Просторово-часова характеристика радіаційного режиму Аравійського півострова. Методика відновлення середніх місячних полів сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва засобами сучасних методів математичної статистики і інформаційних технологій.
Аннотация к работе
Тому виникає проблема отримання і використовування нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії: вітрової і сонячної. Основними показниками, необхідними для цього, є в першу чергу сумарна радіація і тривалість сонячного сяйва, безпосередні дані по яких були вельми обмежені: мережа актинометричних станцій на півострові дуже рідка. розробити методи відновлення середніх місячних полів сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва засобами сучасних методів математичної статистики і сучасних інформаційних технологій; Формула розрахунку сумарної радіації має вигляд: , (1) де - сумарна радіація з урахуванням хмарності, Вт/м ; - сумарна радіація при безхмарному небі, Вт/м ; - коефіцієнти, що визначають вплив хмарності; - середній бал хмарності, виражений в частках одиниці. Найбільша мінливість добових величин сумарної радіації знайдена по всіх станціях в лютому (28,7-52,2 Вт/м ), в цьому ж місяці майже на всіх станціях маємо найбільші значення коефіцієнта варіації (0,22 - 0,28).В дисертації розвязувалася задача відновлення полів сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва на території Аравійського півострова шляхом розробки методів їх непрямого розрахунку. На їх величину і просторово-часовий розподіл, крім астрономічних і орографічних чинників, великий вплив надають циркуляційні умови, які на Аравійському півострові обумовлені основними центрами дії атмосфери: в зимовий час - східною периферією Азіатського і відрогом Азорського антициклонів, в літній - Іранською депресією. Тому умови хмарності при середніх місячних її значеннях на всій території до 3 балів (за винятком високогірних районів) можна вважати цілком сприятливими для розвитку геліоенергетики на півострові. Обчислені відносні різниці між розрахованими значеннями сумарної радіації і її фактичними величинами по станціях, що мають ці дані і координати яких близькі до координат вузлів сітки, показали що вибраний метод розрахунку може бути використаний для відновлення поля сумарної радіації на території Аравійського півострова. Статистична обробка добових величин сумарної радіації по станціях, що представляють різні фізико-географічні умови Аравійського півострова, дозволила виявити особливості їх статистичного розподілу.
Вывод
аравійський радіаційний сонячний місячний
В дисертації розвязувалася задача відновлення полів сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва на території Аравійського півострова шляхом розробки методів їх непрямого розрахунку.
Виконані оцінки просторового розподілу характеристик радіаційного режиму дозволили визначити типи геліоустановок, які найбільш доцільно використовувати в умовах півострова.
В результаті проведеного дослідження були отримані наступні основні висновки: 1. Основними метеорологічними величинами, які визначають можливість використовування геліоустановок, є хмарність і тривалість сонячного сяйва. На їх величину і просторово-часовий розподіл, крім астрономічних і орографічних чинників, великий вплив надають циркуляційні умови, які на Аравійському півострові обумовлені основними центрами дії атмосфери: в зимовий час - східною периферією Азіатського і відрогом Азорського антициклонів, в літній - Іранською депресією. При цьому південна частина півострова знаходиться під впливом мусонної циркуляції, хоча мусонний комплекс погоди тут не виявляється. Тому умови хмарності при середніх місячних її значеннях на всій території до 3 балів (за винятком високогірних районів) можна вважати цілком сприятливими для розвитку геліоенергетики на півострові.
2. Обмежена кількість фактичних даних по сумарній радіації викликає необхідність використовування методу непрямого її розрахунку. Зі всіх методів, запропонованих різними дослідниками, був вибраний метод, розроблений в ГГО, який в умовах Аравійського півострова є найдоступнішим, оскільки вимагає використовування даних тільки про хмарність. Середній місячний бал загальної хмарності для координат в межах півострова визначено у вузлах широтно-довготної сітки 5?5°.
3. На підставі середнього бала хмарності був проведений розрахунок сумарної радіації у вузлах цієї сітки. Обчислені відносні різниці між розрахованими значеннями сумарної радіації і її фактичними величинами по станціях, що мають ці дані і координати яких близькі до координат вузлів сітки, показали що вибраний метод розрахунку може бути використаний для відновлення поля сумарної радіації на території Аравійського півострова. Надалі отримані дані враховуватимуться при рішенні питання про вибір системи геліоустановок і оптимальне їх розміщення на території півострова.
