Potentialul Eolian In Judetul Tulcea
POTENȚIALUL EOLIAN ÎN JUDEȚUL TULCEA
CUPRINS
INTRODUCERE
Elemente generale
Scopului lucrării
Structura lucrării
HARTA BAZĂ ȘI FONDUL DE DATE
Harta bază cu stațiile meteorologice
Fondul de date utilizat
POZIȚIA GEOGRAFICĂ ȘI CADRUL NATURAL
Poziția geografică
Rețeaua hidrografică
Solurile
Vegetația
PREMISE TEORETICE
Stratul limită atmosferic
Profilurile de viteză medie temporală ale vântului din stratul limită atmosferic
CARACTERISTICILE CLIMATICE ȘI DE RELIEF ALE JUDEȚULUI TULCEA
Atmosfera
5.1.1.Temperatura aerului
5.1.2. Precipitațiile atmosferice
5.1.3. Presiunea atmosferică
5.1.4. Umezeala aerului
5.1.5. Nebulozitatea
5.1.6. Durata de strălucire a Soarelui
5.1.7. Ceața
5.1.8. Fenomene atmosferice
Relieful
FACTORII CARE INFLUENȚEAZĂ CARACTERISTICILE VÂNTULUI ȘI DETERMINĂ POTENȚIALUL EOLIAN
Circulația generală a atmosferei deasupra Europei
Condițiile aerosinoptice care generează accelerări de vânt
Identificarea situațiilor aerosinoptice tipice cu vânt puternic
CARACTERISTICILE REGIMULUI VÂNTULUI
Distribuția regimului vântului
Frecvențele de apariție a vitezei vântului pe intervale de valori și pentru diferite direcții de suflu ale vântului
Funcțiile de repartiție ale vitezei vântului și funcțiile complementare acestora
Profilurile de viteză medie multianuală a vântului în stratul limită atmosferic
POTENȚIALUL EOLIAN ÎN JUDEȚUL TULCEA ȘI PROBLEMELE VALORIFICĂRII SALE
Noțiunea de potențial energetic al vântului și modul de calcul al acestuia prin metode statistice
Metoda de calcul a potențialului energetic eolian pe baza modelelor probabilistice pentru repartiția vitezei vântului
Evaluarea potențialului eolian prin metoda statistică prin metoda modelului probabilistic
Utilizarea potențialului eolian și condițiile de amplasare a instalațiilor eoliene
Estimarea energiei eoliene convertite
CONSIDERAȚII GENERALE
BIBLIOGRAFIE
INTRODUCERE
Elemente generale
Oamenii au folosit energia eoliană de peste 3000 de ani prin morile de vânt utilizate pentru măcinat sau pomparea apei. Și astăzi, in era tehnologiei, a energiei nucleare și electricității, în unele locuri de le Glob se mai folosesc morile de vânt la pomparea apei și a petrolului sau pentru irigare.
La nivel mondial, cea mai mare pondere a energiei electrice o are cea pe bază de combustibili fosili, ceea ce a dus la o scădere drastică a resurselor de petrol,țiței, gaze naturale și cărbune, dar și la o poluare accentuată. Din acest motiv, se încearcă încurajarea statelor dezvoltate să utilizeze cat mai mult energiile verzi, în detrimentul celor clasice, foarte poluante pentru mediu. Dintre statele lumii care folosesc cel mai mult energia eoliană amintim Brazilia, India, Canada și Mexic. La polul opus se află Europa, SUA și China, cele mai mari puteri ale lumii, ceea ce face ca expansiunea acestui tip de energie verde sa fie greoaie. Noi piețe sunt interesate de energia eoliană, unde există un potențial mare de creștere: America Latină, Asia și Africa.
În ceea ce priveste Europa, liderii de piață în acest domeniu sunt Germania și Marea Britanie. Statele Suedia, Polonia, Italia și România au adus o contributie semnificativă la nivel european în anul 2012, continentul atingând un nou record de 12,4 GW.
Dintre statele emergente din Europa Centrală și de Est, România și Polonia au avut noi recorduri, ambele instalând aproximativ 7,5 % din capacitatea anuală totală a UE.
Conceptul de potențial eolian a început să ia amploare în România în ultimele două decenii, energia eoliană fiind o energie nepoluantă, regenerabilă, foarte profitabilă atât pentru investitori, cât și pentru beneficiari, cu un potențial ridicat în țara noastră în special în Dobrogea, Delta Dunării și coasta Mării Negre.
România a fost numită a 5-a putere europeană în materie de energie eoliană în anul 2012 conform raportului „Energia eoliană și alte surse regenerabile de energie în România” din 2013 realizat deTPA Horwath România, Schoenherr și Asociații SCA. Acest lucru a fost posibil datorită creșterii cu 94 % a capacității instalate de energie eoliană în țara noastră în 2012 față de anul precedent.
Scopul lucrării
Lucrarea de față își propune să estimeze potențialul eolian din județul Tulcea și să analizeze factorii determinanți și restrictivi ai acestuia, regimul vântului, relieful și parametri climatici ai județului.
Prin această lucrare doresc să evidențiez potențialul eolian ridicat al zonei și numeroasele beneficii aduse atât mediului cât și populației de către producerea și utilizarea tot mai mare a acestei energii verzi în defavoarea cele pe bază de combusitbili fosili care este foarte poluantă, resursele sunt neregenerabile, iar costurile destul de ridicate.
Structura lucrării
HARTA BAZĂ ȘI FONDUL DE DATE
Pentru realizarea acestei lucrări de licentă, au fost utilizate o serie de date meteorologice, pe o perioadă de timp de 10 ani, din intervalul 1971-1980, de la doua dintre stațiile meteorologice din județul Tulcea, respectiv stația omonimă și Sulina. Aceste date au fost obținute de la Administratia Națională de Meteorologie (ANM).
În continuare, se prezintă harta bază cu stațiile meteorologice din județul Tulcea, de la două dintre acestea procurându-se datele brute care au fost prelucrate si analizate în lucrarea de față pentru atingerea scopului acesteia și anume obținerea unei imagini de ansamblu asupra potențialui eolian al arealului studiat.
În spațiul județului Tulcea, având în vedere suprafața mare a acestuia, se regăsesc șase stații meteorologice și anume Tulcea, Gorgova, Sulina, Sf. Gheorghe, Jurilovca și Corugea (Fig.). Acestea sunt repartizate aproape uniform pe teritoriul județului pentru a avea o imagine cât mai completă asupra vremii. De aceea, stațiile sunt amplasate în câteva puncte strategice: stația Corugea se află în hostrul Dobrogean, la o altitudine de213 m, stațiaJurilovca se află în apropierea/pe malul lacului Razim la altitudinea de 41 m, stațiile Sulina și Sf. Gheorghe se află la gurile de vărsare ale brațelor Dunării omonime, stația Tulcea se află în centrul județului, la altitudinea de 30 m, iar stația Gorgova se află pe malul stâng al bratului Sulina, aproximativ la jumătatea distanței dintre Tulcea și Sulina.
Fig. 1 – Harta modelului altitudinal și stațiile meteorologice din județul Tulcea
Fig. – Stația meteorologică Sulina (sursa:
Pentru elaborarea acestei lucrări, s-au prelucrat și analizat date brute pentru 13 parametrii meteorologici, pe o perioadă de zece ani (1971-1980). Aceste date au fost obținute din observații, măsurători și înregistrări la stațiile meteorologice Tulcea și Sulina, două stații relevante din punct de vedere al poziției lor geografice, pentru evaluarea potențialului eolian al judetului.
Parametrii meteorologici analizați in cadrul lucrării de față obținuti de la stațiile amintite, sunt temperatura medie a aerului, temperatura maximă, temperatura minimă,precipitațiile atmosferice, presiunea atmosferică, umezeala relativă, nebulozitatea totală, durata de strălucire a Soarelui, ceața, bruma, chiciura, viteza si frecvența vântului.
POZIȚIA GEOGRAFICĂ ȘI CADRUL NATURAL
Poziția geografică
Județul Tulcea se află pe teritoriul Dobrogei, situat în sud-estul țării, între Dunăre și Marea Neagră. Pe teritoriul său se află orașul Sulina, cea mai estică localitate a României.Tulcea este unul dintre județele întinse ale țării, având o suprafață de 8 430 kmp, reprezentând 3,4 % din teritoriul României. O caracteristică a județului o reprezintă faptul că este înconjurată din trei părți de apă: la vest Dunărea reprezintă granița cu județele Galați și Brăila, spre nord fluviul desparte județul de Ucraina, iar la est Tulcea are ieșire direct la Marea Neagră prin Delta Dunării. Singura graniță continentală este cea de la sud care desparte Tulcea de județul Constanța.
Fig. 2 – Harta poziției geografice a județului Tulcea în cadrul României(prelucrare în ArcGis 10.1, după Harta topografica, ediție 1990, desecretizată, scara 1:50 000, DTM)
Rețeaua hidrografică
Rețeaua hidrografică interioară a județului Tulcea este caracterizată prin pârâuri cu lungime redusă și un regim al debitelor foarte neregulat. Acestea sunt reprezentate de: Taița (47 km – cel mai lung), Telița (41 km), Slava (41 km), Ceamurlia, Topolog, Casimcea.
Unitatea geomorfologică cea mai importantă a județului dar și a țării este Delta Dunării care cuprinde cele trei brațe ale Dunării:
Chilia la Nord, cel mai lung, cu o lungime de 116 km;
Sulina în centru, cel mai scurt,având lungimea de 63 km;
Sf. Gheorghe la Sud, cu o lungime de 109 km.
Lacurile din județul Tulcea (în special din Delta Dunării) ocupă suprafețe importante, în special în lunca Dunării: Carcaliu, Jijila, Crapina în nord – vest și Rotund, Telincea, Saun, Parcheș și Somova în nord.O importanță majoră datorită suprafeței extinse o are Complexul Lagunar Razim-Sinoe. Acesta este situat în sudul Deltei ocupând o suprafață de cca. 1145 km2, din care lacurile ocupă 863 km2. În ultimele decenii complexul a fost puternic transformat de către activitățile umane, după 1970 fiind divizat în două unități: Unitatea Razim și Unitatea Sinoe.
Fig. – Laguna Razim-Sinoe (sursa: www.razim-sinoe.ro)
Unitatea Razim cuprinde lacurile Razim, Golovița, Zmeica și Babadag. Aceasta a fost transformată în rezervor de apă dulce pentru alimentarea sistemelor de irigație, prin stoparea legăturii acesteia cu marea. Lacul Razim este cel mai important, având o suprafață de 415 km2 si o adancime maximă de 3,2 m. Laguna Razim comunică cu brațul Sf. Gheorghe prin canalele Dunavăț și Dranov.
Unitatea Sinoe cuprinde lacurile Sinoe, Nuntași și Tuzla care comunică cu Marea Neagră printr-un stăvilar (construcție transversală pe cursul unei ape cu rolul de a bara sau a regla nivelul). Cel mai mare lac din această uitate, lacul Sinoe, are o suprafață de 135 km2 și o adâncime maximă de 2,2 m.
3.3. Solurile
În județul Tulcea, sunt predominante solurile de clima aridă. Factorii care influențeazăcaracterisiticile învelișului de sol sunt relieful, roca de solificare și situarea județului într-o zonă de tranziție între climatul continental al Europei de Est si climatul temperat premediteranean al Peninsulei Balcanice. Grosimea solurilor variază între 2 si 3,5 m și au un pH în general neutru cuprins între 6,5 si 7.
