метеорологиро, ки қиматҳои шадидро дар иқлими омехтаи шамол муайян мекунад, боэътимод арзёбӣ намояд. Азбаски яке аз вурудҳои муҳимтарини Муодилаи (10) дар татбиқи воқеӣ \(T\) аст, истифодаи \(T\)-и ҷузъи нодуруст метавонад заминаи физикии моделро вайрон кунад.

Маҳдудияти дуюми муҳим дар он аст, ки калибрсозии параметрӣ ба Rayleigh \(w=2\) ва автокоррелятсияи vK такя мекунад. Гарчанде таҳлили ҳассосияти Замимаи A нишон медиҳад, ки таъсир дар диапазони мушоҳидашудаи \(w\) хурд аст, ин санҷиши ҳамаҷонибаи ҳамаи тақсимоти эҳтимолии асосӣ ё ҳамаи сохторҳои омехтаи мавсимӣ–рӯзона нест.

Маҳдудияти сеюм аз он бармеояд, ки сабтҳои воқеии ASOS одатан тақрибан 20 сол доранд ва бинобар ин дар давраҳои хеле дарози бозгашт дисперсияи EVA-и мушоҳидавӣ меафзояд. Симулятсияи 1000-сола дисперсияи омориро барои омӯзиши ин номуайянии параметрӣ кам мекунад; аммо симулятсия тамоми сохтори омехтаи метеорологии атмосфераи воқеиро бозсозӣ намекунад.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Evaluating the Effects of Disjunct Sampling and Averaging Time on Extreme Synoptic-Scale Wind Speeds

Муаллиф: Nicholas J. Cook.

Аффилиатсия: Independent Researcher, Highcliffe-on-Sea BH23 5DH, Dorset, UK.

Тамос: wind@njcook.uk. Дар PDF-и манбаъ ҷумлаи ҷудогонаи “corresponding author” ҳамчун матни ошкор дода нашудааст; таҳқиқот якмуаллифа аст ва почтаи тамосӣ ба номи Nicholas J. Cook пешниҳод шудааст.

Маҷалла: Wind.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Ҷилд / шумора / мақола: Volume 6, Issue 3, Article 47.

DOI: 10.3390/wind6030047.

Санаи ирсол: 17 июл 2026.

Санаи бознигарӣ: 15 август 2026.

Санаи қабул: 27 август 2026.

Санаи нашр: 2 сентябр 2026.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотӣ, ки дар маҷаллаи рецензияшаванда нашр шудааст; PDF-и боршуда версияи нашршуда мебошад.

Пайванди расмӣ: https://doi.org/10.3390/wind6030047

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution, CC BY 4.0.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллиф изҳор кардааст, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Кумитаи этика / ризоияти огоҳона: Татбиқ намешавад.

Дастрасии маълумот: Маълумоти ASOS-и истифодашударо аз манбаи маълумоти NCEI Automated Surface Observing System One-Minute зеркашӣ кардан мумкин аст. Гуфта шудааст, ки скриптҳои ҷории таҳлил/гузоришдиҳии R ва файлҳои коркардшудаи Rdata бо муроҷиат ба муаллиф дастрасанд.

Нармафзори таҳлил: R statistical computing language, Version 4.4.1.

Усули асосӣ: Қатори вақти эмпирикии 642 истгоҳи ASOS, таҳлили қиматҳои шадиди Weibull ва XIMIS; арзёбии автокоррелятсияи vK/BLPN; сипас таҳлили параметрии қаторҳои синтетикии 1000-солаи вақт бо тақсимоти Rayleigh \(w=2\) ва автокоррелятсияи vK.

Маҳдудияти асосии усул: Модели ниҳоии аналитикӣ дар асоси сохтори якҷузъаи Rayleigh/vK калибр шудааст. Дар иқлимҳои омехта миқёси интегралии вақти ҷузъи бартари метеорологӣ бояд алоҳида муайян карда шавад.

Ёддошти мутобиқати дохилии манбаъ 1: Дар Бахши 3.2 ҳангоми шарҳи солҳои кабиса қимати “356,25 рӯз/сол” навишта шудааст. Verianla онро пинҳонӣ бо қимати 365,25, ки дар манбаъ нест, иваз накардааст.

Ёддошти мутобиқати дохилии манбаъ 2: Самти нисбати чопшудаи \(f_\Delta\) дар Бахши 4.1.4 бо коэффисиентҳои ислоҳи аз 1 калонтар дар ҳамон бахш ва истифодаи баъдии модел мувофиқат намекунад. Ин ҳолат дар мақола ошкоро қайд шудааст.

Ёддошти мутобиқати дохилии манбаъ 3: Шарҳи Шакли 16 каҷҳои сурхи мувофиқатро ба Муодилаи (7) мепайвандад, дар ҳоле ки матни бахш онҳоро ҳамчун мувофиқсозӣ ба Муодилаи (6) тавзеҳ медиҳад; Муодилаи (7) баъдан ҳамчун қонуни дараҷавии \(A(\lambda)\) дода мешавад.

Ёддошти мутобиқати дохилии манбаъ 4: Манбаъ қимати \(1-1/R\)-ро “annual probability of exceedance” меномад; ин истилоҳ аз ҷиҳати математикӣ бо эҳтимоли кумулятивии Gumbel, ки дар Муодилаи (5) истифода шудааст, комилан мувофиқ нест. Verianla ин нуқтаро ҳамчун натиҷаи нави ислоҳшудаи манбаъ пешниҳод накардааст.