Особенности режима климатических характеристик скорости ветра на территории Сюникскогомарза
В.Г. Маргарин
Ереванский государственный университет
Аннотация
Цель: Изучение особенностей режима климатических характеристик скорости ветра на территории Сюникскогомарза Республики Армения является актуальной задачей, особенно в связи с тем обстоятельством, что экономика Армении значительно зависит от внешних поступлений энергоносителей. А силу ветра можно использовать как источник альтернативной энергии.
В статье анализированы и оценены закономерности режима скорости ветра, их территориального и временного распределения, дневного и внутригодового хода, тенденция межгодового изменения на изучаемой территории. Также дана характеристика сильных ветров и штилей. Для анализа использованы данные «Службы по гидрометеорологии и активному воздействию на атмосферные явления» МЧС Республики Армения за период 50 лет и более (1966-2018 гг.) на 7 метеорологических станциях.
Выявлены, что на территории Сюникскогомарза наблюдается хорошо выраженный суточный и разнообразный годовой ход. Разнообразие годового хода скорости ветра обусловлено пересеченностью местности. Средняя годовая скорость ветра составляет 1,1-7,7 м/сек, а годовая максимальная скорость ветра - 18-48 м/сек. Наибольшие скорости ветра наблюдаются на Сисианском и Воротанском перевалах. С высотой растет скорость ветра. Получена корреляционная связь между годовыми средними значениями скорости ветра исследуемой территории и высотой места, которые можно использовать для изучения режима скорости ветра неизученных и мало изученных территорий. В марзе за период 2011-2018 гг. в основном наблюдается тенденция уменьшения скорости ветра по сравнению с периодом за 1966-1985 годы.
Выполненный анализ пространственного изменения характеристик скорости ветрового режима показал разнообразие, обусловленное пересеченностью местности, где рельеф оказывает большое влияние на распределение характеристик скорости ветра.
Полученные результаты могут быть использованы при планировании развития ветроэнергетики на территории Сюникскогомарза, разработке ветроэнергетических кадастров территорий, климатическом обслуживании отраслей народного хозяйства, корректировке строительных нормативов.
Ключевые слова: Армения, Сюникскиймарз, скорость ветра, повторяемость, штиль, глобальное изменение климата, отклонения.
Abstract
FeaturesoftheRegimeofWindSpeedClimaticCharacteristicsintheSyunikMarzArea
V. G. Margaryan
YerevanStateUniversity, Агтепіа
The purpose is to study the feature sof there gime of climatic character is tic sof wind speed in the Syunikmarzarea of the Republic of Armenia is anur gent task, especially in connection with the fact that the Armenian economy significantly dependen to next ernalen ergyinputs. And wind power can beuse das a source of alternative energy.
The article analyze sand evaluates the pattern sof there gime of wind speed, the irterritorial and temporal distribution, daily and intra-year course, the trend of interannual change sinthe study area. Also the characteristic of strong winds and calm sisgiven. For analysis, weused the data of the Hydrometservice of the Republic of Armenia for a period of 50 years and more (1966-2018) at 7 weather stations.
It was revealed that a well-defined diurnal and varied annual courseis observed in the Syunikmarzarea. The diversity of the annual course of wind speed dueto the terrain. Average annual rate windis 1.1-7.7 m/s, and the annual maximum winds peedis 18-48 m/s. The highest wind speeds are observed at the Sisian and Vorotanpasses. With height, wind speed rises. The correlation between the annualaver age wind speed in the studied area and the heigh of the place has been revealed. The values canbe used to study the wind speed regime of unexplored dandlittle studiedareas. Inthemarz for the period 2011-2018 basically, there is a tenden cyfor a decrease in wind speed compared to the period from 1966-1985. The analysis of the spatial variation of the wind speed regime caracteristics showed a diversitydue to the ruggednes sterrain where the terrain has a large impact on the distribution wind speed characteristics.
The results can be used in planning the development of windenergyin the Syunikmarzarea, the development of windenergyca dastresofareas, climateservicesforsectorsoftheeconomy, adjustmentofbuildingstandards.
Keywords:Armenia, Syunikmarz, windspeed, repeatability, calm, globalclimatechange, deviations.