Pe pantele mai abrupte ale Culmii Pricopanului, în zona Tulcea și în zona Casimcea are loc fenomenul de eroziune, mai ales în zonele cu vegetatie redusă.
Solurile predominante sunt cernoziomurile, solurile aluviale, limnosolurile, gleisolurile, psamosolurile, solonceacurile, solurile bălane, histosolurile și antroposolurile.
Solurile brune podzolite se întâlnesc în zonele Niculițel, Babadag și Culmea Pricopanului, solurile freatice umede și cele halomorfe apar în jurul complexului Razelm, la sud-est de Măcin și în sectorul Dunavăț, aici întâlnindu-se și soluri nisipoase. În Delta Dunării se întâlnesc numeroase soluri hidromorfe, in curs de formare sau evoluate în timp.
În județul Tulcea, datorită climatului arid, se întâlnesc areale cu potențial ridicat de salinizare, bogate în materie organică, cu o cantitate redusă de carbonați, excepție făcând solurile din arealele brațelor fluviale. Soluri bălane formate pe depozite loessoide se întâlnesc pe grindurile Chilia și Stipoc, pe când in nordul grindului Letea și în sudul grindului Caraorman se găsesc nisipuri mobile.
Pe solurile de pădure și pe cele de stepă și antestepă se cultivă cereale, plante tehnice și furajere (porumb, grâu, orz, floarea-soarelui, soia, lucernă, etc.).
Fig. 3 – Harta solurilor din județul Tulcea (prelucrare în ArcGis 10.1, dupa Harta solurilor Romaniei, scara 1:200 000, editie 1986, ICPA)
Vegetația
Vegetația din județul Tulcea este foarte bogată și diversificată, darită condițiilor favorabile din această zonă: climat blând cu veri calde și ierni reci, precipitații reduse dar numeroase corpuri de apă și deschidere de sol sunt relieful, roca de solificare și situarea județului într-o zonă de tranziție între climatul continental al Europei de Est si climatul temperat premediteranean al Peninsulei Balcanice. Grosimea solurilor variază între 2 si 3,5 m și au un pH în general neutru cuprins între 6,5 si 7.
Pe pantele mai abrupte ale Culmii Pricopanului, în zona Tulcea și în zona Casimcea are loc fenomenul de eroziune, mai ales în zonele cu vegetatie redusă.
Solurile predominante sunt cernoziomurile, solurile aluviale, limnosolurile, gleisolurile, psamosolurile, solonceacurile, solurile bălane, histosolurile și antroposolurile.
Solurile brune podzolite se întâlnesc în zonele Niculițel, Babadag și Culmea Pricopanului, solurile freatice umede și cele halomorfe apar în jurul complexului Razelm, la sud-est de Măcin și în sectorul Dunavăț, aici întâlnindu-se și soluri nisipoase. În Delta Dunării se întâlnesc numeroase soluri hidromorfe, in curs de formare sau evoluate în timp.
În județul Tulcea, datorită climatului arid, se întâlnesc areale cu potențial ridicat de salinizare, bogate în materie organică, cu o cantitate redusă de carbonați, excepție făcând solurile din arealele brațelor fluviale. Soluri bălane formate pe depozite loessoide se întâlnesc pe grindurile Chilia și Stipoc, pe când in nordul grindului Letea și în sudul grindului Caraorman se găsesc nisipuri mobile.
Pe solurile de pădure și pe cele de stepă și antestepă se cultivă cereale, plante tehnice și furajere (porumb, grâu, orz, floarea-soarelui, soia, lucernă, etc.).
Fig. 3 – Harta solurilor din județul Tulcea (prelucrare în ArcGis 10.1, dupa Harta solurilor Romaniei, scara 1:200 000, editie 1986, ICPA)
Vegetația
Vegetația din județul Tulcea este foarte bogată și diversificată, darită condițiilor favorabile din această zonă: climat blând cu veri calde și ierni reci, precipitații reduse dar numeroase corpuri de apă și deschidere la Marea Neagră, soluri fertile, etc. Pe teritoriul județului se află Delta Dunării, Rezervație a Biosferei, un „paradis” al ecosistemelor, cu numeroase alte arii protejate. Pe teritoriul județului Tulcea, se găsesc, alături de elemente autohtone, specii balcanice, mediteraneene și specii din stepa asiatică.
Diversitatea Deltei Dunării cuprinde păduri, specii specifice stepelor, vegetație acvatică, etc. Din vegetația emersă amintim brădișul (Myriophylum verticillatum), cosorul (Ceratophyllum submersum), broscarița (Potamogeton), sârmulița (Vallisneria spiralis) și ciuma apelor (Elodea Canadensis). Dintre plantele cu frunze plutitoare, amintim nufărul alb (Nimphea alba) și nufărul galben (Nuphar luteum). Plantele de mlaștină sunt o altă categrie importantă care se găsesc pe solusile inundate sau permanent umede, cele mai reprezentative fiind stuful (Phragmites communis) și papura (Typha angustifolia și Typha latifolia).
Fig. 4 – Harta vegetației din județul Tulcea (prelucrare în ArcGis 10.1, după Harta topografică, ediție 1990, desecretizată, scara 1:50 000, DTM)
Horstul nord-dobrogean determină o etajare a vegetației. În zona de stepă solurile sunt ferile, de aceea sunt cultivate agricol, vegetatia spontană ocupând suprafețe foarte restrânse. Speciile reprezentative sunt gramineele, adaptate regiunilor uscate: păiușul (Festuca sulcata), negara (Stipa capillata) și colilia (Stipa stenophyla și Stipa joannis). Se mai întâlnește vegetație lemnoasă reprezentată de arbuști precum păducelul (Crataegus monogyna), porumbarul (Prunus spinosa) și specii caracteristice Dobrogei: păliurul (Paliusus spina-christi) și iasomie (Jasminus fructicans).
În zona de silvostepă (aflată între zona de stepă și zona pădurilor) se găsesc pajiști cu pâlcuri de arbori: stejar (Quercus pubescens), ulm (Ulmus foliacea), arțar (Acer tataricum) și elemente dobrogene: cărpiniță (Carpinus orientalis) și mojdrean (Fraxinus ornus).
Zona de pădure se întâlnește pe dealurile și colinele mai înalte din nord-vestul horstului dobrogean și este reprezentată de amestecuri de stejar (Quercus robur), tei (Tillia argentea), arțar (Acer tataricum și Acer campestris) și carpen (Carpinus betulus).
PREMISE TEORETICE
Stratul limită atmosferic
Cunoașterea caracteristicilor stratului limită atmosferic (SLA) este foarte importantă având în vedere faptul că acesta este reprezentat de partea inferioară a troposferei, adică perimetrul dintre suprafața solului și circa 1000 m altitudine, stratul în care se produc mișcarile atmosferice ce influențează aproape toate activitățile umane, dar cel mai important lucru, aici se află aerul pe care îl respirăm. În stratul limită atmosferic ce află cea mai mare parte din aerosolii și vaporii de apă din atmosferă, având astfel o influență majoră asupra fluxurilor radiative. Aici se formează fronturile atmosferice și toate fenomenele asociate acestora.
Suprafața terestră influențeză stratul limită atmosferic prin exercitarea unei forțe orizontale de frecare asupra aerului în mișcare al cărui efect este întârzierea curgerii. Acest efect este propagat în întregul strat limită atmosferic prin mecanism turbulent (Bandoc, 2004).
Grosimea stratului limită atmosferic variază de la câteva sute de metri până la câțiva kilometri, în funcție de unghiul de latitudine, altitudinea reliefului, rugozitatea solului și intensitatea vântului.
În ceea ce privește viteza vântului din interiorul stratului limită atmosferic, aceasta crește odată cu înălțimea, iar viteza de la limita superioară a stratului limită (viteza vântului de gradient) este egală cu viteza vântului din atmosfera libera, mai exact cu viteza vântului geostrofic G sau cu viteza vântului geociclostrofic Ugr (Bandoc, 2004).
În atmosfera liberă, viteza vântului este aproximativ constantă ca mărime și are direcția în lungul izobarelor (vânt geostrofic) sau tangentă la izobare (vânt geociclostrofic).
Stratul limită atmosferic se imparte în două zone, si anume: stratul de suprafață (zona din apropierea solului) care are o grosime de câțiva zeci de metri și stratul de tranziție (zona dintre stratul de suprafață și limita superioară a SLA). Stratul de suprafață este caracterizat prin manifestarea puternică a forței de frecare și a fluxului vertical de căldură, iar în stratul de tranziție, pe lângă aceste caracteristici se adaugă forțele Coriolis, care în cadrul stratului de suprafață sunt neglijabile. Parametrii caracteristici stratului limită atmosferic sunt variația verticală de viteză, gradientul vertical de temperatură și caracteristicile turbulenței atmosferice.
Profilurile de viteză medie temporală ale vântului din stratul limită atmosferic
În ceea ce privește distribuția de viteze ale vântului din zona stratului limită atmosferic dar și modul în care se dezvoltă acesta, există asemănări și deosebiri semnificative între stratul limită atmosferic și stratul limită la o placă plană. Astfel, în cazul stratului limită dezvoltat pe o placă plană, datorită forței de frecare care are efect de frânare, viteza particulelor din acest strat este redusă, grosimea stratului limită crescând astfel în lungul curgerii.În cazul stratului limită atmosferic, forța Coriolis echilibrează doar parțial forța datorată gradientului orizontal de presiune, acest lucru ducând la o reenergizare a fluidului care duce la contracararea îngroșării stratului limită atmosferic, așadar, acesta își menține grosimea constantă în lungul mișcării (deasupra unei regiuni orizontale cu rugozitate uniformă).
De asemenea, la stratul limită pentru placa plană mișcarea este considerată unidimensională (nemanifestându-se forțele deviatoare Coriolis), pe când la stratul limită atmosferic distribuția de viteză urmărește spirala lui Ekman. Cu toate acestea, se admite că, în cele mai multe cazuri, mișcarea este unidimensională și uniformă pentru o anumită regiune cu rugozitate constantă. (Bandoc, 2004).
CARACTERISTICILE CLIMATICE ȘI DE RELIEF ALE JUDEȚULUI TULCEA
Atmosfera
5.1.1.Temperatura aerului
Temperatura aerului este unul dintre cei mai importanți parametri ai stării aerului și este caracterizată prin variabilitate mare în timp și spațiu. În general, temperatura aerului scade odată cu creșterea înălțimii și prezintă variații temporare periodice (diurne și anuale) și neperiodice (de la un an la altul), dar și variații teritoriale.Aceasta depinde de cantitatea de radiație solară care este influențată de mai mulți factori precum nebulozitatea, coordonatele geografice (latitudine si longitudine), relieful (prin altitudine, fragmentare, tipul de rocă, etc.), vegetația, vânturile, distanța față de mare/ocean, etc.
Climatul județului Tulcea este temperat continental, cu nuanțe de ariditate caracterizat prin veri călduroase și ierni reci, uneori cu viscole și cu un regim al precipitațiilor redus. Jumătatea vestică a județului are un caracter mai arid, în schimb, partea estică este caracterizată de veri mai răcoroase datorită brizelor marine care atenuează temperaturile și ierni mai blânde.
Pentru determinarea temperaturii aerului, s-au folosit si prelucrat date de la stațiile Tulcea și Sulina, pentru o perioadă de 10 ani, din intervalul 1971-1980. Înainte de a analiza rezultatele obținute, trebuie avut în vedere altitudinea la care se află cele doua stații, cât și poziția lor în cadrul județului. Astfel, stația de la Tulcea este poziționată în centrul judetului, la altitudinea de 30 m, iar Sulina se află la o altitudine de doar 4 m, este punctul cel mai estic atât al județului, cât și al țării și este influențată direct de Marea Neagră.
