Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Временная изменчивость суточных сумм суммарной радиации

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Временная изменчивость суточных сумм суммарной радиации"

¡/1С}

МИНИСТЕРСТВО ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ -

КОМИТЕТ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГЛАВНАЯ ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ ИМ. А.И.ВОЕЙКОВА

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

СТАДНИК Валенитина Викторовна

УДК 651.524.571

ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СУТОЧНЫХ СУММ СУММАРНОЙ РАДИАЦИИ

11.00.09—МЕТЕОРОЛОГИЯ, КЛИМАТОЛОГИЯ, АГРОМЕТЕОРОЛОГИЯ

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЯ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАУК

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1992

Работа выполнена в Главной геофизической обсерватории им .А.И.Воейкова.

Научный руководитель - доктор географичеоких наук

| З.И.Пивоварова ] • Официальные оппонента - БерляндТ.Г.

доктор географических наук, ГГО

Евневич Т.В.

кандидат географических наук, М1У

Ведущее учреждение - Арктический и Антарктический

научно - исследовательский институт

Защита оостоитоя " " НС'9- Яр9 1992 года в '¡О часов на заседании специализированного совета Д 024.06.01 при Главной геофизической обсерватории им.А .И.Воейкова по адресу 194018, С-Оетербург, ул.Карбышева, Д 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиоуеке Главной геофизической обсерватории ин.А .И .Воейкова

1 л ^

Автореферат разослан "/чС "Г^1Н'ХЬрЯ1992Т.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор географических наук

Н.В.Кобышева

общая характеристика рабош

Актуальность теми исследования. В настоящее время в. яг,у^моя тературе имеется много работ, посвященных различным аспектам го-оонергетики, и тем не менее, до сих пор нет общепризнанного, не-но обоснованного ответа на вопрос: какая доля выработки, электрп-ской и тепловой энергии может бить осуществлена за счст.-нсполь-вания энергии Солнца. Трудность в реиении данного-вопроса л зна-тельной степени связана с особенностями поступления солнечной диации - прерывистостью, большой изменчивостью и мало!» плотноотьл тока. Поэтому для решения задачи практического использования сол-чной энергии важно исследовать закономерности простр&здтвеино-1еменной структуры характеристик солнечной радиации», п?.лучао).г>й , малые интервалы интегрирования - сутки и час.

Данная работа в определенной степени восполняет пробел в зна-1ях о временной- структуре суточных сумм суммарной радиации, что 1идетельствует об ее актуальности.

Цель работа. Климатологическое исследование характеристик »еменной. изменчивости и внутри месячной структуры сумм суммарной (лнечноя радиации, полученных на основе данных непрерывной реги-'рации самопишущими приборами с часовым интерпалом интегрирования, целом для территории СНГ и сопредельных государств.

Оспорные задачи исследования.

- изучить особенности временных рядов суточных сумм суммарной ра-1ации, получаемых по самопишущим приборам. Исследовать ряд мето-1чсских вотросов, возникающих при статистической обработке данных;

- рассчитать основные статистические характеристики суточных сумм ^мм-ино;; радиации (моменты распределения, корреляционную рункпию, лриктеристики шбросоп) и оценить их точность, исходя из имеюцих-ч актиноиетрнческих рядов;

- составить комплекс карт первых четырех моментов распределения /точичх сумм суммарной радиации для рассматриваемой территории;

- выяснить характер распределения суточных сумм суммарной радиации, розести районирование территории по типам эмпирических распрсде-еню;

- подобрать аппроксимирующую" фу нкцию для выделенных типов распр деления;

разработать методику интерполяции эмпирических распределений;

- исследовать повторяемость периодов непрерывного пребывания су' точных сумм суммарной радиации выше и ниже заданных значений.

Исходный материал. В качестве основной характеристики при и следовании была выбрана ведущая составляющая радиационного балан суммарная радиация, широко использующаяся для оценки работы солнечных установок без концентраторов ( плоских солнечных коллекто] фотоэлектрических батарей). Измерения суммарной радиации включеш в программу наблюдений всех актинометр'лческих станций, по ней им< ются наиболее полные и надежные ряды данных непрерывной регистра!

В работе использованы значения суточных (дневных) сумм сумм! ной радиации ( йсут.) по 95 станциям за период о начала регистр; ции по восьмидесятые годы. При этом высота выбранных станций не превышала 700 м над уровнем моря.

