基本风速(埃塞俄比亚风速数据分析)

埃塞俄比亚（Ethiopia）气象数据分析报告
一．埃塞俄比亚（Ethiopia）简介
埃塞俄比亚地处非洲东北部、红海西南岸，东与吉布提、索马里接壤，北、西与苏丹为邻，南毗肯尼亚，为内陆国家，面积1 103 600平方千米。

海岸线长1013千米。

境内以山地高原为主，大部属埃塞俄比亚高原，中西部为高原的主体，占全境2／3，平均海拔2500～3000米，有非洲屋脊之称。

高原四周地势逐渐下降。

北部的达罗尔洼地降到海平面以下113米，为全国最低点。

红海沿岸为狭长的带状平原。

北部、南部、东北部的沙漠和半沙漠地区约占全国面积的25％。

西门山脉的达善峰海拔4623米，为全国最高峰。

境内多河流湖泊。

全国30多条较大河流均发源于中部高原，故有“东北非水塔”之称。

阿巴伊河（即青尼罗河）、特克泽河、巴罗河等均属尼罗河水系，谢贝利河和朱巴河属印度洋水系。

较大湖泊有塔纳湖、齐瓦伊湖、阿比亚塔湖。

埃地处热带，但因地势高，大部地区气候温和，且呈明显垂直变化，类型多样。

年平均气温10～27℃。

一般3～5月气温最高，11～1月气温较低。

大部分地区10～2月为旱季。

年均降水量高原区为1000～1500毫米，低地和谷地为250～500毫米。

全国划分为12个区和亚的斯亚贝巴、哈勒尔两个市。

图（a）Ethiopia地图
二．最大风速样本选取
最大风速样本的取法直接影响着平均风速的数值，如果以日最大风速为样本，则一年365个样本，平时小风速的日子的风速值占有很大的权，而最大风速那一天的风速只占1/365的权，因而最大风速的重要性大大降低了，统计出的平均风速必将大大偏低。

如果采用月最大风速，则每年最大风速在整个数列中也只占1/12的权，也降低了最大风速所起的重要性，因此应取年最大风速为样本。

最大风速有它的自然周期，每年季节性地重复一次，对于工程结构应能承受一年中任何日子的极大风速，因而应采用年最大风速作为一个样本，较为合适。

世界各国基本上都是年最大风速作为统计样本的。

三．最大风速重现期
以年最大风速作为统计样本，则各年的数据必然各不相同。

我们不能取各年最大风速的平均值来作为设计依据，因为大于该值的年份必然很多，因而应取大于该平均值很多的某个值来进行设计。

该设计值选取的标准应是：大于该值的设计风速并不经常出现，而是
间隔一定时期后再出现，这个间隔时期，称为重现期。

从概率意义上。

该设计标准也可理解为不超过该值的概率或保证率，体现了结构的安全度标准。

由于最大风速的样本以年最大风速为标准，因而重现期亦以年为单位，设重现期为T 0
年，则1/ T 0为超过设计最大风速的概率，因此不超过该设计最大风速的概率或保证率P 0应为
00
11p T =− （ 1－1） 四．最大风速样本概率分布函数
为了求出设计最大风速x,必须确定重现期或保证率。

由于涉及概率计算，必须知道最大风速的统计曲线函数，即概率密度函数P(x)或概率分布函数P(x)。

极值变量统一概率分布
()()1/exp exp 1k k x b P x a ⎧⎫−⎡⎤⎪⎪=−−⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎪⎪⎩
⎭ （1－2） k-形状函数；a-尺度系数；b-位置参数
k=0: 极值I 型分布（Gumbel 分布）
k<0: 极值II 型分布（Frechet 分布）
k>0: 极值III 型分布（Weibull 分布的一种）
图（b ）最大风速x 概率分布函数
世界绝大多数国家都是采用极值I 型函数曲线来描述最大风速分布，因此本报告也采用极值I 型分布来表达埃塞俄比亚最大风速概率分布。

概率函数可以表达为
()[]{}exp exp ()P x x αμ=−−− 见图(b)
利用概率计算方法求出两个参数α和μ。

由数学期望Ex 和根方差的σ计算公式，得到
()0.577()x e
Ex xP x dx xde αμμα−−∞∞−−∞−∞===+∫∫
()2222
()6x e x Ex de αμπσα−−∞−−∞=−=∫ 由以上两式，取Ex x −
=,得：
α=0.450050.45005Ex x μσσ−=−=−
01
ln(ln )x x P ψσμα−=+=−−
()00.577ln ln P ψπ
=−+−⎡⎤⎣⎦ 五．Addis Ababa Bole 地区风速记录数据分析
经过对Addis Ababa Bole 地区气象数据统计得到年最大风速样本如下：
年份 1973 1974 1975 1976 19771978197919801981198219831984 1985 19861987Vmax
（m/s ） 30 30 缺失 34 30 26 32 24 32 36 28 30 32 18 24
年份 1988 1989 1990 1991 19921993199419951996199719981999 2000 2001 Vmax
（m/s ） 20 20 15 18 13 11 40 11 14 19 10 15 16 20
其中1975年缺少数据资料，而1986年由于只有10月，11月，12月的风速记录，数据记录不全，不能代表全年最大风速，故舍弃。

有风速资料较全的年份共27年，其平均风速
v −=
（30＋30
＋34＋30＋26＋32＋24＋32＋36＋28＋30＋32＋24＋20＋20＋15＋18＋13＋11
＋40＋11＋14＋19＋10＋15＋16＋20）/27＝
23.33 m/s 风速的根方差
8.62σ==
重现期采用50年，由公式（1－1），保证率为
0110.9850
p =−= ()00.577ln ln 2.59P ψπ
=−+−=⎡⎤⎣⎦ 所以该地区50年一遇的基本风速是
023.33 2.598.645.6/v m s =+×=即为164km/h
六．Mekele (Airport) 地区风速记录数据分析
经过对Mekele (Airport) 地区气象数据统计得到年最大风速样本如下： 年份 1982 1983 1984 1985 1986 1992 1993 1994 1995 1996
Vmax
（m/s ） 26 30 19 23 39 16 12 10 10 20
其中缺少
1987年－1991年，1997年数据资料。

有风速资料的年份共
19年，其平均风速 v −=（26＋30＋….＋16＋24＋32）/19＝21.16 m/s
风速的根方差
σ==
重现期采用50年，由公式（1－1），保证率为
0110.9850
p =−= ()00.577ln ln 2.59P ψπ=−+−=⎡⎤⎣
⎦ 所以该地区50年一遇的基本风速是
021.16 2.597.4540.5/v m s =+×= 即是146km/h
年份 19981999 2000 200120022003200420052006Vmax （m/s ） 22 24 24 15 20 20 16 24 32。