5.1.1.1. Temperatura medie anuală a aerului
În arealul de studiu, nu s-au evidențiat diferențe mari de temperatură între cele două stații analizate. Temperatura aerului din județul Tulcea este influențată de o serie de factori locali precum altitudinea (max. 467 m în Vf. Țuțuiatu/Greci, min 0 m la nivelul Mării Negre), vecinătatea cu Marea Neagră, gradul de acoperire cu vegetație, dispunerea formelor de relief, expoziția față de Soare, la care se adaugă influența antropică: poluarea din surse industriale, menajere, etc, arderea combustibililor fosili, structura generală a suprafețelor urbane, etc. Toți acești factori duc la o distribuție neuniformă a temperaturii aerului pe suprafața județului, deși diferențele sunt minore (Tabelul 1).
Tabelul 1 – Temperatura medie anuală, la stațiile Tulcea și Sulina, în peroada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Fig. 1 – Regimul anual al temperaturii medii a aerului, la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare din Tabelul 1)
Analizând Figura 1, se observă că variațiile anuale ale temperaturii aerului la cele două stații sunt foarte mici față de mediile multianuale, și anume 11.4 ºC la Tulcea, respectiv 11.2 ºC la Sulina. Cea mai mare medie anuală din intervalul analizat s-a înregistrat la Tulcea în anul 1978 (12.6ºC), iar la Sulina, în anul 1975 (12.3ºC). Cea mai mică temperatură medie anuală a aerului s-a înregistrat în anul 1976 pentru Tulcea (10.2ºC) și în anii 1976 și 1980 pentru Sulina (10.6ºC).
Aceste variații ale temperaturii medii anuale sunt datorate circulației generale a maselor de aer și fenomenelor meteorologice geterate de acestea în fiecare an.
Fig. 4 – Harta temperaturii medii anuale alea aerului în județul Tulcea (prelucrare în ArcGis 10.1, sursa: www.worldclim.org, date statistice 1950-2000)
Din Figura 4 se poate observa distribuția spațială a temperaturii medii anuale din județul Tulcea. Astfel, se constată că în Delta Dunării, unde altitudinea tinde spre 0 m, temperaturile dominante se află în intervalul 11.2-11.7 ºC, iar în jumătatea vestică și centrul județului, unde altitudinile variază intre 30 m la Tulcea și 267 m în Vârful Țuțuiatu/Greci, temperaturile sunt cuprinse între 9.1-9.8 ºC pe culmile mai înalte și 10.7-11.2ºC în zonele joase. Așadar, se constată că temperaturile scad odată cu înălțimea, dar și de la est la vest, odată cu îndepărtarea de mare. Suprapunând această hartă peste harta vegetației din Capitolul 3.3. (Fig. 4), se remarcă faptul că cele mai scăzute temperaturi se găsesc în etajul pădurilor de foioase, știindu-se că în pădure radiația solară pătrunde mai puțin, astfel temperaturile fiind mai scăzute decât în câmpul deschis învecinat.
5.1.1.2. Temperatura medie lunară multianuală
În urma analizei și interpretării datelor referitoare la temperatura medie lunară de la cele două stații din intervalul amintit(Tabelul 2 și Graficul 2), s-au reliefat câteva concluzii care vor fi prezentate în cele ce urmează. Astfel, la stația Tulcea, cea mai mare medie lunară se înregistrează în luna iulie, respectiv 21.8ºC, iar la stația Sulina, cea mai mare temperatură medie lunară se înregistrează în aceeași lună și este de 21.6 ºC. Temperatura medie lunară minimă se înregistrează la ambele stații în luna ianuarie, la stația Tulcea având o valoare negativă (-0.9ºC), pe când la stația Sulina, valoarea este putin peste 0ºC (0.5ºC).
Tabelul 2 – Temperatura medie lunară multianuală, la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Fig. 2 – Variația temperaturii medii lunare multianuale, la stațiile Tulceași Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după ANM)
Din graficul de mai sus (Fig. 2) se observă că, la ambele stații, temperatura aerului crește din luna ianuarie până în luna iulie, apoi începe să scadă până la sfârșitul anului. Acest lucru se datorează, în special, intensității radiației solare mai mare în sezonul cald și a nebulozității scăzute, după cum se va arăta și în capitolele ce urmează.
Tabelul 3 – Temperaturi medii anotimpuale și semstriale la stația Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Fig. 3 – Distribuția temeperaturii medii semestriale la stația Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după ANM)
Din tabelul 3 și Figura 3 se poate observa o diferență mare de temperatură între semestrul cald și semestrul rece (o amplitudine termică de 12.8ºC), fapt ce relevă clima temperată a județului. Se mai remarcă valoarea pozitivă a mediei semestrului rece de la Sulina, acest lucru fiind datorat poziției stației pe litoralul Mării Negre, care atenuează temperaturile.
5.1.2. Precipitațiile atmosferice
Precipitațiile atmosfericese formează prin condesarea și sublimarea vaporilor de apă ce cad din sistemele noroase, ajungând pe suprafața terestră (Tișcovschi A., Diaconu D., 2004). Ele pot fi sub formă lichidă (ploaie, burniță, măzăriche), solidă(ninsoare, grindină) sau mixtă (lapoviță).Acestea sunt caracterizate prin discontinuitate și variație mare în timp și spațiu.
Cunoașterea acestui parametru este important pentru sectorul agricol, dar și pentru realizarea unor construcții hidrotehnice, transporturi, turism, construcții tehnico-edilitare, etc.
Pentru analiza precipitațiilor atmosferice din arealul studiat, s-a folosit un șir de date lunare pe o perioadă de 10 ani (1971-1980), de la stațiile Tulcea și Sulina. Rezultatele obținute vor fi prezentate în cele ce urmează.
5.1.2.1. Precipitațiile atmosferice medii anuale
În urma analizei datelor obținute de la cele două stații, se constată că, în intervalul analizat, cantitatea medie de precipitații a fost destul de redusă, media multianuală fiind de 417.5 mm la Tulcea și 312.4 mm la Sulina. Luând în considerare media anuală a celor 10 ani analizați la cele două stații (Tabelul 4, Figura 4), se poate observa că la Sulina cade o cantitate mairedusă de precipitații, fiind cunoscut faptul că aici cad cele mai reduse cantități de precipitații din România.
Tabelul 4 – Precipitațiile medii anuale, la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Cea mai mare cantitate medie anuală de precipitații s-a înregistrat în anul 1972 pentru Sulina (406 mm) și în anul 1980 pentru Tulcea (538 mm). Cei mai secetoși ani din intervalul 1971-1980 se pare că au fost 1973 pentru Tulcea (323.5 mm) și 1974 pentru Sulina (227.2 mm).
Fig. 4 – Variația precipitațiilor medii anuale la stațiile Tulcea și Sulina în perioada 1971-1980 (prelucrare după ANM)
Fig. 5 – Harta precipitațiilor medii anuale în județul Tulcea(prelucrare în ArcGis 10.1, sursa: www.worldclim.org, date statistice 1950-2000)
Pe harta de mai sus (Fig. 5) se poate observa distribuția spațială a cantității medii anuale a precipitațiilor atmosferice în arealul studiat. Astfel, se constată că cele mai mici cantități de precipitații, respectiv 300-350 mm/an, se înregistrează în lungul litoralului, unde se află și stația din orașul Sulina. Pe măsură ce se înaintează spre vest, cantitatea de precipitații incepe sa crească, pe măsura îndepărtării de Marea Neagră și de Delta Dunării a cărei suprafață activă exercită o influență asupra acestui parametru, astfel următorul interval de precipitații de 350-400 mm/an se regăsește la vest de primul interval, pe o fâșie aproape paralelă, până în dreptul lagunei Razelm. Următorul interval, 400-450 mm/an, cuprinde centrul judeului, inclusiv municipiul Tulcea și o porțiune restrânsă din vestul județului, în lungul graniței cu Balta Mare a Brăilei. Intervalul 450-500 mm/an se extinde în zonele mai înalte din horstul dobrogean, iar ultimul interval, 500-550 mm/an se regăsește în zona cea mai înaltă a județului, respectiv în Munții Măcin și izolat, pe porțiuni foarte restrânse din alte zone înalte.
5.1.2.2. Precipitații atmosferice medii lunare
Din analiza cantităților de precipitații medii lunare multianuale rezultă că maximul de precipitații se produce în luna iunie pentru stația Tulcea (53.5 mm) datorită intensificării convecției termice dar și datorită activității frontului polar și în luna august pentru Sulina (41 mm). Lunile deficitare pluviometric la Tulcea sunt lunile de sfârșit de toamnă (când predomină un regim anticiclonic iar temperaturile sunt în scădere, reducând rolul convecției termice în producerea precipitațiilor) și lunile de iarnă când deși activitatea ciclonică este intensă, temperaturile în scădere reduc cantitatea de precipitații. La Sulina se menține acest interval, prelungindu-se însă și la începutul primăverii (în luna martie). Minimul pluviometric este de 18.7 mm la Tulcea în luna ianuarie și de 14.1 mm la Sulina în luna octombrie (Fig. 6).
Tabelul 5 – Precipitațiile medii lunare multianuale, la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Se poate observa că aportul cel mai mare al cantității de precipitații la Tulcea se înregistrează în lunile mai (datorită intensificării convecției termice și datorită pătrunderii pe teritoriu României a unei mase de aer umed, de origine oceanică, dezvoltată la baza dorsalei anticiclonului Azoric), iunie, iulie și august datorită convecției termice intense. La Sulina, un aport al catității de precipitații peste media lunară multianuală se înregistrează în special în intervalul iunie-septembrie.
Fig. 6 – Variația precipitațiilor medii lunare la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM )
În concluzie, se poate sintetiza că cea mai mare cantitate de precipitații se înregistrează în anotimpul de vară -34.6 %, urmat de primăvară cu 27.2 %, toamnă cu 22.9 % iar cele mai mici cantități se înregistrează iarna, respectiv 15.3 % (Fig. 7). În mod normal, în țara noastră, primăvara este anotimpul cel mai ploios. Însă, în județul Tulcea cantitatea de precipitații este mai mare vara datorită activității anticiclonului Azoric care formează deasupra Europei în această perioadă dorsale care ajung pînă în Peninsula Balcanică, ducând la apariția precipitațiilor și scăderea ușoară a temperaturii.
Fig.7 – Repartiția anotimpuală a cantităților de precipitații medii lunare la stația Tulcea, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
5.1.3. Presiunea atmosferică
Presiunea atmosferică reprezintă unul dintre cei mai importanți parametrii în meteorologie deoarece cunoașterea acesteia permite explicarea circulației generale și locale a atmosferei dar și anumite procese meteorologice cum sunt schimbul gazos între atmosferă și sol, evaporația și evapotranspirația.Acest parametru are o importanță majoră în studiul de față deoarece vântul, elementul principal al lucrării, este dat de diferența de presiune pe orizontală.
Presiunea atmosferică se definește ca forța exercitată de aerul atmosferic pe unitatea de suprafață. “Presiunea medie a aerului exercitată pe o suprafață de 1 cm2, însituația temperaturii aerului egală cu 0ºC, la latitudinea de 45º șinivelul 0 al mării este egală cu presiunea exercitată de o coloană demercur (Hg) înaltă de 760 mm cu secțiunea de 1 cm2.Această valoare
este considerată presiunea atmosferică normală și este egală cu 1033,3
gr,f/cmp”(Povară R., 2006).Aceasta se măsoară cu barometrul (cu mercur, aneroide, altimetre) și se înregistrează cu barograful, în meteorologie având ca unitate de măsură milibarul (mb), hectopascalul (hPa) sau milimetrul coloană de mercur (mmHg). În sistemul internațional, se utilizează hectopascalul (hPa).