Введение
Ветер является одной из важнейших характеристик состояния атмосферы, ландшафтообразующих, геологических и рельефообразующих факторов на поверхности суши, оказывает механическое воздействие на почву и растительность, значительное влияние оказывает на распределение снежного покрова, загрязнение воздушного бас- человечества в энергетических ресурсах приводит к необходимости поиска и более широкого использования альтернативных источников энергообеспечения. К их числу относится ветроэнергетика. Ее развитие зависит от достоверной информации о режиме ветра на территории предполагаемого размещения ветроэнергетических установок. Это особенно актуально для Республики Армения,имеющей энергозатратную экономику и значительную зависимость от внешних поступлений энергоносителей.
Таблица 1Список метеостанций и метеорологических наблюдательных пунктов в Сюникскоммарзе (в скобках указана дата перевода, из-за которого была нарушена однородность ряда, * - с года работы метеорологических наблюдательных пунктов)
[Table 1.ListofmeteorologicalstationsandmeteorologicalobservationpostsintheSyunikmarzarea(thedateofthetransferisindicatedinbrackets, duetowhichtheuniformityoftheserieswasviolated, * - fromtheyearthemeteorologicalobservationpostswereopen)]
|
Имя / Name |
Высота, м / Height, m |
Срок наблюдений / Observationperiod |
Имя / Name |
Высота, м / Height, m |
Срок наблюдений / Observationperiod |
|
|
Воротанский перевал |
2387 |
1961-2018 |
Аревис |
1950 |
1969-89* |
|
|
Горайк |
2014 |
1933-64; 1965-75* |
Дастакерт |
1900 |
1949-88* |
|
|
Сарнакунк |
2090 |
1953-64* |
Татев |
1580 |
1958-78* |
|
|
Цхук |
2023 |
1978-2002* |
Давид Бек |
850 |
1932-37* |
|
|
Ангехакот |
1834 |
1933-95* |
Хотанан В. |
1406 |
1948-75; 1976-88* |
|
|
Тех |
1335 |
1932-75* |
Кирс |
2108 |
1957-88* |
|
|
Сисианский перевал |
2380 |
1950-88 |
Норашеник |
1058 |
1953-64* |
|
|
Сисиан |
1580 |
1913-17, 1931- 2018 |
Арцваник |
1320 |
1932-65* |
|
|
Нораван |
1720 |
1958-64* |
Гехи |
1558 |
1948-51; 1952-88* |
|
|
Горис |
1398 |
1913, 1915-17; 1924-2018 |
Бех |
1190 |
1932-64* |
|
|
Горис ГМС |
1398 |
1952-86 |
Капан |
704 |
1933- 2018 (1938; 99) |
|
|
Ашотаван |
1695 |
1978-94* |
Каджаран |
1980 |
1933-1973*; 1974- 2018(1976) |
|
|
Воротан |
1580 |
1953-2001* |
Калер |
2000 |
1934-42, 45-62* |
|
|
Лцен |
1590 |
1936-82* |
Личк |
1769 |
1934-2001* |
|
|
Дарбас |
1516 |
1932-75* |
Шванидзор |
640 |
1932-2001* |
|
|
Гаржис |
1489 |
1933-47* |
Нювади |
600 |
1949-62* |
|
|
ВоротанТатев ГЭС |
705 |
1953-91* (1968) |
Мегри |
627 |
1930-2018 |
Режим скорости ветра над территорией Армении и изучаемого региона, очень мало изучен. Определенный вклад в изучение режима скорости ветра внесли А. Б. Багдасарян [1], А. Г. Нерсесян [3]. Однако, в Армении специальных научных работ по изучению режима скорости ветра до сих пор не было. Публикации А. Б. Багдасаряна и А. Г. Нерсесяна относятся к 60-м годам XX века. Данные о ветровом режиме юго-восточной части Армении, приведены в ряде климатических пособий [2, 4]. В справочнике [2] освещается ветровой режим территории Армении за период с 1936 по 1963 год. И только в работе [2] средние многолетние характеристики ветра были уточнены с использованием данных за период с 1936 по 2010 год. По объему материала и степени анализа гидрометеорологических условий все эти работы являются основными климатическими пособиями для Сю-никскогомарза.
