Определение расчетных климатических характеристик

Содержание

Слайд 2

Эмпирические распределения климатических характеристик Распределение скорости ветра в январе в Якутии.

Эмпирические распределения климатических характеристик

Распределение скорости ветра в
январе в Якутии.

Распределение количества


облачности.

Распределение высоты нижней
границы облаков (Приморье, лето).

Распределение количества облаков
(n) по наблюдениям с земли (в баллах).

Слайд 3

Pm=m/(n+1)*100% Средняя температура воздуха января 1-ый шаг. Построение эмпирического распределения климатических харак-теристик

Pm=m/(n+1)*100%

Средняя температура воздуха января

1-ый шаг. Построение эмпирического распределения климатических харак-теристик

Слайд 4

2-ой шаг. Расчет параметров распределения по эмпирическим данным (метод моментов) -

2-ой шаг. Расчет параметров распределения по эмпирическим данным
(метод моментов)

- среднее

значение

- дисперсия

- среднее квадратическое отклонение (стандарт)

- коэффициент вариации

- модульный коэффициент

коэффициент асимметрии

или

или

коэффициент автокорреляции

где

Слайд 5

Метод наибольшего правдоподобия: По λ2 и λ3 определяются Cv и Cs.

Метод наибольшего правдоподобия:

По λ2 и λ3 определяются Cv и Cs.

Слайд 6

3-й шаг. Аппроксимация эмпирического распределения аналитическим 1) Критерии согласия (для выбора

3-й шаг. Аппроксимация эмпирического распределения аналитическим

1) Критерии согласия (для выбора подходящего

распределения)
- Колмогорова-Смирнова: D=max(F(Y)-P(Y));
- Пирсона χ2

2) Задается наиболее «гибкое» аналитическое распределение:
- Пирсона III типа с 3-мя параметрами (среднее, дисперсия, асимметрия)

Клетчатка вероятности Гумбеля

Слайд 7

1. Распределение Пирсона III типа Частные случаи — гамма-распределение и хи-квадрат-распределение.

1. Распределение Пирсона III типа

Частные случаи — гамма-распределение и хи-квадрат-распределение.

(трехпараметрическая биноминальная

кривая гамма-распределения)

2. Распределение С.Н.Крицкого и М.Ф.Менкеля - модификация распределения
Пирсон III типа

При Cs<2Cv Y<0

Слайд 8

Нормализация эмпирического распределения Р,% Z Р,% Y Стандартизированное нормальное распределение (μ=0,

Нормализация эмпирического распределения

Р,%

Z

Р,%

Y

Стандартизированное нормальное распределение (μ=0, σ =1)

20

40

60

80

100

20

40

60

80

10

50

90

-1.28

-0.84

-0.22

0

0.22

0.84

1.28

12

10

8

6

4

2

эмпирическое распределение в

нормальных координатах

Pm=m/(n+1)*100%

Слайд 9

Слайд 10

Площадь под кривой стандартного нормального распределения (накопленная вероятностьP), где z –

Площадь под кривой стандартного нормального распределения (накопленная вероятностьP), где z –

ордината стандартизированного нормального распределения (μ=0, σ =1), -z=f(P) при P<0.5 и z=f(1-P) при P≥0.5 и P=m/(n+1)
Слайд 11

Площадь под кривой стандартного нормального распределения (накопленная вероятностьP), где z –

Площадь под кривой стандартного нормального распределения (накопленная вероятностьP), где z –

ордината стандартизированного нормального распределения (μ=0, σ =1), -z=f(P) при P<0.5 и z=f(1-P) при P≥0.5 и P=m/(n+1)
Слайд 12

Результат аппроксимация эмпирического распределения аналитическим Распределением Пирсона III типа

Результат аппроксимация эмпирического распределения аналитическим
Распределением Пирсона III типа

Слайд 13

Нормированные отклонения от среднего значения ординат распределения Пирсона Ш типа (xp%

Нормированные отклонения от среднего значения ординат распределения Пирсона Ш типа
(xp%

-х )/σ = (kp% -1)/Cv = Ф(P,Сs) (биномиальная кривая распределения)

xp% =х +σ Ф(P,Сs)

Слайд 14

Ординаты распределения С.Н.Крицкого и М.Ф.Менкеля (Ф(P,Cv, Cs/Cv)=Yp/Yср)

Ординаты распределения С.Н.Крицкого и М.Ф.Менкеля (Ф(P,Cv, Cs/Cv)=Yp/Yср)

Слайд 15

Среднемесячная температура воздуха января

Среднемесячная температура воздуха января

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Эмпирическое распределение сумм осадков за июль на метеостанции Ханты-Мансийск и его аппроксимация аналитическим распределением Крицкого-Менкеля.

