Запасы энергии ветра в Казакстане
Запасы энергии ветра в Казакстане. Целью настоящего труда является первое приближение к цифрам, определяющим ресурсы аэродинамигческой энергии для Казакстана. Составление подробного и точного кадастра этих ресурсов в настоящее время является невозможным, ввиду того, что до сих пор наблюдения над ветром не имели прямого назначения дать материал для решения вопроса о ветре, как двигательной силе, и, вообще, этим наблюдениям уделялось сравнительно скромное место в ряду других метеорологических наблюдений. Составление подробного кадастра явилось бы несколько преждевременным, ввиду невыработанности технических приемов использования ветровой энергии в широких масштабах- До сих пор ветер является еще источником энергии будущего, хотя, может быть, будущего и недалекого, особенно для районов небогатых ископаемым и белым углями, как, в частности, Казакстан. В таких районах ветер, так называемый «голубой уголь», уже в самом непродолжительном времени должен занять первенствующее место в ряду других источников энергии, и для таких районов хотя бы приближенная оценка перспектив и возможностей энергетического хозяйства является, безусловно, необходимой. А, следовательно, необходимым является и знание порядка чисел, в которых выражаются запасы аэродинамической энергии.
Основным и почти единственным материалом для изучения ветров СССР являются наблюдения станций Главной Геофизической Обсерватории, опубликованные в ее Летописях. При этом, из двух элементов, наблюдаемых на этих станциях, т.-е. направление ветра и его скорость, для нашей цели необходимо лишь изучение второго элемента, от которого почти исключительно зависит аэродинамический эффект). В качестве первой задачи было намечено проведение изодинам ветра на карте Казакстана. Изодинамы намечено было провести средние за период с 1900 по 1909 год, т.-е. средние за 10 лет. С этой целью произведена выборка метеорологических станций, расположенных в пределах Казакстана или в непосредственной близости к его пределам, наблюдения которых за этот период опубликованы в Летописях Главной Геофизической Обсерватории в виде средних месячных величин по трем срокам наблюдения (т.-е, в 7 часоэ утра, в 1 час дня и в 9 часов вечера). Названия их и месторасположение с краткими примечаниями об установке измерительного прибора приведены в таблице I.
На основании средних месячных величин по трем срокам наблюдения за каждый год — были найдены средние месячные величины по трем срокам за многолетний период. Из этих величин находилась средняя годовая величина по каждому сроку за многолетний период, и затем для каждого среднего месяца и для среднего года находились средние из трех срочных величины. Одновременно с этим находились средние величины за каждый год отчетного периода, и нахождением средней из них величины можно было проконтролировать правильность вычислений.
В случае пропусков или неполноты наблюдений за период 1900 — 1909 гг., наблюдения-пополнялись данными годов предшествующих и последующих с тем расчетом, чтобы каждая средняя за многолетний период месячная величина вычислялась бы на основании не менее десяти одногодичных величин. Однако для весьма многих станций оказалось невозможным полностью провести этот принцип. В таблице I для каждой станции указаны годы, наблюдениями которых удалось воспользоваться для вычислений, как полные, так и неполные, при чем те годы, в наблюдениях которых из 36 величин (12 месяцев по 3 срока наблюдения) отсутствует не более трех величин, помещены в графу полных годов.