Variația spațială și temporară a presiunii atmosferice este datorată de încălzirea inegală a suprafeței terestre, de deplasarea diferitelor mase de aer în cadrul circulației generale a atmosferei, dar și de cauze locale.
5.1.3.1. Presiunea atmosferică medie anuală
Pentru determinarea acestui parametru s-au folosit date de la stațiile Tulcea și Sulina, pe o perioada de 10 ani (1971-1980).
La o primă analiză a Tabelului 1 și a Graficului ce rezultă din el (Fig. 8), se constată că media multianuală este aceeași pentru ambele stații, și anume 1015.9 hPa, iar valorile anuale oscilează foarte puțin față de această medie.
Tabelul 1 –Presiunea atmosfercă medie anuală(hPa), la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Valoarea cea mai mare a presiunii atmosferice medii anuale s-a înregistrat în anul 1972 atât la Tulcea, cât și la Sulina, având valorile de 1017.6 hPa la prima stație și 1017.5 hPa la cea de-a doua. La polul opus se află anul 1980 cu doar 1015.0 hPa la Tulcea și 1015.1 hPa la Sulina.
Fig. 8–Presiunea atmosferică medie anuală, la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Tabelul 2 – Variația presiunii atmosfericemedii lunare, la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Având în vedere variația presiunii atmosferice medii lunare la stațiile analizate(Tabelul 2, Fig. 9), se constată că valorile cele mai mari sunt în sezonul rece și valorile cele mai mici, în sezonul cald. Astfel, valoarea maximă a presiunii atmosferice se produce în luna ianuarie și anume 1020.2 hPa la Tulcea, respectiv 1020.0 hPa la Sulina. La polul opus, valoarea cea mai mică a presiunii atmosferice medii lunare s-a înregistrat în luna iulie cu valoarea comună de 1011.5 hPa.
Valorile mari ale presiunii atmosferice din lunile reci ale anului sunt datorate regimului ciclonic (presiune scăzută) ce se instalează în acestă perioadă pe teritoriul țării, iar valorile scăzute din lunile de vară se datorează instalării regimului anticiclionic (presiune ridicată) caracteristic acestei perioade.
Fig. 9 –Presiunea atmosferică medie lunară, la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
5.1.4. Umezeala aerului
Acest parametru este definit prin gradul de saturație al aerului cu vapori de apă și se exprimă prin raportul procentual dintre tensiunea reală și tensiunea maximă a vaporilor de apă la temperatura aerului din momentul observației (Clima României, 2008).
Umezeala aerului are o importanță majoră din punct de vedere meteorologic și bioclimatic. Din punct de vedere meteorologic, vaporii de apă sunt cei care influențează bilanțul radiativ-caloric prin absorbția radiațiillor de undă lungă. Tot aceștia sunt cei care generează norii, ceața și precipitațiile solide și lichide, prin condensare (Tișcovschi A, DiaconuD., 2004).
5.1.4.1. Umezeala relativă medie anuală
Media multianuală a umezelii relative a aerului la cele două stații analizate este de 78.5 % la Tulcea, respectiv 85.1 % la Sulina(Tabelul 6). Diferența mediilor de la cele două stații este evidentă, la Sulina umezeala relativă medie anuală având valori mai mari pe pe tot intervalul analizat (1971-1980) datorită poziționării sale geografice pe litoralul Mării Negre, aerul din zonă încărcându-se cu vapori de apă permanent din mare.
Tabelul 6 – Umezeala relativă medie anuală (%) la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Analizând Fig. 10 care redă valorile umezelii relative medii anuale la cele două stații, Tulcea și Sulina, se poate concluziona că umezeala relativă din judetul Tulcea cuprinde valori aproximative de 70-80 %. Cea mai mică valoare medie anuală a umezelii relative pentru stația Tulcea este de 75.5 % în primul an al intervalului analizat – 1971, iar pentru Sulina cea mai mică valoare este 83.2 %, în același an. Cele mai mari valori medii anuale ale umezelii relative s-au înregistrat în ultimul an al intervalului analizat – 1980 și anume 82.9 %, iar pentru stația Sulina valoarea maximă este de 86.7 % în anul 1977. Astfel, se constată o tendință evidentă de creștere a valorilor umezelii relative în ultimii ani.
Fig. 10 –Evoluția umezelii relative medii anuale în raport cu media multianuală la stațiile Tulcea și Sulina (prelucrare după arhiva ANM)
5.1.4.2. Umezeala relativă medie lunară multianuală
În ceea ce privește media lunară multianuală a umezelii relative la stațiile Tulcea și Sulina, se constată o diferență semnificativă între valorile înregistrate la cele două stații în favoarea celei de a doua, în timpul verii diferențele fiind de aproximativ 10 % (Tabelul 7).
Cele mai mari valori ale umezelii relative se înregistrează în sezonul rece la ambele stații datorită dependenței acesteia de temperatură, fiind invers proporțională cu aceasta. Astfel, valoarea cea mai mare a mediei lunare a umezelii relative se înregistrează în luna decembrie pentru Tulcea (85.1 %) și în luna ianuarie pentru Sulina (89.3 %). Cele mai mici valori ale mediei lunare ale umezeleii relative se înregistrează vara, când temperatura aerului este ridicată, acestea fiind de 69.4 % în luna iunie pentru Tulcea și 79.8 %, în aceeași lună, pentru Sulina.
Tabelul 7 – Umezeala relativă medie lunară, la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucare după arhiva ANM)
În Figura 11, se remarcă faptul că pe parcursul întregului an, valorile medii lunare ale umezelii relative sunt mai ridicate la Sulina, fapt datorat influenței directe a Mării Negre asupra acesteia. O altă concluzie evidentă este aceea că la ambele stații, valorile parametrului analizat sunt mai mari în sezonul rece ca urmare a frecvenței advecțiilor de aer rece din estul Europei care pe timpul nopții este supus răcirilor radiative ducâ la creșterea valorilor umezelii relative.Astfel, valoarea maximă la stația Sulina se înregistrează în luna ianuarie având valoarea de 89.3 %, iar la stația Tulcea, valoarea maximă este de 85.1 % în luna decembrie. Minima umezelii relative medii lunare se înregistrează în luna iunie la ambele stații, având valori de 79.8 % la Sulina și 69.4 % la Tulcea.Atât valorile minime cât și cele maxime sunt datorate relației de proporționalitate inversă dintre temperatura aerului și umezeala relativă a acestuia.
Fig. 11 –Evoluția umezelii relative medii lunare multianuale, la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-198 (prelucrare după arhiva ANM)
O diferență majoră între valorile înregistrate la cele două stații (8-10 %), în favoarea stației de la Sulina, se remarcă din luna mai și până în luna august, adică în sezonul cald. Valorile mai mari ale umezelii relative în acest interval la stația Sulina sunt datorate aportului de vapori de apă dinspre Marea Neagră spre uscatul deltaic.
5.1.5. Nebulozitatea
Nebulozitatea atmosferică reprezintă gradul de acoperire cu nori al bolții cerești. “Norii reprezintă produsele primare ale ale condensării sau sublimării vaporilor de apă din atmosfera liberă, alcătuind, ca și ceața, un sistem vizibil din particule minuscule de apă sau din cristale fine de gheață aflate în suspensie.” (Tișchovschi A., Diaconu D., 2004). Aceștie se împart în nori inferiori, mijlocii și superiori, primele două categorii reprezentând nebulozitatea parțială, iar toate cele trei categorii dau nebulozitatea toală, parametru analizat în acest capitol.
Atât gradul de acoperire, cât și genul și specia norilor depind de evoluția maselor de aer și a frontuilor atmosferice aferente dar și de caracteristicile suprafaței subiacente – relief, suprafețe mari de apă, etc. (Clima României, 2008).
Importanța nebulozității este datorată, în special, rolului său în formarea precipitațiilor și a celorlalte fenomene meteorologice, cât și rolului său de a împiedica pătrunderea radiațiilor solare, reducând astfel, durata de strălucire a Soarelui.
5.1.5.1. Nebulozitatea medie anuală
În ceea ce privește regimul nebulozității medii anuale în spațiul analizat, în intervalul 1971-1980 (Tabelul 8, Fig. 7), se constată că maxima la stația Tulcea se produce în anii 1976 și 1979 atingând valoarea de 5.9 zecimi, urmate de anii 1972 și 1980 cu valori de doar 0.1 zecimi mai mici. Acest lucru se poate asocia cu valorile mari ale precipitațiilor medii anuale (400-500 mm/an) din ani respectivi (Cap 4.1.2.1., Fig.4). La stația Sulina, valorile nebulozitătii medii anuale sunt cele mai mici atât din județ, cât și din țară. Astfel valoarea cea mai mare se înregistrează în anul 1980 și este de 5.6 zecimi, urmată de anii 1976 și 1979 cu 5.5 zecimi. De asemenea, aceste valori sunt asociate cu valorile ceva mai ridicate ale precipitațiilor medii din anii aminti(330-400 mm/an). Valorile minime ale nebulozitătii anuale se înregistrează în anul 1973 pentru ambele stații și reprezintă valorile de 5.1 zecimi pentru Tulcea și 5.0 zecimi pentru Sulina. La stația din urmă, aceeași valoare minimă se mai înregistrează și în anul 1971.
Tabelul 8 – Regimul anual al nebulozității (zecimi), la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Fig. 7 – Regimul anual al nebuloziății,la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare din arhiva ANM)
5.1.5.2. Regimul lunar al nebulozității
În ceea ce privește regimul lunar al nebulozității analizat la cele două stații avute în vedere(Tabelul 8, Fig. 8), se constată că valoarea maximă se înregistrează în luna februarie pentru ambele stații, diferența fiind de doar 0.1 zecimi: 7.6 zecimi pentru Tulcea, respectiv 7.5 pentru Sulina. Din luna februarie, nebulozitatea începe să scadă până în luna august când se înregistrează minima pentru ambele stații, și anume 3.7 zecimi pentru Tulcea, respectiv 3.1 zecimi pentru Sulina. După această lună, nebulozitatea începe să crească până la valoarea maximă din luna februarie. Valori ridicate se mai înregistrează și în lunile decembrie și ianuarie, și anume 6.9 zecimi la Tulcea și 6.8, respectiv 7.1 zecimi la Sulina.
Tabelul 8 – Regimul lunar al nebulozității (zecimi) la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Valorile ridicate ale nebulozității din lunile de iarnă sunt datorate invaziilor maselor de aer reci din est și nord, fenomenelor de inversiune termică și norilor stratiformi formați în aceste condiții. Pe de altă parte, valorile scăzute ale nebulozității din lunile de vară sunt cauzate de persistența unui regim anticiclonic în această perioada la nivelul întregii țări caracterizat prin pătrunderea unei mase de aer calde și uscate de oricine continental-tropicală, care duce la valori scăzute implicit ale umezelii relative, iar temperaturile ridicate .împiedică dezvoltarea proceselor de convecție.
Fig. 8 – Regimul nebulozității medii lunare (zecimi), la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Tabelul – Frecvența lunară a zilelor cu cer senin, cer noros și cer acoperit la stația Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Fig. 9 – Frecvența lunară(%) a zilelor cu cer senin, cer noros si cer acoperit la stația Sulina, în perioada 1071-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
5.1.6. Durata de strălucire a Soarelui
Durata de strălucire a Soarelui reprezintă intervalul de timp exprimat în ore și zecimi de ore în care Soarele a strălucit pe bolta cerească. Se mai numește și durata astronomică sau durata posibilă de strălucire a Soarelui. Aceasta are o importanță majoră între parametrii climatici datorită valorii sale aplicative în agricultură, balneologie, turism, etc.