Научная новизна. Впервые для всей территории СНГ и сопредел: них стран детально рассмотрена статистическая структура суточных сумм суммарной радиации. Построены карты четырех основных момент! распределения (средних многолетних значений, средних квадратичес-ких отклонений, коэффициентов асимметрии и эксцесса), проведено районирование территории по типам распределения суточных сумм су] маркой радиации, определены теоретические функции, описывающие эмпирические распределения. Предложена методика пространственной интерполяции эмпирических распределений.

Практическая значимость. В результате получения основных от) тистических характеристик временного распределения суточных сумм суммарной радиации, определения типа распределения и установлена аппроксимирующей функции получена возможность решения различных задач моделирования работы гелиоустановок о учетом природного рв' жима поступления солнечной радиации.

Разработанная методика интерполяции эмпирических'распределе ний позволяет восстанавливать плотность распределения и получать вероятностные характеристики суточных сумм суммарной радиации для районов, где отсутствует актинометрическая информация.

Публикация и апробация работы. По теме диссертации опубли-овано й научных работ, в том числе одна монография, методичос-ое пособив и рекомендации.

Основные результаты исследования докладывались на XI и ХП сесоюзных совещаниях по актинометрии и атмосферной оптике (Талин, 1980 г., Иркутск, 1984 г.). Всесоюзном совещании по приме-ению статистических методов в метеорологии'(Казань, Х9В5 г.), сесовзном междуведомственном оовещании "Радиационный клуб" (Ле-инград, 1987 г.), Всесоюзном совещании по прикладной климатоло-ии (Ленинград, 1988 г.), Всесоюзном совещании "Перспективы ис-ользования возобновляемых источников энергии и проблемы их ис-ользования в народном хозяйства страны" (Геленджик, 1988г.), еждународном совещании по оценке природных ресурсов (С»5>ия, 989 г.)

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности выбранной темы, ;:рмулированы основные задачи, решаемые в данной работе.

Первая глава посвящена обзору климатологических исследова-солнечной радиации для целей гелиоэнергетики на примере раз-аботок гелиоэнергетических кадастров. Приведена характеристика сходного материала и методика статистической обработки данных аблвдений.

Для решения практических задач гелиоэнергетики необходимо меть подробные климатические характеристики радиационного режи-а меотнооти, совокупность которых.многие исследователи пытались редотавить в виде гелиоэнергетического кадастра.

На основании приведенного обзора литературы показано, что первых кадаотрах (Б.П.Вейнберг, С.М.Горленко, И.Н.Ярославцев, •Т.Мелия, Я.А.Цуцкеридзе, М.Д.Азатян, Б.В.Тарнижевский ) не штывалаоь изменчивость сумм радиации, а также не была отражо- ' I вероятностная природа поступления солнечной радиации. Кроме >го, для таких задач, как определение оптимального регама ра-)ты гелиоустановки, ее производительности, объемов аккумулиро-шия энергии и т.д. характеристик, основанных только на средах значениях, оказалось явно недостаточно*

В дальнейшем Г.А.Гриневич разработал общие принципы иоеле-звания возобновляемых источников энергии, согласно которым ре-<м солнца, ветра и воды предлагалось рассматривать как непрочный закономерный стохастический процесс, оценивать его о ве-»ятностной точки зрения, уделяя особое внимание аналитическому

б

представлению законов распределения значений-солнечноИррадиации.

2 главе такие отмечено, что выполненные рядом авторов иооле довапия, направленные на разработку кадастров, отвечающих современным требованиям гелиотехники ( Н.А.Петелина, Р.Б.Салиева, 3.Л.Мовсумоь, В.И.Есьман, В.П.Гагуа ) позволили оценить онергети чсскке ресурс» отдельных районов, расположенных в.основном на юг страни. Однако эти работы выполнялись по материалам отдельных пунктов и могут рассматриваться лишь как основа для дальнейшего изучения вероятностно-статистического режима солнечной радиации целью обобщения полученных характеристик для обширных территория

Во второй главе исследуются статистические характеристи временной изменчивости суточных сумм суммарной радиации для различных районов рассматриваемой территории. Анализируется времени корреляционная Функция, средние многолетние суточные суммы (норм иу. экстремальные значения, средние квадратические отклонения, ко оЬлицпента асимметрии и эксцесса. Оцениваются погрешности всех рассмотренных характеристик и впервые дается картографическое представление первых четырех моментов распределения суточных сум суммарной радиации.

