Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г.

Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г.

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2008
Hauptverfasser: Холопцев, А.В., Буракова, А.В.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Кримський науковий центр НАН України і МОН України 2008
Schriftenreihe:Культура народов Причерноморья
Schlagworte:
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/25118
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г. / А.В. Холопцев, А.В. Буракова // Культура народов Причерноморья. — 2008. — № 144. — С. 7-14. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-25118
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-251182025-06-03T16:04:29Z Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г. Холопцев, А.В. Буракова, А.В. Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ 2008 Article Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г. / А.В. Холопцев, А.В. Буракова // Культура народов Причерноморья. — 2008. — № 144. — С. 7-14. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1562-0808 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/25118 ru Культура народов Причерноморья application/pdf Кримський науковий центр НАН України і МОН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
spellingShingle Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
Холопцев, А.В.
Буракова, А.В.
Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г.
Культура народов Причерноморья
format Article
author Холопцев, А.В.
Буракова, А.В.
author_facet Холопцев, А.В.
Буракова, А.В.
author_sort Холопцев, А.В.
title Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г.
title_short Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г.
title_full Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г.
title_fullStr Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г.
title_full_unstemmed Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г.
title_sort особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над северным, южным полушариями земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г.
publisher Кримський науковий центр НАН України і МОН України
publishDate 2008
topic_facet Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/25118
citation_txt Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса североатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906 по 2005 г. / А.В. Холопцев, А.В. Буракова // Культура народов Причерноморья. — 2008. — № 144. — С. 7-14. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series Культура народов Причерноморья
work_keys_str_mv AT holopcevav osobennostisezonnojizmenčivostiharakteristikstatističeskojsvâzidinamikisrednemesâčnyhznačenijsrednihtemperaturprizemnogosloâatmosferynadsevernymûžnympolušariâmizemliiindeksaseveroatlantičeskogokolebaniâsvariaciâmisolnečnojaktivnostivperiods
AT burakovaav osobennostisezonnojizmenčivostiharakteristikstatističeskojsvâzidinamikisrednemesâčnyhznačenijsrednihtemperaturprizemnogosloâatmosferynadsevernymûžnympolušariâmizemliiindeksaseveroatlantičeskogokolebaniâsvariaciâmisolnečnojaktivnostivperiods
first_indexed 2025-11-26T23:14:17Z
last_indexed 2025-11-26T23:14:17Z
_version_ 1849896620040126464
fulltext Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ 7 Холопцев А.В., Буракова А.В. ОСОБЕННОСТИ СЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК СТАТИСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ДИНАМИКИ СРЕДНЕМЕСЯЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУР ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ НАД СЕВЕРНЫМ, ЮЖНЫМ ПОЛУШАРИЯМИ ЗЕМЛИ И ИНДЕКСА СЕВЕРОАТЛАНТИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ С ВАРИАЦИЯМИ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ В ПЕРИОД С 1906 ПО 2005 г. Совершенствование методов моделирования и прогнозирования динамики характеристик глобального климата нашей планеты является одной из актуальных проблем физической географии. Согласно современным представлениям о факторах изменчивости характеристик глобального климата [1], к числу наиболее значимых на временных масштабах десятки лет относятся изменения характеристик парникового эффекта [2], глобальной атмосферной циркуляции [3], а также солнечной активности [4]. Динамика характеристик парникового эффекта определяется изменчивостью концентраций и распреде- лений в атмосфере парниковых газов - диоксида