Эмпирическое распределение сумм осадков за июль на метеостанции
Ханты-Мансийск и его

аппроксимация аналитическим распределением Крицкого-Менкеля.
Слайд 20

Осадки, февраль. Санкт-Петербург Осадки, декабрь. Санкт-Петербург Осадки, январь. Санкт-Петербург 1-й период

Осадки, февраль. Санкт-Петербург

Осадки, декабрь. Санкт-Петербург

Осадки, январь. Санкт-Петербург

1-й период = 1891-1949
Среднее =

41.271 Дисперсия = 251.167
2-й период = 1950-2010
Среднее = 49.78 Дисперсия = 503.382
Слайд 21

X, мм Осадки, февраль. Санкт-Петербург

X, мм

Осадки, февраль. Санкт-Петербург

Слайд 22

Осадки, январь. Санкт-Петербург X, мм

Осадки, январь. Санкт-Петербург

X, мм

Слайд 23

Особенности обработки отдельных метеорологических величин 1. Температура воздуха Исходная характеристика: среднемесячная,

Особенности обработки отдельных метеорологических величин

1. Температура воздуха

Исходная характеристика:
среднемесячная,
среднесуточная,
срочная,
- максимум

и минимум за сутки

Статистическая характеристика:
среднее,
стандартное отклонение,
коэффициент асимметрии,
- автокорреляционная функция

Дополнительно:
даты перехода через пределы
(например: 00, +50);
даты первого и последнего заморозка;
продолжительность выше (ниже) заданного предела

Особенности:
А) Разная частота (отличие в 0.3-1.00)
трехсрочные наблюдения (до 1936 г.),
четырехсрочные (1936 – 1966 гг.),
восьмисрочные (с 1966 г.)
Б) Неоднородность в переходные сезоны (весна, осень)
В) Естественная связанность за счет годового хода.

Слайд 24

2. Температура почвы А). Более короткие ряды из-за смены методик (1947

2. Температура почвы

А). Более короткие ряды из-за смены методик (1947 г.

– общее начало),
Б). Исключение температуры холодного периода года.
В). Привязка температуры к типу почвы (суглинистая, супесчаная и др.).
Г). Глубина проникновения 00С в почву – глубина промерзания почвы.
Д). В 1970е замена вытяжных термометров на термометры сопротивления
М-54 и обратно (исключать период работы М-54).

3. Ветер (направление, скорость, вектор)

А). Обработка 2х характеристик раздельно (большинство наблюдений) или
совместно.
Б). Характеристики: средняя за месяц скорость, месячный и годовой максимумы, повторяемость градаций скорости, число дней со скоростью равной или выше заданной, повторяемость румбов по срокам или для всех сроков, коэффициент порывистости (макс./ср за 10 мин.).
В). Направление ветра зависит от местоположения (степень открытости для каждого румба по В.Ю.Милевскому), прибора, числа сроков наблюдений (обработка по каждому румбу и штили – отдельно).
Г). Данные о скорости ветра занижены до 1936 г. из-за отсутствия ночного срока (слабый ветер) и из-за смены приборов (флюгера на анеморумбометр) данные флюгерных наблюдений умножаются на 0.88 при V≥10м/с.
Д). Расчеты скорости ветра осуществляются по эмпирическому распределению (иногда подходит распределение Гумбеля).

Слайд 25

4. Атмосферное давление А). Из-за отсутствия суточного хода можно объединить данные

4. Атмосферное давление

А). Из-за отсутствия суточного хода можно объединить данные разносрочных

наблюдений без введения поправок.
Б). Начинать обработку следует не со срочных, а со среднесуточных данных.
В). Необходимо приводить данные к одной высоте барометра последних лет путем построения графиков связи за 12 месяцев, а также к уровню моря.

5. Влажность

А). Зависит от числа сроков, начало однородных наблюдений – 1936 г.
Б). Большие погрешности наблюдений (волосной гигрометр имеет большую инерцию зимой) не позволяют выполнять точные расчеты.
В). Характеристики: % и число дней с высокой (≥80%) и низкой (≤30%) влажностью.

6. Осадки

А). Характеристики: количество, интенсивность, продолжительность, наличие и отсутствие (явление), жидкие, твердые и смешанные
Б). Обобщение во времени: сутки, декада, месяц, сезон, год.
В). Нарушение однородности рядов в 1930х (перенос на открытое место) и в 1952-54 гг. (переход от дождемера к осадкомеру Третьякова).
Г). Вводятся поправки: на смачивание 0.1-0.2 мм, на испарение 2-8% (макс.15-20%), ветровой коэффициент, метелевая поправка.
Д). Неоднородность в определении продолжительности осадков (изменение методики в 1959 г.: 0.1 мм и более ранее, затем как явление).

Слайд 26

7. Снежный покров А). Два вида измерений: стационарная рейка и снегосъемки

7. Снежный покров

А). Два вида измерений: стационарная рейка и снегосъемки (с

1936 г.).
Б). Характеристики: высота, плотность и запас воды в снеге, число дней со снежным покровом, даты появления, схода, образования и разрушения снежного покрова, максимальный прирост снега за сутки.
В). Дискретность измерений: декада.
Г). Среднее многолетнее значение за декаду не вычисляется, если снежный покров наблюдался менее, чем в 50% зим.
Д). С 1977 г. в ТМ-1 приводится высота снега на последний день декады.