Проведенное в работе исследование связности рядов суточных сумм суммарной радиации показало, что величина между су точно го ко Апциента корреляции мало меняется как по территории, так и в гол вом ходе. Сделан вывод о том, что для оценки связности рядов сут них сумм суммарной радиации можно использовать единое значение к ээ^ициента корреляции, равное 0,35. Показано, что связность ряде суточных сумм суммарной радиации следует учитывать при вычислен! ошибок многолетних значений, а при вычислении ошибок торого,трс его и четвертого моментов её можно не учитывать.

Ошибка вычисления среднего многолетнего значения суммарной радиации с учетом связности ряда при доверительной вероятности С составляет 1-3/5 при 35 - АО-летних рядах наблюдений и около 10% при 10-летних рядах.

В работе построены и проанализированы карты распределения • средних многолетних значений QcyT лая центральных месяцев сезона ( I, 1У, УП, X ).

Наряду со средними многолетними суточными суммами радиации рассмотрены абсолютные и средние экстремальные значения. Послед обооцены по широтным зонам с интервалом в 2° раздельно для Евро^ поиске;; (ЕМС) и Азиатской частей (АЧС-!, что связано с определен ми различиями в прозрачности атмосферы, залегании снежного покр

особенностями циркуляции. Отмечено, что на рассматриваемой территории значения средних максимумов для Азиатской части в основном выше чем для Европейской. Наибольшие различия (до 25-30$) между средними суточными максимумами в этих двух больших географических районах отмечаются в январе в широтной зоне 60-64°. Средние минимумы так же, как и максимумы, на ЛЧС выше, чем на ЕЧС за исключением июля.

Экстремальные значения показывают лишь пределы колебаний суточных сумм суммарной радиации. Для характеристики рассеяния их относительно средних многолетних значений рассмотрены оредние квадратические отклонения.

Согласно использованной методике средние квадратические отклонения вычислены двумя способами - с исключением годового хода нормы внутри месяца ( б" ) и без исключения, так называемые "глобальные" значения ( бд )•

В выборках ежедневных значений какого-либо объема наряду о теми отклонениями, которые характеризуют реальную изменчивость из-за смены синоптических процессов (непериодические колебания), имеет место еще и отклонения, обусловленные влиянием участка годового хода нормы внутри данной выборки (периодические колебания). Для солнечной'радиации влияние годового хода обусловлено, главным образом, астрономическим фактором - изменением высоты солнца и про-цолхительности дня.

Из анализа полученных результатов следует, что различия меж-1у б и б^ возрастают с ииротой. Наибольшая разница характер-1а для зимы и осени, когда сумма радиации резко изменяются от на-1ала к концу месяца в связи с"изменением высоты солнца и продолжительности дня. Летом различия между б и б^ незначительны и нахо-1ятся в пределах ошибки определения среднего квадратического отклонил. Это указывает на нестационарность рядов суточных сумм для юенне-зимнего периода и на стационарность для летнего.

При изучении изменчивости сумм радиации разного временного 1асштаба интегрирования, например в диапазоне сутки-месяц, необхо-шмо знать количественную зависимость между ними. Это дает возмож-юсть оценивать изменчивость сумм одного временного масштаба по 13менчивости сумм другого временного масштаба.

В работе показано, что общую дисперсию ежедневных значений ¡уммарной радиации можно записать в виде:

Пераый член отого выражения представляет собой среднее кз дисперсий, характеризующих разброс ежедневных значений в каждом конкретной году (Я ) относительно среднемесячного значения для данного года и отражает внутри месячную изменчивость. Второй член является дисперсией средних месячных значений отдельных лет относительно их среднего многолетнего значения и характеризует между

годовую изменчивость.

Внутримеоичная изменчивость суточных сумм радиации состоит из периодических и непериодических колебаний, происходящих в те-

чсике месяца каждый год.

Количественная оценка периодических колебаний выполнена по

соотношению средних критических отклонений б и Ьв . Их тт для июля, апреля и октября (юлисе 60°О.и.) составляет менее 10* Для янвиря вклад периодических колебаний во внутримосячной измен, чивости В отдолыых районах помет достигать 50? и более.

