風速を１秒刻みで推定する方法

風速のデータで、10秒間ごとの
最大瞬間風速、最小瞬間風速、10秒間の平均風速
のデータがあります。
この数値から
１秒ごとの風速を推測する方法で、お勧めの方法はありませんか？

エクセルの乱数発生を使って、平均値を指定し、標準偏差を最大値や最小値から決めて
ランダムに風速を１０個発生させたりしているのですが、
いまひとつ、スッキリしません。

１秒ごと（あるいは、0.1秒ごと）の風速を推定したいのです。

よろしくお願いします。

No.6 ベストアンサー 回答者： angkor_h 回答日時： 2023/03/03 19:20

No.5です。

> こんなモデルはあり得ない。と言われないように
流体速度の変化幅やその周期は、
流体の質量と、外力の大きさやその変化周期によるもので、
変化幅の大きいほう、周期数の大きい方に限界があります。
逆にそれが小さい方には限界がありません。
計測ができる範囲内でのこと、という制約もあります。

> 流体力学は２冊くらいしか読んでいないので、
入門編であれば、
それは知識の提供であり、原理追及は省略されるので、
何冊読んでも意味はないことはあり得ますが、
知識者向けであれば、1冊でも十分でしょう。
改めて、大気に関する知識者向けを探して、
速度変化幅やその周期の限界に関して調査してみてはどうでしょうか。
量子力学まで考えると、無限深に陥ってしまいますけど…

小生の経験では、風速の変化は秒単位の計測でもありますから、
とりあえずは、風速変動の周期を秒単位のモデルで考える、
とすれば、あり得ないモデルとは言えませんけど。
でも、この結果は、風速計の応答速度が影響しているので、
その1/100の変動周期はない、とは言えませんが。
結局、モデルは、押しつけでもよいのでは、と思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

変動を少なめにして、
最大、最小、平均の条件を満たすようにしてみます。

お礼日時：2023/03/04 06:48

No.5 回答者： angkor_h 回答日時： 2023/03/03 17:57

No.4です。

> > 前10秒間最大瞬間風速 前10秒間最小瞬間風速
これは、どの時間位置で発生したかは示されてはいません。

> 例えば、最初の10秒間の値として、最大を２個…
最大、最小は、各々1個です。
大小の変化数(振動数、或いは山谷の数)は示されてはいません。
判断できるのは、その変動幅(3秒平均)と平均値だけです。

風速の変化、つまりは山谷の数、その値を想定したモデルを考えて、
というのは、貴女の自由です。
すっきりしない、ではなく、貴女がモデルを定義する、それだけです。

この回答へのお礼

たびたびありがとうございます。

確かに、モデルの設定は自由でしょうが、
物理学や、流体力学の常識からして、こんなモデルはあり得ない。
と言われないようにしたいのです。
流体力学は２冊くらいしか読んでいないので、
常識不足で、モデルの設定の方針が立たないのです。

お礼日時：2023/03/03 18:36

No.4 回答者： angkor_h 回答日時： 2023/03/03 15:37

No.3です。

> 前10秒間最大瞬間風速 前10秒間最小瞬間風速　0.1m/s
「瞬間風速」とあるので、「3秒平均値」の最大と最小ですね。
「前10秒間」とあるので、10秒間隔という事にはならないでしょう。

> 前10秒間風程
これは、空気の移動距離、つまりは、平均風速に該当します。

元ご質問、「１秒ごとの風速を推測する方法で、」については、
無理なお話しです。
10秒ごとのデーターで、最大/平均/最小の折れ線グラフを書いて、
秒ごとの風速は、その〇%がこの範囲内にある、
という見方しかできません。

この回答へのお礼

分 秒 障害状況識別符 前10秒間最大瞬間風速 前10秒間最小瞬間風速 前10秒間風程
0.1m/s 0.1m/s

0 10 127 62 35 56
これは、０分０秒から０分10秒までの間で、
障害は無い、
10秒間における最大瞬間風速が6.2ｍ/ｓ
10秒間における最小瞬間風速が3.5ｍ/ｓ
10秒間の平均風速が5.6ｍ/ｓ

0 20 127 68 46 57
これは、０分1０秒から０分20秒までの間で、
障害は無い、
10秒間における最大瞬間風速が6.8ｍ/ｓ
10秒間における最小瞬間風速が4.6ｍ/ｓ
10秒間の平均風速が5.7ｍ/ｓ

0 30 127 73 59 68
同様

例えば、最初の10秒間の値として、
最大を２個
最大と平均の間を２個
平均を2個
平均と最小の間を２個
最小を２個
（全体が平均値になるように調整する）

次の10秒に関しては、
最小を２個
最小と平均の間を２個
平均を2個
平均と最大の間を２個
最大を２個
（全体が平均値になるように調整する）

これを繰り返す。

と思ったりしていますが、
スッキリしません。

お礼日時：2023/03/03 17:24

No.3 回答者： angkor_h 回答日時： 2023/03/03 14:14

No.2です。

> 気象業務支援センターから　…10秒刻みでのデータが掲載されて
気象庁からのデーターを受けて、統計解析を行う法人ですね。
10秒間の平均値なのか、瞬間風速の十秒毎の値なのか、
提供情報の詳細は、提供者側の説明を見れはわかるはずですが。

この回答へのお礼

データはこんな形です。


分 秒 障害状況識別符 前10秒間最大瞬間風速 前10秒間最小瞬間風速 前10秒間風程
0.1m/s 0.1m/s
0 10 127 62 35 56
0 20 127 68 46 57
0 30 127 73 59 68
0 40 127 67 25 37
0 50 127 32 14 24
1 0 127 37 30 34
1 10 127 35 25 30

お礼日時：2023/03/03 14:59

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2023/03/03 13:13

気象庁の発表する瞬間風速は、

3秒間(0.25秒間隔の観測値の12個分)の平均値
となっています。

平均風速における風速の分布については、以下ご参照、
https://www.asahi-net.or.jp/~rk7j-kndu/kenkyu/ke …

この回答へのお礼

ありがとうございます。

使っている風速のデータは、
気象業務支援センター
から購入した1年分の記録で、
そこには、10秒刻みでのデータが掲載されています。

お礼日時：2023/03/03 13:48

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2023/03/03 12:43

基本は「10秒間の平均風速」を使って、「その10秒間はずっとその風速だった」と推定するのが最も妥当でしょう。

どの瞬間が「平均以上」で、どの瞬間が「平均以下」であるかなんて推定できないのですから。

「どの程度のばらつきがあるか」ということに関しては、「最大、最小」を「標準偏差」と考えるとか、「上側95％、下側5%」とみなした「正規分布」を仮定するとか、そんなやり方になるかと思います。
この場合であっても「分布」「ばらつき」であって、その瞬間の風速がいくつかを推定することはできません。
どの瞬間であっても、「最もあり得る値」（最尤値）は「平均値」になります。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

もっともらしい、モデルを作りたいと思っています。

もう少し考えてみます。

お礼日時：2023/03/03 13:50