Distributia spațială și temporară a acestui parametru are în vedere 3 elemente: factorul astronomic, relația Pământ-Soare, care are ca efect o creștere a duratei de strălucire a Soarelui până la solstițiul de vară, urmată apoi de o scădere treptată până la solstițiul de iarnă, regimul nebulozității, care duce la micșorarea duratei de strălucire a Soarelui și tipul norilor – norii mijlocii și superiori permit trecerea unei cantități mai mari de radiații solare, ca când norii inveriori pot reduce durata de strălucire a Soarelui chiar până la zero (Clima României, 2008).
5.1.6.1. Regimul anual al duratei de strălucire a Soarelui
În urma analizei regimului duratei de strălucire a Soarelui la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada de referință, se constată că valoarea maximă s-a înregistrat în anul 1973 pentru stația Tulcea cu 2285.1 ore, iar pentru stația Sulina s-a înregistrat în anul 1971 cu valoarea de 2156.6 ore (Tabelul 9). Durata mare a strălucirii Soarelui din acești ani poate fo corelată cu nebulozitatea redusă rezultată din Fig. 7 din capitolul anterior.
Tabelul 9 – Durata medie anuală de strălucire a Soarelui la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Cea mai mică durată de strălucire a Soarelui se înregistrează pentru ambele stații în anul 1976 și cuprinde valori de 1943.4 ore pentru Tulcea și 1929.2 pentru Sulina, fată de valorile medii care sunt de 2108.2 ore la Tulcea și 2017.6 la Sulina. Acest lucru poate fi pus pe seama valorilor ridicate ale nebulozității totale din acel an rezultate din capitolul anterior (Cap 4.1.5.1., Fig. 7). În figura de mai jos se mai constată o scădere a duratei de strălucire a Soarelui de la începutul intervalului analiat până la finele acestuia (1971-1980) care poate fi corelată cu o creștere a nebulozității în același interval.
Fig. 9 – Durata medie anuală de strălucire a Soarelui la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
5.1.6.2. Regimul lunar multianual al duratei de strălucire a Soarelui
Analizând Tabelul și Figura de mai jos, se constată că cea mai mare durată de trălucire a Soarelui se regăsește în lunile de vară datorită unui regim scăzut al nebulozității dar și a duratei mai mari a zilei astronomice și a solstițiului de vară. Maxima se înregistrează în luna iulie pentru ambele stații și însumează valori de 292.6 ore la Tulcea și 298.7 ore la Sulina.
Tabelul 10 – Durata medie lunară multianuală de strălucire a Soarelui la stația Sulina (prelucrare după arhiva ANM)
Valorile minime ale parametrului anaizat se înregistrează în luna decembrie la ambele stații având valori de 70.7 ore la Tulcea și 63.8 ore la Sulina. Valori scăzute se mai înregistrează și in celelalte luni ale sezonului de iarnă, iar aceste valori sunt puse pe seama nebulozității ridicate din această perioadă dar și a solstițiului de iarnă.
Fig – Durata medie lunară multianuală de strălucire a Soarelui la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
5.1.7. Ceața
Ceața reprezintă fenomenul meteorologic care se formează prin condensarea sau sublimarea vaporilor de apă din atmosferă (din apropierea solului) sub forma picăturilor de apă sau a cristalelor fine de gheață. Se poate vorbi de ceață atunci când vizibilitatea orizontală este redusă sub 1 km. Se mai poate deosebi aerul cețos care este format doar din picături fine de apă și reduce vizibilitatea orizontală între 1 și 10 km.
Pentru a se forma ceața, sunt necesare anumite condiții precum temperaturi scăzute (aflate între -5 și +5ºC), calm atmosferic sau vânt slab (1-3 m/s) și o umiditate relativă a aerului ridicată.
Tabelul –Numărul mediu anual de zile cu ceață la stația Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
În urma prelucrării și analizei datelor referitoare la numărul anual de zile cu ceață de la stația Sulina, pentru intervalul de referință (Fig….)se constată că cel mai mare număr de zile cu ceață s-a înregistrat în anul 1978 (50 zile), iar cel mai mic număr de zile cu ceață s-a înregistrat în anul 1975 (27 zile), față de media multianuală care este de 39.6 zile (Tabelul…).
Fig. –Numărul mediu anual de zile cu ceață, la stația Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Deși numărul mediu de zile cu ceață prezintă fluctuații de la un an la altul, se constată o tendință de ușoară creștere a acestuia. Dacă împărtim perioada analizată în 2 intervale egale (1971-1975 și 1976-1980), se constată o medie de 33.6 zile cu ceață în primul interval și 45.6 zile cu ceață în cel de-al doilea interval, fapt ce demonstrează tendința de creștere.
Tabelul –Numărul mediu lunar de zile cu ceață, la stația Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
În ceea ce privește numărul mediu lunar de zile cu ceață (Fig…), se poate observa că acesta este ridicat în intervalul noiembrie-aprilie, in februarie producându-se maxima de 6.2 zile datoriă temperaturilor scăzute și a umezelii relative ridicate a aerului din aceasă perioadă și scăzut în intervalul mai-octombrie, minima fiind de 0.1 zile in luna iunie datorită unei umezeli relative scăzute și a temperaturilor ridicate care favorizează evapotranspirația.
Fig. – Numărul mediu lunar de zile cu ceață, la stația Sulina,în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
5.1.8. Fenomene atmosferice
5.1.8.1. Bruma
Este fenomenul meterologic ce constă în depunerea unor cristsale fine de gheață sub formă de pene, ace, solzi pe suprafața solului sau a obiectelor de pe sol care sunt suficient de reci pentru a permite condensarea vaporilor de apă.
Pentru producerea brumei este necesar ca aerul să fie saturat în vapori de apă și să condenseze la temperaturi de -2…-3ºC, cerul să fie senin, umezeala aerului peste 80%, iar viteza vântului să nu fie mai mare de 2 m/s. Deci aceasta se produce pe fondul unui regim anticiclonic, în special primăvara, toamna și iarna, în anotimpurile de tranziție fiind periculoasă pentru agricultură, pomicultură și viticultură. Vara, datorită creșterii temperaturii aerului, acest fenomen nu se mai poate produce.
Tabelul – Frecvența medie lunară multianuală a zilelor cu brumă la stația Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Analizând tabelul de mai sus, se observă că, la Sulina, intervalele lunare în care se produce bruma sunt ianuarie-martie și octombrie-decembrie, maxima producându-se în luna ianuarie cu 6.6 zile. Din aprilie și până .în luna septembrie, nu se produce bruma datorită datorită condițiilor nefavorabile acesteia.
5.1.8.2. Chiciura
Aceasta reprezintă o depunere sub forma unui strat fin de gheață, rezultată prin sublimarea ceței, iarna. Chiciura se depune pe ramurile copacilor sau pe cablurile electrice ingreunându-le, putând duce chiar la ruperea acestora, cauzând probleme grave.
Din tabelul de mai jos rezultă că, la Sulina, fenomenul de chiciură se produce foarte rar, și anume 0.2 zile în luna martie, 0.1 zile în septembrie și 0.6 zile în decembrie.
Tabelul – Frecvența medie lunară multianuală a zilelor cu chiciură la stația Sulina, în intervalul 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Relieful
Relieful județului Tulcea este caracterizat prin două unități fizico-geografice distincte: una mai înaltă în jumătatea vestică și una mai joasă în jumătatea estică. Unitatea mai înaltă este reprezentată de unități de orogen vechi, hercinic/kimmeric (cel mai vechi relief de pe teritoriul României), respectiv trei mari subunități dispuse paralel care ocupa aproximativ 32% din teritoriul județului: subunitatea nordica-Munții Măcin (cei mai vechi munți din țară), munți tociți, cu altitudinea maximă de 467 m în Vf. Țuțuiatu/Greci, Podișul Niculițel și Dealurile Tulcei; subunitatea centrală este reprezentată de Podișul Babadag, iar subunitatea sudică este reprezentată de compartimentul nordic al Podișului Casimcea (parte integrată a Podișului Dobrogei Centrale). Unitatea joasă de relief (62 % din suprafața județului) este alcătuită din Delta Dunării (cea mai nouă unitate de relief a țării, aflată în continuă evoluție), lunca Dunării și câmpia aluvială din preajma lacului Razim.
În ceea ce privește energia reliefului în județul Tulcea, aceasta este foarte mică, variind între 0 m la nivelul Mării Negre (Sfântu Gheorghe) și 467 m în vârful Țuțuiatu. Altitudinea medie este de 300-400 m. O importantă linie de falie se remarcă în Podișul Babadag, între Peceneaga (la nord-vest) și Camena (la sud-est), separând Podișul Dobrogei de Nord de Podișul Dobrogei Centrale.
Fig. – Harta unităților de relief din județul Tulcea (prelucrare în ArcGis 10.1, sursa date: www.geospatial.org)
FACTORII CARE INFLUENȚEAZĂ CARACTERISTICILE VÂNTULUI ȘI DETERMINĂ POTENȚIALUL EOLIAN
Circulația generală a atmosferei deasupra Europei
Deasupra Europei, circulația generală a atmosferei este reprezentată prin cinci centri barici principali: Anticiclonii Arctic (Scandinav), Azoric și Asiatic, Depresiunile Islandeză și Mediteraneană.
Anticiclonul Arctic/Scandinav este unul permanent și este mai intens iarna determinând temperaturi foarte scăzute în toată Europa, dar o frecvență mai mare o are vara. În sezoanele de tranziție are influențe asupra Bazinului Mediteranean provocând răciri puternice și bruște ale aerului din această zonă, iar în Romăânia este responsabil pentru producerea înghețurilor și brumelor târzii de primăvară și toamnă.
Anticiclonul Azoricse formează în regiunea Insulelor Azore, este un ciclon cvasipemanent, este mai intens vara, atunci când acesta se extinde spre nord, aparținând brâului tropical. Acesta se extinde uneori până aproape de nordul Oceanului Atlantic. Iarna, maximul baric se unește frecvent cu Anticiclonul Asiatic sau Siberian traversând Europa de la est către vest, sub forma unui brâu anticiclonal.
Iarna, în regiunea țării noastre, Anticiclonul Azoric aduce mase de aer oceanic, determinând un timp relativ călduros cu caracter maritim. Vara acesta formează, în regiunea Europei, dorsale sau centre secundare, ajungând în Peninsula Balcanică unde determină perioade de timp mai umede și mai răcoroase. Anticiclonului are o activitate mai intensă vara, când valoarea presiunea atmosferică poate atinge în mod excepțional valoarea de 1040 mb, iar valoarea procentuală a activității sale în nord-vestul bazinului Mării Negre este de 61 %, în timpul iernii fiind de doar 36 % pe perioada 1962-200 (Brașoveanu, M., 2001).
Anticiclonul Siberian/Asiaticreprezintă cea mai extinsă formațiune barică de pe Glob, ajungând până la cca. 30 mil. km2. (Clima României, 2006). Acesta se formează iarna, pe teritoriul Asiei și cuprinde jumătatea nordică a continentului asiatic, dar și Rusia Europeană, ca urmare a râcirii excesive a suprafețelor acoperite cu zăpadă. Acest maxim baric are un caracter semipermanent, are origine termică, este foarte intens, atingând în centrul său, la suprafața solului, presiuni de 1065-1070 mb. Pe timpul verii, acesta dispare. Ecaterina Bordei-Ion (1983) separă un maxim barometric numit Anticiclonul Est-European de iarnă, prezent uneori și în Câmpia Siberiei de Vest, de Marele Anticiclon Siberian de iarnă, situat în Asia Centrală.