Вклад междугодовой изменчивости в общую изменчивость оценен, по соотношению средних квадгатических отклонений месячных и суточных суш. На рассматриваемой территории он в средоем составля ет 5-15?!. Таким образом, вклад внутримесячной изменчивости во

иного раз больше - 85 - 95$-

Для характеристики п рост ран ¿т венной изменчивости суточных

сумм суммарной радиации построены карты средних квадратических отклонении О с,т. и коЫ.Щшиентов вариации для января

ап-

релп. июля и октября: позволяющие выявить"области наибольшей и наименьшей изменчивости суточного прихода радиации. К первым относятся северо-западные районы МО (осень и зима) и побережья северных и дальневосточных морей (лето). Ко вторым - районы Казахстана и Средней Азии (в течение всего года), а также северо-

восток Роосии (апрель).

Для оценки степени отклонения распределения суточных сумм суммарной радиации от нормального вычисленыи проанализирована

кооИ'иниентн асимметрии (А ) и эксцесса ( С )•

Исходя из величины ошибок определения коо^ициентов асимметрии и .эксцесса, рассчитанных при минимальной длине ряда 10-V лет. было принято, что выборочные значения их абсолютных величин с вероятностью 99* не должны превышать значений 0,4 и 0,6 соответственно. При |а|> о.и и |е|^0,8 делалось предположение-о статистически значимом отличии распределения суточных суш суммарной .радиации от нормального.

Расчет коэффициентов асимметрии и эксцесса по большому чпи.^ танций позволил впервые представить результаты климатологическо-о обобщения этих статистик в виде, карт и по ним выявить районы, ля которых распределения существенно отличаются от нормального, работе подробно изложены причины возникновения асимметрии и эк-цесса.

Третья глава диссертации посвящена вопросам типизации этнических распределений, аппроксимации и интерполяции их.

Приводятся карты районирования территории СНГ и сопредельных осударств по типам эмпирических распределений и соответствующие Истограммы, характерные для каждого из выделенные типов распределил.

Совместный анализ значений коэффициентов асимметрии и экс-ес11 на рассматриваемой территории показал, что различные соче-ачИ'1 их четко группируются по определенным районам и остаются в рг-.5.!лах этих районов довольно устойчивыми, что свидетельствует Л с.инородности радиационных условий соответствующих районов и бзеяечивает формирование в них определенного типа распределения, воИлтвенного только данному району.

Положив в основу типизации количественные значения коэ^пци-н-£Ов асимметрии и эксцесса, их сочетание, учитытя приход суммарен радиации за сутки и его изменчивость ото дня ко дни, было выедено шесть типов распределения суточных сумм суммарной радиации:

I - нормальное ( |А|<0,4; |Е|сО,6) ;

П - положительно-асимметричное ( А^ 0,4; |Е|-<0,8);

Ш - положительно-асимметричное, островершинное ( А^О,*»; Е^0,8);

1У - отрицательно-асимметричное (А^-0,4; |Е|<0,8); У,Уа - отрицательно-асимметричное, островершинное (А^-О,1;;

Е^0,8); (У а при значениях Е>5,0);

У1 - бимодальное и У1а - симметричное плосковершинное

< |А|<(М, Е55-0.8). ля каждого из выделенных распределений приведены типовые гистограммы ( Рио.1).

Поокольку формирование эмпирического распределения происхо-,ит под влиянием астрономического фактора и погодных условий, ха~ актерных для соответствующего сезона, тип распределения не оста-тся постоянным в течение года в пределах какого-либо географит оского района, а происходит трансформация одного типа в другой I зависимости от указанных факторов.

Iü

В работе приведены карты районорования территории по типам эмпирических распределений для января, апреля, июля и октября.

Для января выделено пять районов с различными типами распределения С Ш,11,1,УI и 1У). Расположение районов в целом близко к широтному, что свидетельствует о преобладающем влиянии на формирование распределений астрономического фактора. На северо-заш де формируется распределение со значительной положительной асимметрией и большим положительным эксцессом (тип Ш). При продвипа нии к югу и востоку по мере роста высоты солнца и уменьшения, облачности происходит смещение максимальной повторяемости от низк| значений в сторону оолее высоких, и 111 тип распределения трансфо мир.уется во П, затем П тип переходит в I. Появление У1 типа на юге ЕЧС и в Средней Азии, а также 1У типа на юге Приморского крг есть результат влияния циркуляционного фактора на формирование распределения.