углерода, водяного пара, метана, закиси азота, фреонов, озона и др., которые зависят не только от антропогенных, но и от весьма влиятельных природных факторов. К числу последних относится изменчивость состояния солнечной активности, во многом определяющая не только динамику содержания в стратосфере озона, метана, закиси азота и водяного пара, но и ее прозрач- ность в видимом диапазоне спектра солнечной радиации (в его интервале длин волн, соответствующих ли- нии поглощения озона [5]). К числу наиболее существенных проявлений изменений характеристик парникового эффекта относится динамика средних температур приземного слоя атмосферы над Северным и Южным полушариями Земли [6]. Она не только оказывает влияние на развитие любых наземных форм жизни на нашей планете, но и во многом определяет изменения характеристик глобальной атмосферной циркуляции. При этом изменяется и такая ее характеристика как индекс североатлантического колебания (САК) [7], что определяет межгодо- вую изменчивость различных синоптических процессов в Северном полушарии, в том числе – приносящих атмосферные осадки в Украину [8]. Учитывая это, изменения состояния солнечной активности могут относиться к числу факторов, оказы- вающих существенное влияние как на динамику средних температур приземного слоя атмосферы над Се- верным и Южным полушариями Земли, так и изменчивость значений индекса САК. Установлено [9,10], что изменения состояний солнечной активности, осредненных по поверхности Се- верного и Южного полушарий температур приземного слоя атмосферы, а также индекса САК могут рас- сматриваться как полигармонические процессы. Накопленные к настоящему времени временные ряды их наблюдений достаточны для изучения связей между ними с помощью процедур не только корреляционно- го, но и спектрального анализа [11]. Несмотря на это закономерности статистических связей между спек- тральными составляющими этих процессов в настоящее время изучены недостаточно. К числу наименее изученных, но, несомненно, заслуживающих исследования, относятся особенности влияния на характеристики этих связей фактора смены времен года. Целью данной работы является изучение особенностей сезонной изменчивости статистических связей между изменениями состояния солнечной активности, а также динамикой средних температур приземного слоя атмосферы над Северным и Южным полушариями Земли, и изменчивостью значений индекса САК. 2. Методика и фактический материал. Наиболее универсальным методом исследования статистических связей между природными процесса- ми является корреляционный анализ [13]. Он позволяет с требуемой достоверностью установить факт на- личия (либо отсутствия ) связи между процессами, заданными временными рядами своих наблюдений, свойства которых могут быть неизвестны. В тоже время этому методу свойственны существенные недос- татки. Одним из наиболее значительных является то, что этот метод не позволяет отличить связи причин- ные, определяемые физической природой изучаемых процессов, от связей ложных, проявляющихся лишь на анализируемом ряде наблюдений и пропадающих при обновлении его членов. Поэтому корреляционный анализ, как правило, применяют на начальных стадиях исследования. При изученности рассматриваемых процессов, позволяющей предложить их математические модели, более эффективными и информативными являются иные методы анализа. Если свойства этих процессов по- зволяют рассматривать их как суммы нескольких квазигармонических составляющих, более эффективным методом исследования статистических связей между ними является спектральный анализ. Процессы, обла- дающие подобными свойствами относят к полигармоническим [1]. Одной из наиболее распространенных математических моделей полигармонических процессов является представление их [12] в виде суммы комплексных функций: )}(exp{)( tjxtX i  , Холопцев А.В., Буракова А.