Pe teritoriul Europei, Aticiclonul siberian pătrunde sub forma unui nucleu secundar sau a unei dorsale, cel mai frecvent în intervalul septembrie-martie. Acesta exercită o influență accentuată asupra nord-vestului bazinului Mării Negre. Se remarcă faptul că în sudul Dobrogei apar anomalii generate de influențele curentului atlantic, și nu datorate influenței unirii Anticiclonului Siberian cu cel Azoric, ci sunt produse de divergența vântului predominant (Beșleagă, N., 1972).
Ciclonul Islandezsau Depresiunea Islandeză se formează în zona dintre Groenlanda, Islanda și nordul Oceanului Atlantic, pe frontul polar, și acționează în corelație cu Anticiclonul Azoric. Este un ciclon cvasipermanent, formându-se tot timpul anului dar neavând o frecvență zilnică. Iarna se deplasează spre est și sud-est, instalându-se peste Marea Albă, nordul Arhipelagului Britanic și nordul Peninsulei Scandinave, iar în sezonul cald, acesta se retrage spre nord-vest, instalându-se deasupra Groenlandei. Acest ciclon generează mase de aer oceanic și transformă masele de aer arctic în aer maritim umed, cu temperaturi relaviv ridicate, care se continentalizează pe măsură ce înaintează spre est (Bondar, C., 1973). Depresiunea islandeză se caracterizează prin vânt puternic și precipitații însemnate cantitativ. În perioada 1962-1999, ponderea acestui ciclon în nord-vestul bazinului Mării Negre a fost de 225, cu o valoare procentuală maximă de 43 % în lunile septembrie, octombrie și noiembrie (Bandoc, G., 2008).
Depresiunea Mediteraneană (ciclonii mediteraneeni) se formează în Golful Genua, zona Siciliei și în vestul bazinului Mării Mediterane. Ciclonii Mediteraneeni sunt semipermanenți, apar iarna pe frontul polar coborât spre sud până în bazinul Mării Mediterane, sunt foarte adânci, presiunea la nivelul mării ajungând uneori la 950 mb și frecvent formează centre secundare care ajung în Peninsula Balcanică până în bazinul Mării Negre și câmpia ucraineană și în Asia Mică.
Ponderea anuală a ciclonilor mediteraneeni este de 41 %, asta însemnând că în bazinul Mării Mediterane, aproape jumătate din an se menține regim ciclonic, iar în bazinul Mării Negre, acești cicloni evoluează pe tot parcursul anului. Deasupra țării noastre, ciclonii mediteraneeni aduc iarna, mase de aer cald si umed, înlocuind masele de aer rece, uscat, de origine continentală, generând ploi, ceață, iar în deplasarea lor spre bazinul Mării Negre, o ușoară încălzire a aerului și vânt moderat până la tare, cauza fiind scăderile mari de presiune-980 mb (Bandoc, G., 2008). Prin evoluția acestor cicloni temperatura începe sa scadă datorită intensificării vântului care își schimbă și direcția, ploile se transformă în lapoviță și ninsoare abundente.
6.2. Condițiile aerosinoptice care generează accelerări de vânt
În urma analizei valorilor lunare ale vitezei vântului la stațiile Tulcea și Sulina, rezultă ca direcția dominantă a vântului este nord-est. Pe ceastă direcție se înregistrează intensificări ale vântului tot timpul anului, uneori cu valori mai mari de 10 m/s. În intervalul analizat, la stația Sulina, s-a înregistrat un sigur caz de viteza a vântului cuprins între 13-14 m/s, din direcția nord-est. Următoarea direcție dominantă este nord, urmată de nord-vest și est (120 de cazuri pentru fiecare direcție).
Procesele sinoptice cele mai importante care generează accelerări de vânt mai mari de 10 m/s pe direcțiile dominante menționate sunt reprezentate de evoluția ciclionilor mediteraneeni care traversează Peninsula Balcanică și ajung în bazinul Mării Negre, generând uneori furtuni puternice. Din datele analizate se remarcă faptul că intensificările vântului sunt mai mari în sezonul rece decât în sezonul cald.
Ciclonii mediteraneeni care traverseaza Peninsula Balcanică urmăresc traiectoriile clasice 4a și 2asau se deplasează mai spre sud (2b), ajungând deasupra Mării Negre, unde activitatea ciclonică se revitalizează, iar fenomenele meteorologice însoțitoare se amplifică, își măresc intensitatea(Șorodoc C.). Acești cicloni provoacă furtunile puternice din bazinul Mării Negre, vare influențează zona de studiu.
Fig. – Traiectoriile ciclonilor mediteraneeni care ajung în bazinul Mării Negre (după C. Șorodoc)
În cazul traiectoriei clasice 4a, deplasarea ciclonilor se face peste Peninsula Istria (nordul Mării Adriatice), Podișul Karst (aflat la granița dintre Slovenia și Italia) și nordul masivului muntos Kapela din nordul Alpilor Dinarici. Dupa aceea, ciclonii se deplasează rapid de la vest la est până la valea Moraviei, după care se deplasează mai lent, pe la nord sau pe la sud de Balcani.
În cazul traiectoriei 2a, se remarcă morfologia reliefului balcanic sub formă de „pâlnie” format de Golful Drinului și câmpia litorală, între Munții Dinarici și Munții Pindului. Pe lângă rolul reliefului terestru, un alt rol important în traiectoriile ciclonilor mediteraneeni îl are dominanta circulației din atmosfera liberă de deasupra Europei de Sud-Est.
În cazul traiectoriei 2b, se remarcă relieful inalt, dispus în trepte, cu desprinderea radiară a culmilor montane din sudul și sud-estul Peninsulei Balcanice, care favorizează deplasarea ciclonilor. Ciclonii mediteraneeni cei mai sudici au un potențial energetic superior celorlalți, fiind cei mai activi cicloni care ajung deasupra Mării Negre, cu un potențial mare de umezeală, asimetrie termică semnificativă și o reactivare rapidă deasupra mării, supraviețuind uneori de la 56 până la 72 de ore deasupra regiunilor riverane de la nord și vest (Bandoc G., 2004), inclusiv în arealul studiat.
CARACTERISTICILE REGIMULUI VÂNTULUI
Potențialul eolian se calculează prin metode specifice, în funcție caracteristicile și particularitățile regimului vântului din arealul studiat. În acest capitol se vor prezenta și analiza caracteristicile regimului vântului din judetul Tulcea.
Regimul eolian al spațiul analizat este influențat în mare măsură de distribuția presiunii atmosferice care este neomogenă într-o mică măsură datorită diferențelor termice dintre uscat și marea din vecinătate, dar și datorită caracterisiticilor maselor de aer care traversează zona. În capitolele anterioare s-a arătat că media multianuală a presiunii atmosferice este de 1015.9 hPa la cele două stații avute în vedere, Tulcea și Sulina. De asemenea, caracteristicile maselor de aer care traversează judetul Tulcea joacă un rol important în distribuția energiei vântului. Circulația generală a maselor de aer are traiectoria dominantă NNE-SSV. Astfel, fronturile atmosferice care vin dinspre nord, traversează suprafața cu rugozitate scăzută a Mării Negre, înainte de a ajuge pe teritoriul României (Bandoc, G., 2004).
Pentru analiza caracteristicilor regimului vântului s-au folosit date de la stațiile Tulcea și Sulina, din perioada 1971-1980. Pentru stația Sulina, s-au prelucrat valori medii lunare ale vitezei și frecvenței vântului pe direcții, iar pentru stația Tulcea, s-au prelucrat valori medii lunare ale vitezei vântului, indiferent de direcția acestuia.
Distribuția regimului vântului
În analiza frecvenței și vitezei vântului, trebuie sa se țină cont de amplasarea stațiilor meteorologice avute în vedere. Astfel, stația Sulina fiind situată pe litoralul Mării Negre, este influențată direct de către suprafața acvatică, pe când stația de la Tulcea se află în centrul județului, influențele mării fiind mult diminuate.
Fig. – Frecvența și viteza medie anuală a vântului pe direcții la stația meteorologică Sulina, în perioada 1971-1980
Așa cum reiese din figura de mai sus, directia dominantă a vântului la Sulina este NNE, cu o frecvență medie de 18.2 % din N și 17.2 % din NE. Această frecvență este datorată activității anticiclonilor Azoric și Siberian, advecțiilor polare și evoluției ciclonilor Islandezi. În ceea ce privește viteza medie a vântului, aceasta urmărește aceeași dominanță cu 8.2 m/s din N și 7.8 m/s din NE. Următoarele două direcții cu frecvețe și viteze medii ale vântului semnificative sunt S și NV, cu o frecvență de 15.8 % în primul caz și 12.2 % în cel de-al doilea. Viteza vântului însă, este ceva mai ridicată în NV (6.9 m/s) decât în S (6.7 m/s). La capătul opus se află direcția cu cea mai mică frecvență medie a vântului și anume direcția E cu 6.9 % frecvență și o viteză redusă comparativ cu restul direcțiilor de 5.7 m/s. Între direcțiile cu cele mai mari și cele mai mici viteze și frecvențe ale vântului se află direcțiile V cu frecvența de 9.7 % și viteza de 5.6 m/s (cea mai mică), SE cu frecvența de 9.6 % și viteza de 6 m/s și SV cu frecvența de 9.3 % și viteza de 5.7 m/s.Se remarcă o frecvență anuală redusă a calmului atmosferic de doar 0.9 %, ceea ce întărește ideea de potențial eolian ridicat al zonei.
Fig. – Distribuția lunară multianuală a vitezei vântului la stațiile Tulcea și Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
În urma prelucrării si analizei datelor referitoare la viteza medie lunară a vântului, indiferent de direcția acestuia(Fig. ), se constată că cele mai mari viteze medii ale vântului se înregistrează în luna decembrie la Sulina (7.06 m/s) și în luna martie pentru Tulcea (3.37 m/s), față de viteza medie multianuală a vântului pentru întreg intervalul analizat care este de 6.58 m/s la Sulina, respectiv 3.11 m/s la Tulcea. O altă constatare evidentă este aceea că între cele două stații, în ceea ce privește viteza medie lunară a vântului, există diferețe mari de aproximativ 3 m/s, în favoarea stației de la Sulina, datorită poziționării sale în calea maselor de aer dominante nord-estice. În ceea ce privește valorile minime ale vitezei medii lunare a vântului, se constată că acestea se înregistrează în luna ianuarie pentru statia Sulina (6.33 m/s) și în luna august pentru stația Tulcea (2.44 m/s).
Predominant, cele mai mici valori ale vitezei vântului se înregistrează în lunile de vară (mai-iulie) la stația Sulina și în lunile de toamnă (august-octombrie) la stația Tulcea, aceasta fiind tot o consecință a poziției geografice a celor două stații. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că nu există abateri (pozitive sau negative) semnificative ale vitezei medii lunare a vântului față de media lunară multianuală, fapt relevant în evaluarea potențialului eolian al județului Tulcea.