Для апреля большая часть территории характеризуется распре, лением близким к нормальному (северо-восток ИС, северная полов! на Западной Сибири, практически вся Восточная Сибирь). К югу от 60-55°с.ш. указанных районов нормальное распределение трансформируется в отрицательно-асимметричное (1У тип), что объясняется увеличением повторяемости высоких значений суточного прихода радиации. На ЕНС преобладает бимодальное распределение (У1 тип), формирование здесь максимума в области низких значений связано < особенностями облачного режима под влиянием Атлантики.

Преобладание отрицательно-асимметричного распределения (1У характерно для июля. К югу от 5СМ5°о.ш. отрицательная асимметричность в распределение суточных сумм усиливается, появляется существенный положительный эксцесс и 1У тип трансформируется в ! (на крайнем юге в Уа). Прибреание районы северных и дальневосто ных морей характеризуются плосковершинным распределением (тип У В связи с большой поьториемостью пасмурного неба в этих районах пероятность высоких и низких сумм радиации в интервале отклонен от нормы -I,5t» t- 1,56 практически одинакова.

В октябре на рассматриваемой территории встречаются все шесть типов распределения. К северу от 52-55°с.ш. е зоне низког суточного прихода радиации и большой его изменчивости имеют мес положительно-асимметричние распределения (П и Ш типы), характер для января. Юг.нее 4В-'(5°с.ш. (Казахстан, Средняя Азия, юг Прикэ кого кран) сохраняются отрицательно-асимметричные распределения

о. 10

ТИП I

•2 * 0 2 отклонения от нормы

ТИП II

ТЬтг-ж

_ типШ

30

20

-I О I

40

30

20

ТИП V

тип

-тггп:

-I О I

ТИП V*

-I О I

II

-5 -4- -3 -2 -I

. 1 1. Г~1 <5

О I и

20-

п тип VI

ТИП ¡Да

й

[к

-2-1 0 12

Рис. I Типовые гистограммы суточных сумм суммарно! радиации

-2

-5 -а

(типы IV и У), наблюдаемые весной и летом. Между зимними и 'летними типа:-,и располагаете:! переходная зона с бимодальным распределением (тип У О. Ниже на примере отдельных 013111111» приводится годовой, ход типов распределения 0 Су,г для различных физико-гоограг-фических районов:

янв фев нар апр май июнь июль авг сен окт нояб дек

Якутск П П I I 1У 1У БГ I I п П Ш

Воейкопо 1)1 п У1 У1 1У 1У ЗУ У1 У1 п И Ш

Кара лаг У1 I У1 УХ и У У У У I ' У1 У1

Ташкент УI У1 У1 VI У У У У У 1У У1 У1

Сад-город и 1У 1У 1У 1У У1 У1 У1 1У 1У 1У и

Для выравнивания одномодальных эмпирических кривых распределения в работе использованы нормальный закон, обобщенный нормальный закон (распределение типа А) и кривые Пирсона I и Ш типов.

Распределение типа А использовалось в тех случаях, когда .абсолютное значение коэффициента эксцесса составляло 0,6 - 0,7, т.е. было близко к принятому критерию. Асимметричные распределения без выраженного эксцесса (тип П и 1У) вполне удовлетворительно были описаны кривой Пирсона I типа (при отрицательной асимметричности делалась замена знака аргумента). Для выравнивания резко асимметричных островерщинных распределений хорошие результаты дало применение кривой Пирсона I типа. Для лета в крайних южных районах Средней Азии, где распределения имеют очень большой ок~ сцесс (Е^-5,0) и резко выраженную асимметричность (А<-2,5), использование кривой Пирсона 111 типа возможно только при отсечении от полного распределения очень низких значений суточных сумм суммарной радиации (отклоняющихся от нормы более чем на 2,5 ... Зб' ). Повторяемость этих значений очень мала и в сумме не превышает 2-5% общего числа случаев.

, Для районов, характеризующихся бимодальным и плосковершинным распределениями (типы У1 и У1а), были построены типовые интегральные кривые и оценена их точность.