Целью настоящего исследования является оценка особенностей основных характеристик приземного ветра, анализ территориального распределения скорости ветра, уточнение распределения внутригодового хода и тенденция межгодового изменения скорости ветра на территории Сюникскогомарза Республики Армения. Приведена характеристика сильных ветров и штилей на территории Сюникскогомарза.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве исходных данных в работе использованы материалы многолетних наблюдений за характеристикой скорости ветра со дня открытия станции до 2018 года (данные «Службы по гидрометеорологии и активному воздействию на атмосферные явления» МЧС Республики Армения). Отметим, что за время существования метеослужбы изменилось количество наблюдательных пунктов. Так, на изучаемой территории в разные годы действовали 32 пункта, из них 7 метеорологических станций, а в настоящее время действуют всего 5 метеорологических станций (таблица 1). Исход-ные метеоданные всех этих пунктов привлечены в изложенных в настоящей статье материалах. Дополнительно использованы данные горной труднодоступной метеорологической станции Воро-танский перевал, расположенной на высоте 2387 м в отрогах западной части Зангезурского хребта на границе двух марзов.
Таблица 2Месячные (январь, апрель, июль, октябрь) и годовые значения средней скорости ветра (м/сек) по срокам наблюдений
[Table 2.Monthly (January, April, July, October) andannualvaluesofaveragewindspeed (m/s)
byobservationtime]
|
Метеорологические станции / Meteorologicalstations |
Период Period |
Сроки / Thetiming |
||||||||
|
0000 |
0300 |
0600 |
0900 |
1200 |
1500 |
1800 |
2100 |
|||
|
Горис |
январь |
1,7 |
1,8 |
1,8 |
1,6 |
1,9 |
2,0 |
1,7 |
1,7 |
|
|
апрель |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1,5 |
1,9 |
2,0 |
1,5 |
1,1 |
||
|
июль |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,2 |
1,6 |
1,7 |
1,1 |
1,0 |
||
|
октябрь |
1,1 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,7 |
1,6 |
1,0 |
1,0 |
||
|
год |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,4 |
1,8 |
1,8 |
1,3 |
1,2 |
||
|
Капан |
январь |
0,7 |
0,9 |
0,9 |
0,8 |
1,6 |
2,3 |
1,2 |
0,9 |
|
|
апрель |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
1,3 |
2,9 |
3,5 |
2,4 |
1,1 |
||
|
июль |
0,6 |
0,5 |
0,5 |
1,4 |
2,6 |
2,7 |
2,0 |
1,0 |
||
|
октябрь |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,8 |
2,2 |
2,7 |
1,4 |
0,8 |
||
|
год |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
1,1 |
2,3 |
2,8 |
1,7 |
1,0 |
||
|
Мегри |
январь |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
1,2 |
1,6 |
1,6 |
1,2 |
1,1 |
|
|
апрель |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
1,2 |
2,2 |
2,1 |
1,7 |
1,2 |
||
|
июль |
1,1 |
1,0 |
0,8 |
1,1 |
2,4 |
2,5 |
2,5 |
1,3 |
||
|
октябрь |
0,5 |
0,8 |
0,5 |
0,7 |
1,4 |
1,6 |
1,3 |
1,0 |
||
|
год |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
1,2 |
1,6 |
1,6 |
1,2 |
1,1 |
Анализ качества исходных материалов и проверка однородности рядов осуществлены с помощью параметра Стьюдента. Неоднородность чаще всего возникает из-за переноса флюгера, смены датчиков измерений, застройки вблизи станции жилыми или промышленными объектами, вырубки деревьев, близости крупных насаждений деревьев , а также из-за смены наблюдателей. Важным также является географическое положение с амой станции.
Выбрали в качестве региона Сюникскиймарз потому, что анализ ряда источников позволяет сделать вывод о том, что этот марз имеет достаточный для использования потенциал ресурсов ветровой энергии.Так, среднегодовая скорость ветра в марзеСюник составляет от 1,1 до 7,7 м/с.
В работе применялись методы математической статистики, GLIWARE. Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакетов Statistica и Excel.
Сюникскиймарзрасположен в юго-восточной части Армении. По размеру территории (4506 км2) марз занимает второе место в Армении, на его долю приходится 15 % всей территории республики. Это самая гористая часть Армении. На западе от Амулсара до ущелья реки Аракс тянется Занге-зурский хребет.