В. ОСОБЕННОСТИ СЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК СТАТИСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ДИНАМИКИ СРЕДНЕМЕСЯЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУР ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ НАД СЕВЕРНЫМ, ЮЖНЫМ ПОЛУШАРИЯМИ ЗЕМЛИ И ИНДЕКСА СЕВЕРОАТЛАНТИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ С ВАРИАЦИЯМИ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ В ПЕРИОД С 1906 ПО 2005 Г. 8 где xi(t) и ηi(t) – действительные функции, причем, xi(t), на интервале наблюдения изменяется медлен- но, а ηi(t) таково, что спектры различных компонентов этих процессов пересекаются. В их сумме на соот- ветствующих частотах присутствуют максимумы. Пусть )}(exp{)()( tjftstS  и G(t) = )}(exp{)()( tjtgtG  – аналитические функции, опи- сывающие динамику пары рассматриваемых процессов. Здесь s(t) и g(t) , а также f(t) и φ(t) – функции дей- ствительного переменного, описывающие изменения во времени соответственно модулей и фаз рассматри- ваемых процессов. Если изменения характеристик процессов, описываемых функциями S(t) и G(T) на некотором фрагмен- те их временных рядов несущественны, то связь между ними во временной области может быть описана их взаимно корреляционной функцией R(t, τ), а в частотной области – взаимным спектром FR(t,w). При этом: )]}()(exp[)()({)}()({),( tjtjf DGDS tgtsE DGDS tGtSEtR       , где DS и DG – среднеквадратические значения процессов S(t) и G(t) на рассматриваемом временном интервале. FR(t,w) является преобразованием Фурье от R(t, τ) . В общем случае как FR(t,w), так и R(t, τ) являются функциями комплексными. Очевидно, что обе характеристики несут одинаковое количество информации об особенностях связи между процессами и являются прямыми аналогами. Вместе с тем в некоторых зада- чах применение той или иной характеристики более предпочтительно, поскольку обеспечивает более на- глядное отображение интересующей информации. Подобная ситуация является типичной в случае, если процессы S(t) и G(t) можно рассматривать как по- лигармонические, а анализируемые ряды их наблюдений достаточно продолжительны для эффективного разрешения их спектральных составляющих. При этом может быть рассчитан взаимный спектр процессов - характеристика показывающая, какая доля мощности одного процесса, приходящаяся на тот или иной диа- пазон частот, обусловлена влиянием составляющих спектра другого процесса в том же диапазоне. Наиболее наглядно указанная информация отображается функцией, представляющей собой квадрат модуля FR(t,w) и называемой взаимным энергетическим спектром (ВЭС). Как видно из (2.2) ВЭС (W(w)) может быть выражен как: 2}))()({()}*,({)},({)( DGDS tgtsEtRFtRFwW     Нетрудно заметить, что ВЭС процессов S(t) и G(t) может быть определен, как произведение их энерге- тических спектров (ЭС), нормированное к их средним мощностям. Учитывая изложенное, исследование влияния фактора смены времен года на закономерности статисти- ческой связи между рассматриваемыми процессами - вариациями солнечной активности, а также измене- ниями среднегодовых и среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Се- верным, Южным полушариями планеты и значений индекса САК, осуществлялось как методом корреляци- онного анализа, так и путем вычисления их ВЭС. При корреляционном анализе решение о наличии, либо отсутствии связи между сопоставляемыми про- цессами принималось с достоверностью 99 % (для чего применялся критерий Стьюдента [13]). При этом рассматривались фрагменты временных рядов изучаемых процессов продолжительностью 100 лет (с 1906 по 2005 г.). Одной из наиболее распространенных количественных характеристик состояния солнечной активности является относительное число Вольфа[4]. Инструментальные измерения значений числа Вольфа ведутся непрерывно, начиная с 1749 года. В результате имеющийся временной ряд значений этого индекса имеет длину, достаточную для исследования его особенностей с помощью спектрального анализа. Наблюдения за изменениями значений относительного числа Вольфа ведутся на многих астрономиче- ских обсерваториях планеты, а их результаты представлены в Интернете. Их примером является база дан- ных об изменениях среднемесячных значений этого числа за период с января 1749 г по сентябрь 2006 г, представленная на сайте Пулковской государственной астрономической обсерватории (Российская Федера- ция)- nag.gao.spb.ru. Пример изменения за рассматриваемый период среднемесячных значений числа Вольфа приведен на рис. 1. Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ 9 -50 0 50 100 150 200 250 19 06 19 16 19 26 19 36 19 46 19 56 19 66 19 76 19 86 19 96 t (год) W Ряд1 Ряд2 Рис. 1. Изменения среднемесячных значений числа Вольфа за январь (ряд 1) и июль (ряд 2) в период с 1906 по 2005 г. Как видно из рис.1, максимальные и средние значения числа Вольфа по каждому циклу солнечной ак- тивности за рассматриваемый период возрастали. Продолжительности циклов, относящихся к началу этого периода, составляли 11 лет. В его конце их величина уменьшилась до 10 лет. В среднем за период продол- жительность циклов составила 10.31 года. Информация о временной изменчивости аномалий среднемесячных значений средних температур воз- духа в приземном слое атмосферы над Северным и Южным полушариями планеты и среднемесячных зна- чений индекса САК за период с января 1856 г по октябрь 2006 года представлена в Интернете (сайты kenji- san.udel.edu., dss.ucar.edu, www.cmdl.noaa.gov). Примеры изменений среднемесячных значений этих процессов в период наблюдения приведены на рис. 2 а, б, в. -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1906 1917 1928 1939 1950 1961 1972 1983 1994 2005t (год) А Ряд1 Ряд2 Рис.2. а. Изменения в период с 1906 по 2005 г. среднемесячных значений аномалий средних температур приземного слоя атмосферы над Северным полушарием в январе (ряд 1) и июле (ряд 2). Как видно из рис. 2.а, на протяжение периода наблюдения среднемесячные значения аномалий средних температур приземного слоя над Северным полушарием возрастали, что соответствует современным пред- ставлениям о происходящих в этот период изменениях глобального климата [1]. При этом очевидно, что рассматриваемые процессы представляют собой суммы нескольких гармонических колебаний с периодами от единиц до ориентировочно 80 лет. Холопцев А.В., Буракова А.В. ОСОБЕННОСТИ СЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК СТАТИСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ДИНАМИКИ СРЕДНЕМЕСЯЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУР ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ НАД СЕВЕРНЫМ, ЮЖНЫМ ПОЛУШАРИЯМИ ЗЕМЛИ И ИНДЕКСА СЕВЕРОАТЛАНТИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ С ВАРИАЦИЯМИ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ В ПЕРИОД С 1906 ПО 2005 Г. 10 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1906 1916 1926 1936 1946 19561966 1976 1986 1996 t (год) А Ряд1 Ряд2 Рис.2. б. Изменения в период с 1906 по 2005 г. среднемесячных значений аномалий средних температур приземного слоя атмосферы над Северным полушарием в январе (ряд 1) и июле (ряд 2). Как видим из рис. 2 б., и в Южном полушарии среднемесячные значения аномалий средних температур приземного слоя атмосферы над Южным полушарием на протяжение рассматриваемого периода возраста- ли, а характер их динамики свидетельствует о пригодности для их описания модели полигармонического процесса. -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 1906 1913 1920 1927 1934 1941 1948 1955 1962 1969 1976 1983 1990 1997 2004 t (год) I сак Ряд1 Ряд2 Рис.2. в. Изменения в период с 1906 по 2005 г. среднемесячных значений индекса Североатлантического колебания в январе (ряд 1) и июле (ряд 2). Как видим из рис. 2 в., изменения значения индекса САК в рассматриваемый период также представля- ли собой сложное колебание, допускающее описание моделью полигармонического процесса. Результаты исследований и их анализ Основываясь на фрагментах указанных временных рядах среднемесячных значений числа Вольфа, а также среднемесячных температур приземного слоя над полушариями и средних значений индекса САК для каждого месяца, с 1906 по 2005 г., с помощью рассмотренной выше методики были вычислены соот- ветствующие их взаимно корреляционные функции и ВЭС. Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ 11 Примеры взаимно корреляционных функций рассматриваемых фрагментов временных рядов среднеме- сячных значений аномалий средних температур приземного слоя атмосферы над Северным и Южным по- лушариями с соответствующими временными рядами числа Вольфа приведены на рис. 3.а и 3.б. 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0 3 6 9 12 15 1 4 7 10 13 16 сдвиг по годам r Ряд1 Ряд2 Ряд3 Северное полушарие Южное полушарие Рис.3 а. Примеры взаимно корреляционных функций временных рядов числа Вольфа, а также фрагмен- тов за период с 1906 по 2005 г. временных рядов среднемесячных значений аномалий средних температур приземного слоя атмосферы над Северным и Южным полушариями за январь (ряд 1), февраль (ряд 3) и 99% порог достоверной корреляции (ряд 2). Как видим из рис.3.а, максимальные значения представленных на них корреляционных функций пре- восходят 99% порог при сдвигах 11 лет – в Северном полушарии и 12, 13 лет – в Южном полушарии. Это позволяет утверждать, что между рассматриваемыми процессами при указанных сдвигах существует досто- верная статистическая связь. 