Fig. – Frecvența absolută a vântului la stația Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
După cum se poate observa în figura de mai sus, la stația Sulina, frecvența cea mai mare o are intervalul de viteză a vântului 6.1-7.0 m/s cu 36 de cazuri, urmat de intervalul 5.1-6.0 m/s cu 30 de cazuri. O frecvență medie o au intervalele 7.1-8.0 m/s cu 20 de cazuri, 8.1-9.0 m/s cu 12 cazuri și 4.1-5.0 m/s cu 11 cazuri. O frecvență redusă o au intervalele 3.1-4.0 m/s (3 cazuri), 9.1-10 m/s (2 cazuri), 10.1-11.0 m/s și 2.1-3.0 m/s (un caz). Între 0 și 2 m/s nu s-a înregistrat niciun caz pe intervalul analizat.
Fig. – Distribuția valorilor medii lunare multianuale a calmului atmosferic la stația Sulina, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
În ceea ce privește calmul atmosferic la Sulina (Fig…), se poate observa o frecvență foarte mică a acestuia, cea mai mare fiind de 1.5 % în lunile iunie și august, urmată de lunile aprilie, mai și octombrie cu 1 %. În restul lunilor se înregistrează o valoare subunitară, cea mai mică fiind în luna februarie de 0.5 %. Aceste valori relevă o frecveță mare a vântului în județul Tulcea, deci un potențial eolian ridicat.
Analizând frecvența absolută a vântului pe intervale de viteză la stația Tulcea (Fig. ), se observă un număr redus al intervalelor de viteză cuprinse între 1.1 și 5 m/s, predominant fiind intervalul 3.1- 4 m/s (46.72 cazuri). Al doilea interval cu o frecvență semnificativă este 2.1-3 m/s cu 40.16 cazuri, restul de două intervale avândvalori reduse (intervalul 1.1-2 m/s inglobează 4.92 cazuri, iar intervalul 4.1-5 m/s 8.20 cazuri).
Fig. – Frecvența absolută a vântului la stația Tulcea, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Frecvențele de apariție a vitezei vântului pe intervale de valori
Pentru calcularea frecvențelor de apariție a vitezei vântului pe intervale de valori s-a utilizat un set de date brute cu privire la viteza vântului pe direcții cardinale și intervardinale de la stațiile Sulina și Tulcea, pe o perioadă de 10 ani. Pentru realizarea acestor frecvențe s-au parcurs următoarele etape:
Încadrarea valorilor vitezei medii a vântului în intervale de viteză (m/s) pentru direcțiile vântului luate în considerare;
Determinarea numărului de cazuri de vânt (frecvența absolută) cu viteze medii cuprinse între intervalele alese, pentru direcțiile de suflu ale vântului luate în considerare;
Determinarea frecvenței simple de apariție a vântului cu ajutorul relației f=n/N [%], unde n reprezintă numărul de cazuri de apariție a vântului cu viteze cuprinse în intervalele analizate, pe diferite direcții cardinale și intrcardinale, iar Nreprezintă numărul total de măsurători efectuate pentru fiecare direcție analizată.
Din Fig. se remarcă faptul că, la stația Sulina, intervalul de viteză cu cea mai mare frecvență este 6.1-7 m/s cu 31.03 %, urmat de intervalul 5.1-6 m/s cu 25.86 m/s. Frecvență 0 % au intervalele 0.1-1 m/s și 1.1-2 m/s. Se mai remarcă o frecvență scăzută a vântului pe intervalele de viteză 2.1-3 m/s (0.86 %), 3.1-4 m/s (2.59 %), 9.1-10 m/s (1.72 %) și 10.1-11 m/s (0.86 %). Analizând graficul de mai sus, se observă că repartiția frecvenței relative a vântului la stația Sulina este unimodală, cu asimetrie de dreapta.
Fig. – Frecvența relativă a vântului la stația Sulina, în intervalul 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
În ceea ce privește repartiția frecvenței relative a vântului pe diferite intervale la stația Tulcea (Fig. ), se remarcă faptul că cea mai mare frecvență o are intervalul de viteză 3.1-4 m/s cu o pondere apropiată de 50 % (46.72 %), urmată de intervalul de 2.1-3 m/s cu o pondere de 40.16 %. Intervalele 1.1-2 m/s și 4.1-5 m/s au o pondere redusă de 4.92 %, respectiv 8.20%, iar intervalul 0.1-2 % are ponderea 0 %. Astfel, se constă că repartiția frecvenței relative a vântului la stația Tulcea este unimodală, cu asimetrie de stânga.
Fig. – Frecvența relativă a vântului la stația Tulcea, în perioada 1971-1980 (prelucrare după arhiva ANM)
Funcțiile de repartiție ale vitezei vântului și funcțiile complementare acestora
În acest subcapitol se vor prezenta graficele frecvențelor cumulate și funcțiile complementare acestora rezultate din urma calculelor efectuate cu ajutorul datelor obținute de la cele două stații (Tulcea și Sulina). Frecvența cumulată se obține prin adaugarea succesivă a frecvențelor simple, în ordine crescătoare sau descrescătoare.
Pentru determinarea frecvenței cumulate de apariție a vântului cu anumite viteze, indiferent de direcția de suflu, a fost necesară definirea a două duncții:
funcția de repartiție fr – reprezintă probabilitatea ca vântul să aibă o viteză U mai mică decât o viteză u dată: fr = P(U<u);
funcția complementară fc – reprezintă probabilitatea va vântul să aibă o viteză U mai mare decât o viteză u dată: fc = P(U>u).
Fig. – Reprezentarea grafică a frecvenței cumulate de apariție a vântului prin funcția de repartitie și complementara acesteia la stația Sulina (prelucrare după arhiva ANM)
Fig. – Reprezentarea grafică a frecvenței cumulate de apariție a vântului prin funcția de repartitie și complementara acesteia la stația Tulcea (prelucrare după arhiva ANM)
După definirea celor două funcții, s-a determinat probabilitatea (%) pentru funcția de repartitie și pentru complementara acesteia, realizându-se apoi reprezentarea grafică a funcțiilor de repartiție ale vitezei vântului și complementarele acestora la cele două stații analizate, reprezentate în figura X pentru stația Sulina, respectiv figura Y pentru statia Tulcea. Acestea arată probabilitatea de apariție a vitezelor vântului mai mici sau mai mari față de anumite viteze considerate. De exemplu, așa cum reiese din Fig. X, probabilitatea ca viteza vântului la Sulina să fie mai mică de 3 m/s este de aproximativ 40 %, iar probabilitatea ca aceasta să fie mai mare decât viteza menționată este de 90 %.
Analizând graficele de mai sus, se observă că, la ambele stații, curbele cumulative de repartiție sunt de tip S, concavo-convex, de unde rezultă că distribuțiile frecvențelor simple sunt aproximativ simetrice, cu maximul aproape de centrul distribuțiilor.
Profilurile de viteză medie multianuală a vântului în stratul limită atmosferic
În acest subcapitol se vor prezenta profilurile de viteză medie multianuală a vântului în stratul limită atmosferic, la diferite înălțimi.
Viteza medie multianuală U a rezultat prin realizarea mediei ponderate pentru fiecare interval de viteză a vântului, la înălțimea standard de 10 m.
Deoarece amplasamentele analizate se află în apropierea zonei litorale a Mării Negre, grosimea stratului limită atmosferic (SLA) s-a considerat a fi de circa 275 m. S-a determinat astfel, viteza medie multianuală la diferite altitudini z în SLA, până la limita superioară a acestuia. Descrierea profilelor de viteză medie la cele două stații analizate s-a realizat cu ajutorul legii puterii, luându-se în calcul exponentul specific zonei litorale α = 0.16, propus de Davenport, astfel:
U(z) = U(10)α .
Se consiferă că exponentul α este constant pe întreaga grosime a SLA, iar grosimea acestuia δ este în funcție de α.
Ca urmare, s-au calculat valorile vitezei medii a vântului la diferite altitudini din cadrul SLA, până la limita superioară a acestuia, pe baza legii puterii a lui Davenport, realizându-se astfel profilurile de viteză medie în SLA, indiferent de direcția de suflu a vântului, la cele două stații. Aceste sunt prezentate in figura X pentru Sulina, respectiv figura Y pentru Tulcea.
Graficele amintite s-au realizat pe baza legii puterii, luând în considerare o rugozitate relativ mică, specifică zonei litorale. Valoarea exponentului Davenport specific mării liniștite este de 0.12. De la aceasta, valoarea exponentului începe să crescă din zona coastei odată cu înaintarea pe uscat și creșterea rugozității naturale dată de relief, vegetație, etc., sau artificiale dată de suprafețele construite. De aceea, valoarea medie a exponentului α a lui Davenport luat în calcul pentru cele două stații este de 0.16.
Așa cum reiese din graficele de mai jos, viteza medie multianuală crește odată cu altitudinea, rezultând astfel (după o lege a puterii) o creștere inclusiv a potențialului eolian, exponentul fiind egal cu 3α.
Fig. – Profilul de viteză medie a vântului, indiferent de direcția acestuia, la stația Sulina (prelucrare după arhiva ANM)
Fig. – Profilul de viteză medie a vântului, indiferent de direcția acestuia, la stația Tulcea (prelucrare după arhiva ANM)
POTENȚIALUL EOLIAN ÎN JUDEȚUL TULCEA ȘI PROBLEMELE VALORIFICĂRII SALE
In acest capitolse va realiza evaluarea potentialului eolian pentru statiile Tulcea si Sulina, precum si pentru intreg judetul Tulcea prin metode specifice estimare a potentialului prin masuratori si modele probabilistice de repartitie a vitezei vantului.
Noțiunea de potențial energetic al vântului și modul de calcul al acestuia prin metode statistice
Pentru a defini potentialul eolian este necesar mai intai a se defini termenul de energie cinetica a vantului.
“Energia cinetica a maselor de aer aflate in miscare este exprimata, in principal, prin densitatea fluxului de energie care reflecta cantitatea de energie ce traverseaza unitatea de suprafata normala pe directia vantului in unitatea de timp.” (Bandoc G., 2004). Astfel, densitatea fluxului de energie poate fi exprimata prin relatia:
Pu = ρU3 / 2 ,
unde ρ reprezinta densitatea aerului, iar U este viteza vantului.
Deci, densitatea fluxului de energie a vantului este dependenta de viteza vantului si prezinta variatii importante in timp si spatiu.
Potentialul eolian al unui amplasament este definit prin media temporala a densitatii fluxului de energie notata cu <Pu>t, pe intervalul de timp T:
ԑ = <Pu>t = lim
Notiunea de potential eolian se mai foloseste si pentru a exprima energia medie anuala ce traverseaza unitatea de suprafata normala pe directia vantului:
E = ,
unde T= 1 an (8760 ore), exprimata in general in [kWh/m2]. Cele două mărimi sunt proporționale:
E = T · ɛ .
Deoarece viteza vântului este o variabilă aleatoare continuă, este necesară introducerea funcției de repartiție a vitezelor vântului fr(U) care reprezintă probabilitatea ca viteza vântului U să ia valori mai mici decât u:
fr(U) = P(U<u).
Se definește densitatea de repartiție a vitezei vântului (U) ca fiind probabilitatea ca U să aibă valori cuprinse în intervalul de lungime din vecinătatea valorii u, pe unitatea de lungime a intervalului:
f(U)dU = P(Uϵ(u, u+du) .
De asemenea, este necesară definirea complementarei funcției de repartiție a vitezei vântului utilizată frecvent:
fc(U) = 1-fr(U) = P(U>u) .
Așadar, potențialul eolian poate fi exprimat, conform ipotezei că media temporală reprezintă media densității fluxului de energie peste ansamblul statistic definit prin densitatea de repartiție f(U), astfel:
ɛ = .