В работе выполнен анализ суточных сумм суммарной радиации различной обеспеченности в пределах 5-95$. Сделано сравнение суточных сумм 5 и 95#-ой обеспеченности, которые на практике часто рассматриваются в качестве экстремальных значений, с наблюденными максимумами и минимумами. Показана возможность получения часовых сумм суммарной радиации определенной вероятности но суточным суммам зтой же вероятности, что важно.в практическом отношении, т.к. подобная информация о часовых суммах для

большинства регионов рассматриваемой территории отсутствует.

Исследования по климатологическому обобщению основных г.оментов распределения в виде карт, выделение районов-аналогов с одинаковыми свойствами распределений позволили с определенной степенью точности решить задачу получения вероятностных значений суточных сумм суммарной радиации косвенным путем для пунктов, где отсутствует актинометрическая информация.

Практически задача сведена к интерполяции функция распределения в заданной точке путем интерполяции моментов распределения ¡п основании построенных карт с последующим восстановлением плотное?;; вероятности, т.е. к вычислению теоретических частот сгруппированной выборки без обращения к исходному материалу. При этом формирование сгруппированной выборки производится по интерполировании;.', средним многолетним значениям суточных сумм оуммарной радиация и средним квадратическим отклонениям. По картам районирования определяется тип распределения и в соответствии с аналитичеекмм выражением, соответствующим данному типу, производится вычисление частот.

Оценка, точности предложенной методики выполнена с помощью среднего квадратического отклонения фактической повторяемости от интерполированной.

: В четвертой главе рассмотрены характеристики-выбросов суточных сумм суммарной радиации - периодов в течение которых солнечная радиация провннает те или иные значения, или находится тт'е их.

Расчет выбросов вверх и вниз произведен через постоянные уроь-ни с интервалом 2 МДж/м^ для лета и I Мдж/^ для зимы, а также через относительные уровии (в долях б ), через уровни, равные норме, среднему максимуму и среднему минимуму.

Вычислены следующие характеристики: среднее число выбросов, их общая и средняя продолжительности, распределение числа и продолжительности выбросов по градациям. Определены средние квадратичес-кие оимбки числа выбросов.

И работе приведен табличный и графический материал, иллюстрирующий особенности прерывистой структуры-суточного прихода радиации и дан анализ изменения характеристик выбросов во времени и по территории.

Нчис^олее подробно рассмотрены характеристики выбросов через уровни, представляющие интерес для практики: 22 МДжДг - при таком суточном прихода суммарной радиации создаются благоприятные условия '

-1Ц---_--

для технического использования энергии Солнца, (0 ~ 6' ) - эти значения обычно принимаются за критерий достоверности аномалий, средний максимум и средний минимум.

Рассмотрены также периоды резкого спада суточной суммы суммарной радиации (<ШДжДг) для января, когда резко снижается естественная освещенность и возникает необходимость в дополнительно! оиергоснабкении.

Через уровни ( О + б ) и средний мзксицум проанализированы выбросы вверх (положительные аномалии), через уровни (<2-6 ) и соедияй минимум - выбросы вниз (отрицательные аномалии).

Установлено,что максимальное число выбросов суточных сумм суммарной радиации (4-6) наблюдается вблизи нормы. По мере удален! уровня от нормы число выбросов убывает и для уровней, соответствующих среднему максимуму и среднему минимуму составляет 0,5 - 1,5.

Наибольшую повторяемость через все рассмотренные уровни имеют однодневные выбросы (в среднем более 60$). затем двухдневные, по! торяемость выбросов большей длительности очень небольшая. Это отне ситеп к выбросам как вверх, так и вниз и связано с уменьшением устойчивости состояний облачного покрова при увеличении временного интервала.

Общая продолжительность выбросоБ вверх через уровень 22 МДкЛ в иззле возрастает о севера на юг от 10 до 25 дней. Непрерывные выС росл длительность» 7-10 дней (иногда, и более) встречаются редко и только в Средней Азии их повторяемость достигает 30$. Следует отметить, что выброси вниз через уровень 22 МДжДР в Средней Азии чаще всего длятся только I день ( в 83% случаев).