Результаты и обсуждение
Ветровой режим на изучаемой территории формируется под влиянием циркуляционных факторов климата. Так, с октября по апрель на Армянском нагорье образуется поле высокого давления, которое является одним из основных факторов зимнего режима ветра . В теплое время года на юге Закавказья формируется поле низкого давления, которое является одним из основных факторов летнего режима ветра [3]. Горные массивы - барьеры на пути продвижения воздушных масс и значительно изменяют характер циркуляции нижних слоев тропосферы, что влияет на гидротермические свойства воздушных масс. Ввиду большой пересеченности рельефа Армении, общее направление воздушных потоков заметно изменяется. Особенно ярко это проявляется в пестроте направления ветра в различных частях республики [1].
Основная характеристика ветра для его использования в получении ветровой энергии является его средняя скорость за определенный период времени . Проведенные исследования свидетельствуют, что на территории Сюника хорошо выраженсуточный ход скорости ветра (таблица 2). Причем, на протяжении всего года наибольшая скорость ветра отмечалась в полуденные часы (1500 UTC), что видно на примере (рис. 1) распределения скорости ветра по срокам за год по станции Горис, Капан и Мегри. Минимальные среднесрочные значения скорости ветра наблюдаются с 0000 по 0900 UTC. Для января в районе станции Горис и Мегри характерен небольшой суточный ход: скорости ветра изменяются соответственно в пределах от 1,7 до 2,0 м/с и от 1,1-1,2 до 1,6 м/с в 0000 и 1500 UTC. Это можно объяснить доминированием циклонической циркуляции зимой над изучаемой территории. Таким образом, в Сюникскоммарзе скорость ветра в течение суток растет в дневное время и максимум в теплое, послеобеденное время, а начиная с полуночи до раннего утра, скорость ветра снижается и достигает минимума.
Таблица 3Среднемесячная и годовая скорость (м/сек) ветра в марзеСюник за период 1966-2018 гг (** - 1975-2018, * - 1966-1988)
[Table 3.Averagemonthlyandannualwindspeed (m/s) intheSyunikmarzareafortheperiod 1966-2018 (** - 1975-2018, * - 1966-1988)]
|
Метеорологические станции / Meteorologicalstations |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
Год / Year |
|
|
Воротанский перевал |
3,97 |
4,12 |
4,28 |
4,42 |
4,61 |
5,49 |
6,83 |
6,65 |
5,09 |
4.10 |
3.74 |
3.90 |
4.77 |
|
|
Сисианский перевал* |
8,52 |
8,15 |
8,11 |
7,45 |
6,63 |
7,05 |
8,49 |
9,05 |
7,16 |
6,58 |
7,29 |
8,28 |
7,71 |
|
|
Сисиан |
1,50 |
1,58 |
1,72 |
1,59 |
1,50 |
1,91 |
2,48 |
2,53 |
1,88 |
1,24 |
1,22 |
1,37 |
1,71 |
|
|
Горис |
1,69 |
1,50 |
1,38 |
1,40 |
1,20 |
1,21 |
1,19 |
1,15 |
1,13 |
1,19 |
1,38 |
1,70 |
1,35 |
|
|
Капан |
1,13 |
1,32 |
1,49 |
1,57 |
1,44 |
1,39 |
1,37 |
1,37 |
1,24 |
1,20 |
1,12 |
1,05 |
1,29 |
|
|
Каджаран* * |
1,19 |
1,13 |
1,21 |
1,25 |
1,24 |
1,24 |
1,27 |
1,17 |
1,05 |
0,98 |
0,95 |
1,14 |
1,16 |
|
|
Мегри |
1,06 |
1,14 |
1,14 |
1,09 |
0,97 |
1,13 |
1,30 |
1,33 |
1,04 |
0,81 |
0,86 |
0,99 |
1,08 |
Рис. 1.Среднесрочные значения скорости ветра на метеостанциях Горис, Капан и Мегри [Fig. 1.Medium-termwindspeedsattheGoris, KapanandMeghristations]
В таблице 3 представлены многолетние среднемесячные и годовые значения скорости ветра за период 1966-2018 годов, согласно фактическим наблюдениям действующих в настоящее время метеорологических станций. В виде исключения приводятся также фактические данные Сисианс- кого перевала, несмотря на то, что последний закрыт с ноября 1988 года. Причина в том, что на этой метеорологической станции зарегистрировано максимальное значение среднемесячного и среднегодового ветра не только на изучаемой территории, но и на всей территории республики.