Заметим, что в Летописях Г, Г. О. данные наблюдений над ветром приводятся отдельно для каждого срока наблюдения без нахождения из них средней величины. Для наших целей желательно иметь вели-чину не среднюю из трех наблюдений, как таковых, а, именно, среднюю суточную величину. Для освещения вопроса о том, в какой мере средняя суточная величина определяется тремя срочными показаниями, произведено сравнение средних величин, вычисленных по ежечасным показаниям анемографа, с величинами, вычисленными из показаний тех же анемографов в три срока, установленные для станций, не снабженных самозаписывающими приборами, по каждой из трех формул:
Ввиду обширности территории и большого числа станций, они разделены на группы, при чем в основу деления положены как территориальная близость и орографические признаки, так и непосредственное сравнение кривых хода силы ветра. После этого в каждой из групп станций произведена обработка следующим образом. Станции, для которых данные отличаются наибольшей полнотой, принимались за основу, и по их данным находились средние соотношения между силами ветра в отдельные годы для данной группы станций. По этим соотношениям пополнялись наблюдения станций, отличающихся меньшей полнотой, при помощи интерполирования относительно данных ближайших наличных годов в том случае, если пропуски незначительны, например, если не хватает одного или двух годов. Если же не хватает нескольких годов, то интерполирование производилось относительно средних величин всех наличных годов. Затем средняя величина находилась из отдельных средне-годовых величин, частью фактических, частью интерполированных, но относящихся только к изучаемому периоду 1900 -1909 г. Новые результаты сравнивались с результатами первоначальными и затем выбиралось, окончательно, некоторое среднее значение. Основанием для выбора служили, во-первых, показания ближайших станций таким образом, чтобы получалась более или менее плавная картина изодинам, а во-вторых, имеющиеся в таблице I краткие замечания об установке измерительного прибора, заимствованные из Летописей Г. Г, О. Недостаточно открытое положение его служило основанием для выбора из двух величин наибольшей. Но, конечно, те замечания, которые мы имеем, могут дать указание только качественное, а не «количественное, и приходится относиться с большой осторожностью к тем станциям, о которых есть указания на недостаточно открытое положение флюгера- В тех случаях, когда не было никаких указаний для выбора, бралась полусумма результатов первого и второго. Некоторые относящиеся к вопросу частные случаи освещены в графе примечаний в таблице I. На основании произведенной переработки заполнены в этой же таблице графы интерполированных и исправленных средних скоростей ветра. Предшествующие им графы, где указана процентная- полнота данных по отношению к 10-летнему периоду вообще, и по отношению к изучаемому периоду в частности, могут служить, на ряду с замечаниями об установке флюгера, некоторым указанием на преимущественную достоверность данных отдельных станций.
Изоаэродинамическая карта Казахстана
На основании всех этих данных составлена прилагаемая здесь изодинамическая карта. Кроме станций, обработанных в процессе изучения ветров Казакстана, на ней нанесены еще несколько станций, обработанных в процессе изучения ветров других районов. Закон изменения средних скоростей ветра на территории Казак-стана оказался весьма, простым. От максимума на полуострове Мангышлак скорости ветра постепенно уменьшаются вглубь материка к окаймляющим Казакстан горным цепям. Лишь на степном водоразделе Акмолинской области и в долине реки Черный Иртыш мы имеем второстепенные местные максимумы, в остальных же частях убывание силы ветра идет весьма плавно. Можно было бы сделать еще одну поправку — на разность высот установки флюгера. Но хотя эта высота колеблется от 5,9 м на ст. Уральское лесничество до 14,5 м на ст. Темирское опытное поле, нужно принять во внимание, что практически флюгера работают в одинаковых условиях- При установке флюгера стремятся поднять его немного над окружающими предметами, и поэтому открытому месту соответствует обычно меньшая высота флюгера над поверхностью земли, а застроенному или защищенному природой — большая- Интересно отметить, что именно ст. Уральское лесничество; при наименьшей высоте установки флюгера, но при открытом положении в холмистой степи, дает такую .большую силу ветра по сравнению с окружающими станциями, что — ее приходится игнорировать при проведении изодинам, чтобы не создавать на карте слишком узко-местного максимума. Но это служит доказательством того, что вопрос выбора места для ветряной установки есть вопрос узко-местный и что в любом районе можно найти пункт достаточно обеспеченный ветрами для постройки аэродинамической станции. Нужно принять только во внимание, что метеорологические станции по необходимости располагаются в пределах заселенных мест; при выборе же места для силовой станции мы этим условием связаны в значительно меньшей степени.