Из анализа данных о продолжительности выбросов через относительные уровни (0 -б ) следует, что наибольшая повторяемость ( 50 - 70$) приходится также на кратковременные выброси длительное I день. На выбросы длительностью 2 дня приходится от 20 до 30/». Повторяемость более длительных выбр'осов небольшая. Аналогичное рас г.рэделение выбросов и через экстремальные уровни - средний максиму

и средний минимум-

Для того, чтобы проследить синхронность'выбросов, т.е. оцет« насколько обширные территории охватывают положительные и отрицательные аномалии суточного прихода суммарной радиации, в работе прс анализированы также выбросы за конкретные даты на нескольких близлежащих станциях юга ЫС и Средней Азии.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Установлено, что статистические свойства распределения суточных сумм суммарной радиации существенно огличямтся ог исследованных ранее соответствующих характеристик меолчн IX сумм суммарной радиации. При этом основной особенностью временного распределения суточных сумм является значительно большая внутригодовяя изменчивость, выражающая о я не только в вариации численных характеристик распределения, но и в изменении самих типов распределения от сезона к сезону.

2. Временные ряды суточных сумм суммарной радиации обладают невысокой сшпностью, междусуточный кооИ'»иивнт корреляции составляет в среднем 0,35.

3. Обобщение по широтным зонам экстремальных значений суточного прихода суммарной радиации показало, что в проделах одной широтной зоны экстремальные значения в Азиатокой части страны выше, чем в Европейской.

>4. На неличину среднего квадратического отклонения суточных сумм суммарной радиации оказывает влияние годовой ход норны внутри месяца. Наибольшее влияние сказывается зи|«й и в переходные месяцы, наименьшее - летом. Среднее квадратическое отклонение суточных сумм суммарной радиации следует рассматривать как меру общей изменчивости, включающей в оебя изменчивость ото дня ко дню в точение месяца каждого года и от года к году. Вклад между годовой изменчивости в общую составляет в среднем на территории СНГ и сопредельных государств в то время как вклад внутримесячной изменчивости составляет Ь5-95$.

5. Карты средних квадратических отклонений и коэффициентов вариации позволили выявить облаоти о пониженной и повышенной изменчивостью суточного прихода суммарной радиации.

Построенные впервые карты коэффициентов асимметрии и эксцесса дали возможность оценить степень отклонения распределения суточных сумм суммарной радиации от нормального в различных регионах рассматривав юй территории.

6. На основании количественных значений коэффициентов асимметрии и эксцесса (их сочетания), на территории СНГ, Прибалтики и Закавказья выявлены шесть типов распределений Ц 0уТ, положенных в основу районирования указанной территории. .

к

При отом установлено, что в' пределах какого-либо географического района тип распределения в течение года не остается постоянным, а происходит трансформация одного типа распределения в. другой»

7. Показано, что одномодальные асимметричные распределения суточных сумм суммарной радиации могут быть описаны кривыми Пирсона I и 111 типов. Для бимодальных распределений целесообразно использовать типовые интегральные кривые.

8. Построение карт четырех моментов распределения суточных сумм суммарной радиации, определение типа распределения и установление аппроксимирующей функции позволили разработать методику пространственной интерполяции функций распределения суточных сумм суммарной радиации. Это дает возмокность получать вероятностные значения суточных сумм в районах, где отсутствует актиномстрическая информация. V '' .

9. Сравнение суточных сумм суммарной радиации 5 и 95#~ой обеспеченности (часто используемых практиками в качестве экстремальных значений) с наблюденными максимумами и минимумами показало, что в случае существенного отклонения распределения от нормального суточные суммы 95^-ой обеспеченности оказываются нико средних максимумов на 5-10$ (лето ) и на 20$ (зима). Суммы 5^-ой обеспеченности ко?хно рассматривать как минимальные, за исключением Казахстана

и Средней Азии (лето).

10. Анализ характеристик выбросов оуточных сумм суммарной радиации показал, что при использование рядов длительностью 18-20 лет средняя квадратическая ошибка среднего числа выбросов вблизи нормы составляет б - 6%, а для уровней, отстоящих от нормы на+1,5< она возрастает до 20 - 25%.

