基本风速 埃塞俄比亚风速数据分析

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2024年6月19日发(作者：)

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

p

0

=

1

−

1

（ 1－1）

T

0

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/k

⎧⎫

⎡−⎤kxb

()

⎪⎪

P

(

x

)

=

exp

⎨

−

exp

⎢

1

−

⎥

⎬

（1－2）

a

⎣⎦

⎭

⎪⎪

⎩

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

P

(

x

)

=exp

{

−exp

[

−

α

(x−

μ

)

]

}

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

∞∞

−

α

(x−

μ

)

Ex=

∫

xP

(

x

)

dx=

∫

xde

−e

−∞−∞

=

0.577

α

+

μ

σ

=

∫

(

x−Ex

)

de

−∞

2

∞

2−e

−

α

(x−

μ

)

π

2

=

6

α

2

由以上两式，取

Ex=x

,得：

−

α

=

π

6

σ

×

1

=

1.283

σ

−

μ

=Ex−

0.45005

σ

=x−

0.45005

σ

x=x+

ψσ

=

μ

−

−

1

α

ln(

−

ln

P

0

)

ψ

=−

⎡

0.577

+

ln

(

−

ln

P

0

)

⎤

⎣⎦

π

6

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 919831984 1985 19861987

Vmax

（m/s）

30 30

缺失

34 30 26 32 24 32 36 28 30 32 18 24

年份

1988 1989 1990 1991 4719981999 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

−

⎛⎞

⎜

v

i

−v

⎟

∑

⎠

=

i

⎝

σ

=

n−

1

n

2

−

∑

(

v

i

−23.33

)

i=1

27

2

26

＝8.62

重现期采用50年，由公式（1－1），保证率为

p

0

=1−

1

=0.98

50

6

ψ

=−

0.577

+

ln

(

−

lnP

0

)

⎤⎡=

2.59

⎣⎦

π

所以该地区50年一遇的基本风速是

v

0

=23.33+2.59×8.6=45.6m/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

19981999 2000 2

年份

Vmax22 24 24 15 20 20 16 24 32

（m/s）

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

−

⎛⎞

⎜

v

i

−v

⎟

∑

⎠

=

i

⎝

σ

=

n−1

n

2

−

∑

(

v−21.16

)

i

i=1

27

2

19

＝7.45

重现期采用50年，由公式（1－1），保证率为

p

0

=1−

1

=0.98

50

6

ψ

=−⎡

0.577

+

ln

(

−

lnP

0

)

⎤

⎦

=

2.59

π

⎣

所以该地区50年一遇的基本风速是

v

0

=21.16+2.59×7.45=40.5m/s

即是146km/h

本文标签： 风速概率样本高原全国