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 1 5 9 13 17 0 4 8 12 16 сдвиг по годам r Ряд1 Ряд2 Ряд3 Северное полушарие Южное полушарие Ряд 3.б Примеры взаимно корреляционных функций временных рядов числа Вольфа, а также фрагмен- тов за период с 1906 по 2005 г. временных рядов среднемесячных значений аномалий средних температур приземного слоя атмосферы над Северным и Южным полушариями за июль (ряд 1), август (ряд 3) и 99% порог достоверной корреляции (ряд 2). Как следует из рис.3 б, в Северном полушарии значимой корреляции рассматриваемых процессов в июле и августе не выявлено, а в Южном полушарии 99% порог превышается лишь в августе при сдвиге между рядами 12 лет. Значения сдвигов между временными рядами рассматриваемых процессов в различные месяцы, при ко- торых имеет место их значимая корреляция с соответствующими рядами чисел Вольфа, приведены в табл. 1. Холопцев А.В., Буракова А.В. ОСОБЕННОСТИ СЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК СТАТИСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ДИНАМИКИ СРЕДНЕМЕСЯЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУР ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ НАД СЕВЕРНЫМ, ЮЖНЫМ ПОЛУШАРИЯМИ ЗЕМЛИ И ИНДЕКСА СЕВЕРОАТЛАНТИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ С ВАРИАЦИЯМИ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ В ПЕРИОД С 1906 ПО 2005 Г. 12 Таблица 1. Месяц Вольф - СП Вольф - ЮЛ Январь 11 12 Февраль 11 12 Март 14 11 Апрель 13 12 Май 12 12 Июнь 12 11 Июль 14 0 Август 13 0 сентябрь 13 0 октябрь 0 0 ноябрь 15 0 декабрь 13 15 Как видим из табл.1, наиболее существенная статистическая связь между изменениями температур приземного слоя атмосферы над поверхностью каждого полушария имеет место в зимние месяцы Из сопоставления рис. 3 а, 3 б, очевидно, что все представленные на них корреляционные функции об- ладают положительными средними значениями, сопоставимыми, а в ряде случаев и превышающими ам- плитуды присущих им колебаний. Причина этого явления, а также наличия сравнительно высокой корреля- ции между рассматриваемыми процессами в прочие месяцы (см. табл.1) состоит в том, что как средние за 22-х летний цикл солнечной активности среднемесячные значения числа Вольфа (рис 1), так и осредненные на том же интервале среднемесячные значения аномалий средних температур приземного слоя атмосферы (рис.2 а. и рис 2б.) в период с 1906 по 2005 г. возрастали. Вопрос о существовании значимых статистиче- ских связей между составляющими спектров рассматриваемых процессов, обладающими периодами еди- ницы - десятки лет при этом остается открытым. Для ответа на него, в соответствии с рассмотренной выше методикой был проведен анализ их ВЭС. Пример ВЭС рассматриваемых фрагментов временных рядов среднемесячных значений числа Вольфа за декабрь, со среднемесячными значениями за тот же месяц средних температур приземного слоя Северно- го и Южного полушарий планеты и средними значениями индекса САК представлен на рис.4. Рис.4. ВЭС фрагментов с 1906 по 2005 г. временных рядов среднемесячных значений чисел Вольфа и среднемесячных температур приземного слоя атмосферы над Северным полушарием (ряд 1), над Южным полушарием (ряд 2), а также значений индекса САК (ряд 3) в декабре. Из этого примера следует, что связь между изменениями составляющих ЭС рассматриваемого фраг- мента ряда среднемесячных значений числа Вольфа и среднемесячных температур приземного слоя атмо- сферы над Северным, Южным полушарием, а также значений индекса САК в декабре наиболее сильна для 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 t(год) Р Ряд1 Ряд2 Ряд3 Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ 13 гармоник с периодом 10 лет. Амплитуды максимумов ВЭС, приходящиеся на гармоники с периодом 20-22 года уступают им более чем на порядок. Аналогичная закономерность имеет место и для других месяцев. При этом установлено, что амплитуда 10 – летних гармоник, соответствующих максимумам ВЭС рассматриваемых процессов существенно зави- сит от времени года. Характер этой зависимости иллюстрируется табл. 2, где приведены значения амплитуд гармоник их ВЭС с периодами 10 лет для каждого месяца. Таблица 2. Значения амплитуды гармоники с периодом 10 лет ВЭС временных рядов среднемесячных зна- чений числа Вольфа, а также среднемесячных значений температур приземного слоя атмосферы над Север- ным (Вольф- СП), Южным полушариями планеты (Вольф – ЮП) и