4. Статистична обробка добових величин сумарної радіації по станціях, що представляють різні фізико-географічні умови Аравійського півострова, дозволила виявити особливості їх статистичного розподілу. Ряди значень добових величин сумарної радіації, в основному, мають велику позитивну асиметрію і великий позитивний ексцес; тобто модальне значення більше середнього і значна частина величин ряду концентруються біля моди.
5. На підставі апроксимації емпіричних рядів добових величин сумарної радіації теоретичними розподілами була розрахована ймовірність їх можливих значень. Ряди, в основному, були апроксимовані III типом кривих Пірсона, в окремі місяці - I типом і нормальним розподілом. Для тих рядів, по яких апроксимація не дала позитивних результатів, побудова кривих інтегрального розподілу проведена з використанням емпіричної формули, запропонованої Г.А. Алексєєвим. Правомірність використання цього методу була перевірена порівнянням його результатів з результатами апроксимації.
6. Інформація про характеристики сонячного сяйва (тривалість, відношення тривалості, що спостерігалася, до можливої) отримана в результаті розробки непрямого методу їх розрахунку. Для цього був використаний статистичний звязок цих характеристик з хмарністю - метеорологічною величиною, по якій є достатня просторова інформація на території Аравійського півострова.
7. На півострові є тільки одна станція (Елькувейт) з фактичними даними про режим сонячного сяйва, тому для встановлення цієї залежності були використані дані 31 станцій Туркменії, Узбекистану і Казахстану, природні умови яких і досліджуваної території відносно близькі. Перевірка на незалежному матеріалі рівнянь регресії, для чого були використан фактичні дані 10 станцій Африки і Азії, показала, що кращі результати дали звязки хмарності не безпосередньо з тривалістю сонячного сяйва, а з відношенням тривалості, що спостерігалася, до можливої. Отримані по рівняннях регресії значення відношень і дані про тривалість дня дали можливість розрахувати тривалість сонячного сяйва для 20 станцій Аравійського півострова і оцінити її просторово - часовий розподіл.
8. Розрахункові поля сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва на території Аравійського півострова дозволили провести розрахунки продуктивності і потужності різних систем геліоустановок. На підставі місячних даних про тривалість сонячного сяйва була розрахована продуктивність геліоустановки паровий котел ГУ-10 та сонячної теплової станції. Результати розрахунків підтвердили перспективність ефективного використання цих геліоустановок у всіх районах Аравійського півострова.
9. На підставі місячних даних приходу сумарної сонячної радіації були розраховані середні місячні теплові потужності для плоских і параболоциліндричних геліоколекторів, а також колекторів на базі фоклинов. Аналіз результатів розрахунків показав: - плоскі геліоколектори доцільно використовувати на протязі всього року у всіх районах Аравійського півострова там, де непотрібна велика потужність;
- параболоциліндричні геліоколектори доцільно використовувати у всіх районах Аравійського півострова в період з квітня по жовтень, а в решту місяців експлуатація цих геліосистем перспективна в північних і південно-західних районах півострова;
- геліоколектори на базі фоклинів є найперспективнішими серед усіх концентруючих систем при використанні їх на Аравійському півострові. Їх можна ефективно використовувати на протязі всього року у всіх районах Аравійського півострова, але найбільшу продуктивність вони мають влітку в північних районах півострова, а в зимовий період - в південно-західних.
10. Результати розрахунку теплотехнічних показників основних типів геліоенергетичних систем доводять перспективність використання сонячної енергії на території Аравійського півострова як економічне, ефективне та альтернативне джерело енергії.
11. Розроблена і апробована методика відновлення характеристик радіаційного режиму може бути надалі застосована до більш детальних розрахунків їх для окремих регіонів півострова і, зокрема, для Йемену.
Список литературы
1. Мохамед Саид Аль-Гухи. Радиационные факторы климата Аравийского полуострова // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2002. - Вып. 46. - С. 106 - 113.
2. Мохамед Саид Аль-Гухи. Оценка ресурсов солнечной радиации Аравийского полуострова // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2003. - Вып. 47. - С.70 - 82.
3. Мохамед Саид Аль-Гухи. Временная оценка суммарной солнечной радиации на территории Аравийского полуострова // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2004. - Вып. 48. - С. 126 - 132.
4. Мохамед Саид Аль-Гухи. Методика расчета продолжительности солнечного сияния на территории Аравийского полуострова // Труды Одесского политехнического университета. -2004. Вып. 1(21). - С. 67 - 70.
5. Мохамед Саид Аль-Гухи. Восстановление суммарной солнечной радиации по данным об облачности на Аравийском полуострове // Тези доповіді III наукової конференції молодих вчених. Одеса, ОДЕКУ -2003. - С. 91 - 93.