Предварительная обработка статистических данных

Статистическая информация о скорости ветра за Т лет метеорологических наблюдений может быть получена в виде выборок:

скоростей ветра по результатам всех срочных наблюдений (объем выборки -N=365wT, где w - число срочных наблюдений скорости ветра в каждые сутки, w = 4; 8; 24);

месячных максимумов скорости ветра (N = 127);

годовых максимумов скорости ветра (N = 7). При наблюдениях по флюгеру целесообразно использовать выборку месячных максимумов, по анометру месячных или годовых (объем выборки годовых максимумов должен быть не менее 20).

Выборки скоростей ветра по результатам всех срочных наблюдений могут быть использованы при условии, что они предварительно сгруппированы и соответствующие им статистические ряды имеются в климатических архивах или опубликованы в справочниках (в частности, данные срочных наблюдений по флюгеру приведены в табл. 5 части III «Ветер» Справочника по климату СССР. - М., 1967-1968 гг.).

Данные всех наблюдений скорости ветра по флюгеру представляются в виде таблицы повторяемости (относительная частота появления в %) по интервалам скорости ветра, соответствующая шкале измерений флюгера (табл. 1).

Наблюдениям по флюгеру с легкой доской с верхним пределом шкалы измерений 20 м/с соответствуют интервалы 1-10 (см. табл. 1), если же в первичных журналах наблюдений имеются записи «скорости ветра более 20 м/с», суммарная относительная частота таких случаев указывается в интервале 11. Наблюдениям по флюгеру с тяжелой доской с верхним пределом шкалы измерений 40 м/с соответствуют интервалы 11-14 (табл. 1), а суммарная относительная частота случаев скорости ветра более 40 м/с отмечается в интервале 15.

Таблица 1

Данные наблюдений скорости ветра

Номер интервала	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Интервал, м/с	0-1	2-3	4-5	6-7	8-9	10-11	12-13	14-15	16-17	18-20	21-24	25-28	29-34	35-40	40
Повторяемость, %	P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8	P9	P10	P11 Pu>20	P12	P13	P14	P15 Pu>40

Номер границы интервала К	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Скорость на границе интервала uk, м/с	2	4	5,5	7,5	9,5	11	13	15,5	18	21	25	29,5	35	41
, %	F(u1)	F(u2)	-	-	-	-	-	-	-	F(u10)	-	-	-	F(u14)

Последовательным суммированием повторяемости Р_i от наименьших значений скорости к наибольшим определяется интегральная повторяемость, %, которая является статистической оценкой F*(u_k).

функции распределения скорости ветра относятся к значению скорости u_k на верхней границе соответствующего интервала.

Значения u_k рекомендуется принимать по табл. 1. Отметим, что данные срочных наблюдений скорости ветра по анометру также представляются в виде табл. 1, однако выбор интервалов и границ между ними не обусловлен особенностями шкалы прибора.

Выборки месячных и годовых максимумов скорости ветра (по флюгеру или анометру) представляются в виде упорядоченной по возрастанию скорости последовательности наблюдаемых значений u₁, ..., u₂, ..., u₃, ..., u_N. Если в этой последовательности некоторые значения скорости встречаются в наблюдениях по нескольку раз, каждому наблюдаемому значению присваивается отдельный порядковый номер.

Статистическая оценка Ф*(u_m) функции распределения месячных или годовых максимумов скорости ветра определяется для каждого члена выборки по формуле.

, (2)

где т - порядковый номер члена выборки; N - объем выборки за весь срок наблюдений.

Следует отметить, что для ускорения обработки выборки месячных максимумов скорости ветра результаты наблюдений предварительно группируются по интервалам, при этом для наблюдений по флюгеру принимаются интервалы с соответствующими им границами u₅ по табл. 1, а для наблюдений по анометру интервалы длиной 1 или 2 м/с с границами u_k, кратными 0,5 м/с.

Повторяемость месячных максимумов в интервале i вычисляется по формуле

, (3)

где n_i - число месячных максимумов скорости ветра, относящихся к интервалу i.

Статистическая оценка Ф*(u_k) функции, распределения месячных максимумов для скорости u_k на границе интервала

. (4)

Для того, чтобы сохранить при ускоренной обработке месячных максимумов действительный характер статистического распределения наибольших скоростей, целесообразно для наибольших членов (где Т число лет наблюдений), т. е. в отсеченной справа 4/12 части упорядоченной выборки определять индивидуальные значения Ф*(u_m) по формуле (2), а остальные члены выборки группировать по интервалам.