индекса САК для различных месяцев. Месяц Вольф -СП Вольф- ЮЛ Вольф- САК январь 0,176052 0,514501 0,271824 февраль 0,61279 0,386938 0,939164 Март 0,248546 0,734602 0,168513 апрель 0,330728 0,306407 0,423974 Май 0,497657 0,449381 0,168513 Июнь 0,512436 0,329065 0,118451 Июль 0,405175 0,329065 0,40945 Август 0,385771 0,405398 0,962367 сентябрь 0,338077 0,248624 0,551344 октябрь 0,380267 0,19493 0,146108 ноябрь 0,641981 0,376579 0,450985 декабрь 0,781719 0,406207 0,595789 Из Таблицы 2 видно, что значения максимумов ВЭС рассматриваемых процессов на интервале с 1906 по 2005 г. существенно зависят от времени года. Связь между изменениями гармоник с периодом 10 лет временных рядов среднемесячных значений числа Вольфа и средних температур приземного слоя атмосферы над Северным полушарием наиболее сильна в декабре, ноябре и феврале. Слабей всего эта связь в январе и марте. Между вариациями 10 – летних гармоник временных рядов среднемесячных значений числа Вольфа и средних температур приземного слоя атмосферы над Южным полушарием связь наиболее сильна в январе и марте. При этом она слабей всего в октябре и сентябре. Изменения гармоник с периодом 10 лет временных рядов значений индекса САК, а также среднемесяч- ных значений числа Вольфа связаны между собой наиболее сильно в августе и феврале. Слабей всего эта связь в июне, мае, октябре и марте. Нетрудно заметить, что наиболее сильная связь между изменениями состояния солнечной активности и динамикой среднемесячных температур в Южном полушарии приходится на январь и март - месяцы, в ко- торые эта связь наиболее слаба в Северном полушарии. Месяц, для которого эта связь в Южном полушарии наиболее слаба (октябрь) близок к месяцам абсолютного максимума силы связи между рассматриваемыми процессами в Северном полушарии. Как видим, сила связи между рассматриваемыми процессами в Север- ном и Южном полушарии изменяется практически противофазно. Выявленная статистическая закономерность позволяет предполагать, что смена времен года в обоих полушариях является значимым фактором причинной связи между изменениями среднемесячных темпера- тур над их поверхностью и солнечной активностью, и ее целесообразно учитывать при моделировании. Особенности сезонной изменчивости силы связи изменений солнечной активности и динамикой сред- немесячных значений индекса САК близки к соответствующим особенностям ее связи с динамикой сред- немесячных температур в приземном слое атмосферы над Северным полушарием, но не тождественны им. Причины существования выявленных особенностей требуют дальнейшего изучения. Выводы 1. Значимая положительная корреляция между охватывающими период с 1906 по 2005 г. фрагментами временных рядов аномалий средних температур приземного слоя атмосферы, а также соответствующих фрагментов временных рядов среднемесячных значений чисел Вольфа выявлена для зимних и весенних ме- сяцев (с декабря по июнь включительно)- для Северного полушария и во все месяцы года, кроме августа, – для Южного полушария. 2. Значимой корреляции между теми же фрагментами временных рядов среднемесячных значений чис- ла Вольфа и индекса САК (при уровне достоверности статистического вывода 99%) не выявлено. Наиболее сильная отрицательная корреляция между ними, с достоверностью не менее 80% выявлена в январе, апреле и июле. 3. В любые месяцы значения ВЭС рассматриваемых фрагментов временных рядов среднемесячных значений чисел Вольфа, а также среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями и среднемесячных значений индекса САК достигают максимума для их составляющих с периодами 10 лет. 2. Сезонные изменения силы статистической связи между изменениями этих составляющих спектра рассматриваемых фрагментов временных рядов чисел Вольфа, среднемесячных температур приземного слоя атмосферы над Северным и Южным полушарием практически противофазны. В январе и марте эта Холопцев А.В., Буракова А.В. ОСОБЕННОСТИ СЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК СТАТИСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ДИНАМИКИ СРЕДНЕМЕСЯЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУР ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ НАД СЕВЕРНЫМ, ЮЖНЫМ ПОЛУШАРИЯМИ ЗЕМЛИ И ИНДЕКСА СЕВЕРОАТЛАНТИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ С ВАРИАЦИЯМИ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ В ПЕРИОД С 1906 ПО 2005 Г. 14 связь для Южного полушария максимальна, а для Северного полушария – минимальна. Для Северного по- лушария она наиболее сильна в декабре, ноябре и феврале, а в Южном полушарии наиболее слаба в октябре и сентябре. 