Pentru a fi cât mai practic, denistatea de repartiție a vitezelor vântului se aproximează prin histograma frecvențelor vântului, determinată pentru serii de date anuale sau multianuale:
f(U) = nUi /N ,
unde nUi reprezintă numărul de date cuprinse în intervalul (Ui) · f(Ui+1) de lungime ΔU cu Ui = (i-1)Δu, iar N = i este volumul selecției. În cazul de față, potentialul eolian se exprimă astfel:
ɛ = i)·f(Ui),
unde m reprezintă numărul de intervale de viteză a vântului.
Metoda de calcul a potențialului energetic eolian pe baza modelelor probabilistice pentru repartiția vitezei vântului
În acest subcapitol se va prezenta modul de calcul al potențialului eolian pe baza modelelor probabilistice pentru repartiția vitezei vântului.
Astfel, modelele propuse pentru repartiția vitezelor vântului sunt: repartiția Rayleigh și repartiția Weibull.
Repartiția Rayleigh relevă faptul că dacă se cunoaște viteza medie multianuală Uman, se poate defini repartiția vitezelor vântului. Astfel, densitatea de repartiție Rayleigh este exprimată prin expresia:
f(U) = = exp[- ()2]
Repartiția amintită este necesară pentru calcularea rapidă a potențialului eolian, cunoscându-se viteza medie multianuală Uman:
ɛ = 3(z)f(U)dU = .
Se presupune că densitatea aerului și viteza vântului sunt necorelate, astfel rezultă relația:
ɛ = .
Densitatea medie multianuală a aerului <> se calculează cu ajutorul presiunii și temperaturii medii multianuale (<p>, <t>), neglijându-se efectul umidității și impurității atmosferice:
= N ,
unde pN = 1.01325 bar, TN = 273 ºK, iar ρN = 1.293 kg/m3 (presiunea, temperatura și densitatea aerului în condiții fizice normale.
Media peste repartiția Rayleigh a vitezei la puterea a treia se poate obține prin următoarea expresie:
Așadar, potențialul eolian, în ipoteza Rayleigh, se poate calcula după următoarea expresie:
Deoarece repartiția Rayleigh nu este suficient de bună în aproximarea funcției de repartiție reale, se utilizează repartiția Weibull. Aceasta este mai prezisă deoarece utilizează doi parametri. Astfel, rezultă că denistatea de repartiție este: pN = 1.01325 bar, TN = 273 ºK și ρN = 1.293 kg/m3.
Evaluarea potențialului eolian prin metoda statistică și prin metoda modelului probabilistic
În lucrarea de față, pentru evaluarea potențialului eolian, s-au utilizat date pe o perioadă de 10 ani de la stațiile Tulcea și Sulina.
Pentru alegerea amplasamentelor unor instalații eoliene, este necesară cunoașterea datelor despre viteza și structura vântului pentru o perioadă de minim un an. Astfel, potențialul eolian s-a determinat prin două metode, și anume: prima este metoda statistică ce se bazează pe măsurători efectuate pe o perioadă de 10 ani la stațiile Tulcea și Sulina, iar cea de-a doua metodă este bazată pe modelul probabilistic al lui Rayleigh, permițând evaluarea rapidă a potențialului eolian, cunoscându-se viteza medie multianuală Uman(10).
Pentru calcularea densității medii multianuale a aerului la fiecare dintre cele două stații s-au utilizat următorii parametri: pN = 1013.25 mbar, TN = 273 ºK=0ºC și ρN = 1.248 kg/m3.
Potențialul eolian pentru cele două amplasamente studiate s-a calculat cu ajutorul formulelor:
pentru metoda statistică:
pentru metoda probabilistică Rayleigh:
unde ɛ – potențialul eolian [W/m2];
ρman – densitatea medie multianuală a aerului [kg/m3];
Uman(10) – viteza medie multianuală a vântului la înălțimea standard de 10 m [m/s];
N – numărul total de măsurători;
nUi – numărul de apariții ale vitezei vântului Ui(10) pe intervale de viteză.
Pentru realizarea profilului de viteză medie a vântului la diferite înălțimi U(z) plecând de la înălțimea standard de 10 m, s-a aplicat legea puterii/legea lui Davenport, având formula ……….. , unde α reprezintă un exponent ce depinde de natura rugozității terenului.
Potențialul eolian la diferite înălțimi a fost calculat în funcție de profilurile de viteză medie ale vântului, după următoarea formulă:
Luând în considerare faptul că:
Rezultă formula:
unde:
ɛ(z) – potențialul eolian la înalțimea z [W/m2];
ɛ(10) – potențialul eolian la înălțimea standard (10 m) calculat în funcție de U(10) [W/m2];
z – înălțimea față de suprafața convețională a terenului [m];
0,48 – coeficient calculat în funcție de rugozitatea retenului [-].
Evaluarea potențialului eolian la cele două stații din județul Tulcea s-a realizat prin cele două metode menționate mai sus, construindu-se astfel graficele corespunzătoare, cu mențiunea că evaluarea potențialului eolian prin metoda probabilistică a lui Rayleigh este mai puțin precisă decât metoda pe bază de măsurători efectuată pe o durată de 10 ani. Potențialul eolian calculat prin cele două metode mai este denumit și “potențial eolian calculat”, respectiv “potențial eolian măsurat”.
Potențialul eolian ɛ variază în funcție de particularitățile regimului vântului de la stațiile studiate precum: persistența vântului, durata perioadelor cu calm atmosferic si repartiția acestora de-a lungul unui an.
S-a realizat evaluarea potențialului eolian la cele două stații analizate, prin metoda probabilistică și prin metoda statistică, realizându-se astfel, o imagine de ansamblu asupra potențialului eolian al județului aflat în studiu.
Rezultatele obținute sunt prezentate și analizata în cele ce urmează. Astfel, la stația Sulina, potențialul eolian a fost evaluat la 340.6 W/m2 prin metoda probabilistică, respectiv 334.7 W/m2 prin metoda statistică (Fig. ), pentru înălțimea standard de 10 m.
Fig. – Potențialul eolian calculat prin metoda probabilistică și prin metoda statistică la stația Sulina (prelucrare după arhiva ANM)
La stația Tulcea, după cum reiese din Fig. Y, valoarile medii multianuale ale potențialului eolian calculat prin cele două metode sunt mult mai mici decât la stația prezentată anterior, și anume 35.63 W/m2 rezultat din calcularea prin metoda probabilistică și 33.57 W/m2 rezultat din calcularea prin metoda statistică (pe bază de măsurători).
Fig. – Potențialul eolian calculat prin metoda probabilistică și prin metoda statistică la stația Tulcea (prelucrare după arhiva ANM)
În continuare se va evalua potențialul eolian calculat prin metoda probabilistică la diferite înălțimi din stratul limită atmosferic, la cele două stații.
Din figura X rezultă că valorile potențialului eolian la stația Sulina cresc odată cu altitudinea (z), pornind de la valoarea de 340.6 W/m2 la înălțimea de 10 m și ajungând la 1501.7 W/m2 la înălțimea de 220 m.
Din evaluarea potențialului eolian la stația Tulcea, rezultă că, evident, și acesta crește odată cu înălțimea, pornind de la valoarea de 45.6 W/m2 la înălțimea z de 10 m, ajungând până la 175.1 W/m2 la inălțimea z de 220 m.
După cum se poate observa, valorile potențialului eolian diferă foarte mult la cele două stații, indiferent de altitudine, în favoarea Sulinei datorită condițiilor favorabile unor viteze mari ale vântului.
Fig. – Distribuția potențialului eolian ɛ calculat prin metoda probabilistică la diferite înălțimi din SLA, la stația Sulina (prelucrare după arthiva ANM)
Fig. – Distribuția potențialului eolian ɛ calculat prin metoda probabilistică la diferite înălțimi din SLA, la stația Tulcea (prelucrare după arthiva ANM)
Utilizarea potențialului eolian și condițiile de amplasare a instalațiilor eoliene
În acest subcapitol se vor prezenta, pe scurt, posibilitățile utilizării potențialului eolian la stațiile Tulcea și Sulina, precum și condițiile de amplasare a instalațiilor eoliene.
O instalație eoliană convertește doar o parte din fluxul de energie, astfel, randamentul conversiei este exprimat prin coeficientul de putere Cp. După cum s-a arătat în paragrafele anterioare, cu cât viteza medie anuală este mai mare, cu atât este mai mare potentialul eolian, valoarea lui fiind proporțională cu viteza U la puterea a treia.
O instalație eoliană are o putere care depinde de viteza vântului și se exprimă astfel:
PT(U) = Cp(U) · A ·ρU3 / 2 ,
unde A reprezintă aria transversală activă a instalației, iar ρU3 / 2 reprezintă densitatea fluxului total de energie a vântului.
Pentru utilizarea energiei eoliene sunt necesare utilizarea unor instalații de mari dimensiuni care să aibă puteri de ordinul megawaților, iar pentru utilizarea acestora este necesar să se realizeze un studiu detaliat al vântului cu aspecte precum variația pe verticală a direcției vântului, frecvența și intensitatea rafalelor de vânt și spectrul turbulenței vântului (Bandoc G., 2004).
Amplasarea instalațiilor eoliene se face ținând cont de mai multe aspecte și anume potențialul eolian, structura și intensitatea vântului, condiții climatice și de relief, accesul și relația cu mediul. Astfel, înaintea alegerii unor amplasamente ale instalațiilor eoliene, sunt necesare culegerea mai multor date și materiale precum harta cu zonarea energetică eoliană, datele cu privire la structura și viteză vântului pentru minim un an, hărți barice pentru constatarea direcțiilor dominante ale vântului, studii referitoare la relieful zonei și prospectări de teren.
Criteriile pentru alegerea zonelor unde se vor amplasa instalațiile eoliene sunt:
Potențialul energetic eolian;
Structura vântului;
Morfologia reliefului;
Rugozitatea terenului;
Fenomenele climatice deosebite;
Distața față de utilizator sau față de rețea;
Existența căilor de acces;
Asigurarea de spații de protecție și siguranță.
Generatoarele eoliene se vor amplasa în amonte de obstacole, pe direcțiile dominante ale vântului, fiind necesare anumite condiții (în cazul existenței obstacolelor): înălțimea de instalare, pentru zonele cu teren neted, trebuie să fie H≤3 zH, unde zH reprezintă denivelarea maximă în teren pe o suprafață de 1 km, iar în zonele cu clădiri, înălțimea de instalare trebuie să fie H≥3 zH, la o distață minimă de aproximativ 20 zH față de acestea. În arealele în care înălțimea obstacolelor este redusă, înălțimea de instalare trebuie să fie H = 4/3 zH.
Luând în calcul cele menționate mai sus, rezultă că arealul studiat prezintă condiții favorabile amplasării instalațiilor eoliene. Dintre acestea se numără stuctura suficient de omogenă a vântului, netezimea mare a terenului, cu puține obstacole (în special la Sulina), rugozitate mică a acestuia și frecvența redusă a fenomenelor climatice deosebite.
Estimarea energiei eoliene convertite
CONSIDERAȚII GENERALE
BIBLIOGRAFIE
BANDOC, G. – Potențialul eolian al litoralului românesc al Mării Negre, București, 2004;
DEGERATU, M. – Stratul limită atmosferic, Editura Orizonturi Universitare, Timișoara, 2002;
BIBLIOGRAFIE
BANDOC, G. – Potențialul eolian al litoralului românesc al Mării Negre, București, 2004;
DEGERATU, M. – Stratul limită atmosferic, Editura Orizonturi Universitare, Timișoara, 2002;
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Potentialul Eolian In Judetul Tulcea (ID: 144751)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.