8. Облачность

А). Характеристики: количество (повторяемость отметок облачности в градациях баллов, число ясных и пасмурных дней), форма и высота облаков (неточно).
Б). Неоднородность в определении ясных (≤14 баллов за 8
сроков) и пасмурных дней (≥66 баллов) в зависимости от
числа сроков наблюдений.
В). При расчете повторяемости форм облачности
используются только дни, когда имела место облачность.

10

0

Слайд 27

9. Атмосферные явления (туман, гроза, метель, град, пыльная буря) А). Характеристика:

9. Атмосферные явления (туман, гроза, метель, град, пыльная буря)

А). Характеристика: частота

образования и продолжительность.
Б). Низкая точность и изменение критериев оценки (до 1959 г. с точностью до четверти часа, затем - в часах и минутах).
В). Статистические характеристики: среднее и наибольшее число дней с явлением и повторяемость различной продолжительности явлений.

10. Гололедно-изморозевые отложения

А). Вид: гололед, зернистая изморозь, мокрый снег (наблюдаются визуально и инструментально).
Б). Характеристика: число дней, продолжительность нарастания, масса.
В). Дополнительные комплексные характеристики: повторяемость макс. скорости ветра при наибольшем обледенении и обледенении за сезон.

11. Солнечная радиация и солнечное сияние

А). Отличные от других характеристик сроки (6 сроков).
Б). Наблюдения в срок из-за облачности неоднородны (корректировка с учетом суточного хода).
В). Характеристики радиации: интенсивность и суммы радиации (прямой, суммарной, рассеянной, баланса), альбедо при средней облачности.
Г). Характеристики солнечного сияния: продолжительность и число дней без солнца.

Слайд 28

Особенности обработки комплексов метеорологических величин Основные комплексы: температура воздуха - относительная

Особенности обработки комплексов метеорологических величин

Основные комплексы:
температура воздуха - относительная влажность,
температура воздуха

– скорость ветра,
температура воздуха – влажность - ветер

Комплекс – совместное рассмотрение двух и более метеорологических
величин

Результат обработки комплекса: многомерное распределение вероятностей
(двумерное, трехмерное)

p(x,y)= p(x)p(y)

Слайд 29

Слайд 30

Относительная влажность, %

Относительная влажность, %

Слайд 31

Двумерное распределение температуры воздуха и относительной влажности на метеостанции г.Советска

Двумерное распределение температуры воздуха и относительной
влажности на метеостанции г.Советска

Слайд 32

До 80 процентов природных ЧП придется на метеорологические явления Прикладная климатология

До 80 процентов природных ЧП придется на метеорологические явления

Прикладная климатология

Строительная, транспортная

и индустриальная климатология – изучение влияния климата на строительство, транспорт, индустрию.

Авиационная климатология — область климатологии, изучающая климат применительно к запросам авиации.

Агроклиматология - раздел климатологии, изучающий климат как фактор сельскохозяйственного производства.

Биоклиматология - раздел климатологии, изучающий влияние климатических факторов на жизненные процессы и функции человека, животных и растений.

Медицинская климатология – изучение прямого и косвенного влияния климата и климатообразующих элементов на здоровье человека.

Слайд 33

Система нормативных документов в строительстве СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Система нормативных документов в строительстве
СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ
BUILDING

CLIMATOLOGY
Дата введения 2000-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНЫ Научно-исследовательским институтом строительной физики (НИИСФ) для Российской Федерации, Главной геофизической обсерваторией им. А И. Воейкова (ГГО) Росгидромета при участии Армгидромета, Госкомгидромета Республики Беларусь, Грузгидромета, Казгидромета, Кыргызгидромета, Госкомгидромета Украины, Узглавгидромета, Туркменгидромета, Главтаджикгидромета.
Организационное руководство осуществлялось Межгосударственным советом по гидрометеорологии (МСГ), Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС), Госстроем России и Росгидрометом.
2 ВНЕСЕНЫ Управлением технормирования Госстроя России.
3 ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ с 1 января 2000 г. постановлением Госстроя России от 11.06.99 г. № 45.
4 ВЗАМЕН СНиП 2.01.01-82.
5 Настоящие строительные нормы и правила представляют собой аутентичный текст Межгосударственных строительных норм МСН 2.04-01-98 «Строительная климатология».
Внесено Изменение № 1, принятое Постановлением Госстроя России от 24.12.2002 г. № 164 и введенное в действие с 1 января 2003 г.
Слайд 34

Слайд 35

Слайд 36

Слайд 37

Слайд 38

Слайд 39

Слайд 40

Слайд 41

Слайд 42

Слайд 43