3. Сила статистической связи динамики составляющих с периодом 10 лет спектра тех же фрагментов временных рядов индекса САК, а также среднемесячных значений числа Вольфа максимальна в августе и феврале. Слабей всего эта связь в июне, мае, октябре и марте. Источники и литература 1. Хотон Дж. Глобальный климат. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 502 с. 2. Изменения климата /Под ред. Гриббина. – Л.: Гидрометеоиздат», 1980. – 280 с. 3. Зверев А.А. Синоптическая метеорология. – Л. : «Гидрометеоиздат», 1968. – 774с. 4. Иванов Е. В. Физика солнечной активности. – М. «Наука» 1983. – 160 с. 5. Иванов А. Введение в океанографию. Пер с французского Е. А. Плахина и Е. М. Шифриной. Под ред. Ю.Е. Очаковского и К.С.Шифрина. – М.: «Мир», 1978. – 574 с. 6. Folland C.K., Rayner N.A. and ather . Global temperature change and its uncertainties since 1861. Geophysical Research Letters, 2001, 28, 2620-2624рр. 7. Пирри А., Уокер Дж. Система океан-атмосфера. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. –196с. 8. Клімат України./ Під ред. В.М.Ліпінського, В.А.Дячука, В.М.Бабічєнко. – Київ.: Видавництво Раєвсь- кого., 2003. – 343с. 9. Кондратьев К.Я. Глобальные изменения климата: факты, предположения и перспективы разработок // Известия РАН. Сер. ФАО. – 2002. – Т. 15. – №10. – С. 1-16. 10. Physics оf the Sun. Ed. P.A. Sturrock, T.E. Holzer, D.M. Mihalas, R.K. Ulrich. Vol . II. The solar atmosphere. D. Reideel Publishing Company Dordrecht/ Boston/Lancaster/Tokyo, 1986, 386 p. 11. Grenander U., Rosenblatt M. Statistical Analisys of Stationary Time Series, Wiley, New-York. 1957. 720p. 12. Миддлтон Д. Очерки по теории связи. – М., «Сов . радио», 1966. – 540 с. 13. Кендал М. Дж., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. /Пер. с англий- ского Э.Л. Пресмана, В.И. Ротаря, под редакцией А.Н. Колмогорова, Ю.В. Прохорова. – М.: «Наука» Главная редакция физико- математической литературы, 1976. – 736 с. Гаркуша Л.Я. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ КРЫМСКОГО ПРЕДГОРЬЯ, КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ПРИРОДНО- АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Структура растительного покрова любой территории связана либо с разнообразием экологических ус- ловий, либо отражает его реакцию на внешние воздействия. В первом случае биоиндикация напрямую свя- зана с анализом разнообразия экологических условий с использованием физико-географических карт. Во втором – с изучением разнообразия сообществ в однородных экологических условиях, как результат антро- погенного воздействия. В исследуемом районе разнообразия сообществ можно представить как динамическую систему с ус- тойчиво-производными (условно-коренными) сообществами, которые по видовому составу, структуре, на- бору жизненных форм и другим параметрам соответствуют условиям местообитания и их различными мо- дификациями, связанными с антропогенными нагрузками. При этом, интенсивность и продолжительность по времени нагрузок, определяют отклонение сообществ – модификаций от показателей устойчиво- производных и все в меньшей степени отвечают условиям местообитания. Растительный покров района представляет собой мозаичное чередование участков дубового леса, шиб- ляков и предгорных степей и является результатом как длительного хозяйственного использования, так и воздействия природных факторов. Рубки леса в прошлом, выпас скота, пожары, сельскохозяйственное и рекреационное использование территории, а в последнее время повсеместное выделение дачных участков, привело к резкому нарушению структуры растительного покрова региона. В качестве примера рассмотрим некоторые аспекты структуры растительного покрова региона. Распределение растительных сообществ носит весьма неравномерный характер. Лесные сообщества представлены участками дубовых лесов на краю Внутренней куэсты и на южном ее склоне, а также лесами более сложного состава с участием ясеня, клена, рябины береки, плодовых пород в верховьях крупных ба- лок на структурном склоне. На Внешней гряде леса представлены небольшими массивами, получившими названия «дубки». Они характеризуются куртинным характером древостоя, почти полным отсутствием возобновления и присутст- вием в травостое нелесных видов.

Ähnliche Einträge