11. Наибольшая повторяемость продолжительности выбросов вверх

и вниз через все рассмотренные уровни приходитоя на кратковременнш длительностью 1-2 дня. Выбросы вниз к минимальным значениям в ср< днем менее продолжительны, чем выбросы вверх к максимальным значениям, за исключением северных районов в холодное время года. Отмечается тенденция распространения на больиуп территорию выбросов вниз к минимальным значениям, выбросы вверх к максимальным значениям носят более локальный характер.

12. Полученные в работе результаты позволяют утверждать, что наиболее перспективными о точки зрения гелиоэнергетики являются райэны Средней Азии , Казахстана и юга ЕЧС, где в течение 5-7 ме-

сяцев в году имеет место 1У и У типы распределения суточных су км суммарной радиации, характерной особенностью которых является наличие макси^ма повторяемости в области высоких значении.

Полученные в работе результаты нашли непосредственное практическое применение:

Статистические характеристики суточных сумм суммарной радиации-и характеристики выбросов включены в Научно-прикладной справочник по климату СССР. '

Полученные результаты использованы в НПО "Квант" при расчете автономних систем электропитания на основе солнечных батарей.

В ГИПРОНКСЕЛЬПРОМе они применены при оценке внесших тепловых нагрузок на сезонные сельскохозяйственные сооружения, при разработке систем зимнего досвечивания в теплицах.

О внедрении результатов имеются соответствующие документы, в том числе о экономическим эффектом в 680 тыс.рублей в год (в ценах 1985 года).

В процессе работы автором создан массив данных на ИЛ за период о начала непрерывной регистрации суммарной радиации на станции по 1975 год включительно, который является существенным дополнением к актинометрическому банку данных ГГО, начало записи в котором относится к 1976 году.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Статистические характеристики суточных сумм суммарной радиации // Труды ГГО, 1980. - Вып. 412. - C.4I-5I.

2. Исследование выбросов суточных сумм суммарной радиации /Друды ГГО, 1980. - Вып.432. - С.128-145 (совместно с Пивоварозой З.И.)

3. Исследование непрерывной продолжительности выбросов суточных сумм суммарной радиации // Труды ГГО, IS80. - Вап.427. - С.Зб-54 ( совместно с Пивоваровой З.И.)

4. Экстремальные значения суточных сумм суммарной радиации // Труды ITO, 1983. - Вып.475.- C.6I-69 (совместно с Быковой Л.С.)

5. Оценка суточного прихода суммарной радиации и его изменчивость на территории СССР в различные сезоны //Труды ГГО, 1984. -Вып .485. - С.62-71

6. Типизация эмпирических распределений суточных сумм суммарной радиации на территории СССР /Лруды ГГО, 1986.- Вып.501—С.134-147

-щ-:-

7. Рекоиенл-лпии но определению климатических характеристик гелиоэнергетических ресурсов на территории СССР. - Л.: Гидроме-теоиздат, 1987. - 30с. ( совместно с Пивоваровой З.И., Баумом И.В)

6. Климатологическое обобщение по территории СССР показателей асимметрии и оксцесса в распределении суточных сумм суммарной радиации // Труды ГГО, 1986. - Вып.501 - С. 122-133 ( совместно с 11ващенко Э.П.)

9. Методическое пособив по климатологическому обобщению характеристик пространственно- временной изменчивости солнечной радиации. Л.,ГГО, 1986. - 19с. (совместно с Пивоваровой З.И.)

10. Аппроксимация эмпирических распределений суточных оумм суммарной радиации //Труда ГГО, 1987. - Вып.515. - С.101-110

11. Статистический анализ временных рядов солнечной радиации в различных районах СССР. В кн. "Применение статистических методов в метеорологии ". Труды У Всес.совещ. - Л., Гидрометео-из дат, 1987, сЛ^-Ш

12. Временная корреляция суточных сумм суммарной радиации // Труды ГГО. 1988. - Вып.520. - С .50 - 57

13- Климатические характеристики солнечной радиации как источника энергии на территории СССР. - Л., Гидрометеоиздат, 1968. - 292с. (совместно с Пивоваровой li.11.)

1И. Районирование территории СССР по условиям обеспеченности гелиоресурсами / Вопросы актинометрии и атмосферной оптики. Сб.статен, 19В9. - С.96-Ю5 (совместно с Пивоваровой З.И.)

/и../......

Ртп. ГГО. 3.10.92,Еги.Ч1'6.Т .100. Бесплатно.