Στατιστική ανάλυση ακραίων ταχυτήτων του ανέμου

Ο άνεμος αποτελεί μια τυχαία μεταβλητή η οποία είναι δύσκολο να προβλεφθεί, είναι επικίνδυνη για τις κατασκευές και ευθύνεται για καταστροφές μεγάλου οικονομικού κόστους. Σε πολλούς πλέον κώδικες κατασκευών έχει ενταχθεί η διαστασιολόγηση των κατασκευών έναντι των ισχυρών ανέμων και ιδιαίτερα σε κτίρια μεγάλου ύψους (ουρανοξύστες). Ένα σοβαρό πρόβλημα είναι ο τρόπος με τον οποίο μπορούν να εκτιμηθούν με αξιοπιστία οι πιθανότητες των ακραίων τιμών του ανέμου που είναι και πιο καταστροφικοί. Απαραίτητη ακόμη είναι η μοντελοποίηση του ανέμου για τη σωστή πρόβλεψη ακραίων τιμών της ταχύτητάς του που θα χρησιμοποιηθούν στην πρόληψη και την προστασία των ανθρώπων από ακραίους ανέμους, στην εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας και στην παρακολούθηση του κλίματος για τυχόν αλλαγές του. Επομένως είναι απαραίτητη η πιθανοτική μελέτη της ταχύτητας του ανέμου ώστε σε κάθε μέγεθος να μπορεί να αντιστοιχηθεί μία πιθανότητα υπέρβασης ή πιθανότητα μη υπέρβασης. Οι μέγιστες τιμές της ταχύτητας του ανέμου έχουν μελετηθεί εκτενώς κυρίως στον κατασκευαστικό τομέα μέσω της εφαρμογής της κλασσικής Θεωρίας των Ακραίων Τιμών και έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετές διαφορετικές κατανομές για την έκφρασή τους. Στην παρούσα διπλωματική μελέτη γίνεται απευθείας προσαρμογή τριών θεωρητικών κατανομών, διαφορετικού βάρους ουράς, σε τέσσερα δείγματα ακραίων τιμών ταχύτητας του ανέμου που προέκυψαν από το σύνολο των δεδομένων και το ανώτερο 10%, 5% και 1% των δεδομένων, μέσω μίας νόρμας ελαχιστοποίησης του σφάλματος και στη συνέχεια γίνεται σύγκριση στο συνολικό σώμα το οποίο είναι και το σύνηθες. Η ανάλυση πραγματοποιείται σε παγκόσμια κλίμακα και γίνεται εποχιακά αλλά και στο σύνολο των μηνών. Με αυτή τη μέθοδο γίνεται προσπάθεια να προκύψει η κατανομή που εκφράζει καλύτερα τα ακραία φαινόμενα της ταχύτητας του ανέμου. Οι κατανομές που προσαρμόζονται στα τέσσερα δείγματα είναι η Pareto II με ουρά τύπου δύναμης, η Λογαριθμοκανονική με ενδιάμεση ουρά και η Weibull με εκθετική ουρά.