结合风向分布的新疆西北地区极值风速变化研究——以博尔塔拉蒙古自治州富蕴县为例

摘要

本文基于Copula函数建立联合分布的方法,以新疆西北地区富蕴县的数据为例,研究考虑风向的极值风速概率分布。首先,利用非参数核密度估计模型对极值风速概率密度进行研究,选择高斯核密度和Scott无偏交叉验证法建立的模型对该地风速分布拟合效果优于传统威布尔分布和广义极值分布;其次,运用von Mises分布对风向变化规律进行拟合,4阶的von Mises分布对该地风向分布的拟合效果优于2阶、3阶模型;最后,建立基于Frank-Copula函数的风速风向联合概率密度函数,分析表明研究风速分布时考虑风向的作用是十分必要的。另外,利用模型对富蕴县50年重现期的极值风速和风能密度预测,结果发现未来南部方向的风速较小,达到12.051m/s,对应的风能密度较小,北部偏东和偏西两个方向的风速较大,最大风速达到32.548m/s,对应的风能密度也较大。如果不考虑风向的影响会导致高估该地区风速,对应风能密度的预测也存在较大差异。与传统的风速模型相比,本文提出的Frank-Copula模型的研究结果对预测富蕴县风速有一定的参考价值,同时也对研究其他地区风速分布提供了新思路。