Климатические флуктуации стока рек Приморья

 

М. А. Макагонова,

Тихоокеанский институт географии, Владивосток, Россия, mmakagonova@bk.ru

Часто гидрометеорологические изменения про­исходят в виде режимов, а не виде направленных тенденций, в частности, это подтверждается исследо­ваниями атмосферной циркуляции. Ранее нами иссле­дованы некоторые параметры водного баланса малых рек Дальнего Востока и выявлены некоторые тренды [1], для чего произвольно выбрана точка начала нового режима – начало 80-х годов, как наиболее часто упо­минающееся в исследованиях по климатическим изме­нениям. Линейные тренды в рядах данных имеют низ­кий уровень обеспеченности и не отражают истинной картины изменений стока. В частности, при увеличе­нии длины рядов только реки прибрежных водосборов южного и восточного Приморья имеют слабый тренд увеличения стока в летний период. На остальных водо­сборах наблюдается тренд уменьшения.

Для исследования динамики стока рек в теплый период и выявления периодов с разнонаправлен­ными тенденциями использован метод последова­тельного обнаружения сдвига [3]. Данный алгоритм основан на стандартных статистических процедурах. Входными параметрами являются длина выборки ре­жимов l для временного ряда X. Данный параметр по­добен точке отсечки в низкочастотной фильтрации. Также задается уровень значимости р. Определяется разница diff между средними значениями двух режи­мов, которая была бы статистически значима соглас­но тесту Стьюдента:

diff = t√2σl 2/l, (1)

где t – значение распределения Стьюдента с 2l–2 сте­пенями свободы на данном уровне значимости p. Здесь мы предполагаем, что дисперсии для обоих режимов одинаковы и равны средней дисперсии σl 2 для скользя­щего l-летнего осреднения во временном ряду X.

Вычисляем среднее первых l значений ряда Х как оценку для режима R1 и уровней, которые должны быть достигнуты в последующих l годах, чтобы оце­нить сдвиг к режиму R: ¯x + = diff.

2R1R2

Для каждого нового значения, начинающегося с i=l+1, проверяется, больше ли оно, чем R1 + diff, или меньше, чем R1diff. Если значения не превышены, считается, что текущий режим не изменился. В этом случае пересчитывается среднее R1, чтобы включить новое значение xi и l–1 предыдущих значений пере­менной X, и так до следующего значения. Если новое значение превышает R1± diff диапазон, тогда этот год считается возможной начальной точкой j нового ре­жима R2.

После того как точка нового режима найдена, каждое новое значение xi, где i>j, используется, что­бы подтвердить или опровергнуть нулевую гипотезу сдвига режима в году j. Если аномалия имеет тот же самый знак, что и во время сдвига, тем самым воз­растает уверенность, что сдвиг действительно про­изошел. Это изменение в достоверности режимного сдвига при i=j отражается в значении индекса сдвига режима, который представляет кумулятивную сумму нормализованных аномалий:

j+m x*

RSI = ∑ , m = 0, 1, ... l–1 (2)

i,ji=j lσi

Здесь x* = xx¯´ , если сдвиг нарастает, и x* = x¯´ x,

iiR2iR2 i

если сдвиг уменьшается. Разница в среднем значении обнаруженных режимов будет статистически значи­ма по меньшей мере на уровне значимости р. Алго­ритмом предусмотрено вычисление действительного уровня значимости в разнице двух режимов р'. Также вычисляется средневзвешенное значение режимов Rср. Если найденная длина режима меньше заданного l, то такой режим также фиксируется, но уровень зна­чимости будет уменьшаться пропорционально умень­шению l. Алгоритм позволяет вести поиск климати­ческих сдвигов не только в средних значениях, но и дисперсии временных рядов.

Одним из требований алгоритма является отсут­ствие пропусков в рядах наблюдений.

Выбраны десять малых речных бассейнов в При­морском крае, общий период наблюдений за стоком составляет немногим более 50 лет (из доступных дан­ных). Исследовался средний сток за июнь–сентябрь по 2008 год наблюдений. Проведены несколько числен­ных экспериментов на разных уровнях значимости (от 1 до 20%), длина режимов задавалась в 10 и 8 лет.

В таблице 4.2 приведены результаты одного из численных экспериментов по обнаружению сдвига в средних значениях стока.

 

Уровень значимости р = 10%, l = 10

Рис.  4.7. Динамика летне-осеннего стока р. Илистая – с. Ивановка (сплошная линия – линейный тренд, гистограмма – годы сдвига в дисперсии временного ряда и оценка сдвига)

Как показали расчеты, назначение длины l в 10 лет является оптимальным, при уменьшении длины вы­борки на два года обнаруживаются те же режимы при одних и тех же уровнях значимости. Значительные колебания летне-осеннего сто­ка происходят на реках юга Приморья. В частности на реках, берущих начало на окраине Восточно­Маньчжурского нагорья, обнаруживались как ми­нимум три режима стока, сдвиги к разным режимам происходили в середине 80-х и в середине 90-х годов. В годы высокого стока 1985(86)–1993(94) практи­чески ежегодно наблюдался выход тайфунов, чем и обеспечивались высокие значения расходов воды. В работе [1] показано, что данные водосборы относятся к схеме увеличения общего стока за счет его поверх­ностной составляющей. В середине 90-х годов, в бас­сейнах этих рек произошло некоторое уменьшение значений летне-осенних расходов воды, оставаясь все же в среднем выше 25–32% значений первоначально­го режима.

На реках, по данным [1], относящихся к схеме уве­личения летне-осеннего стока за счет его подземной составляющей, значительных сдвигов в режиме сред­него не обнаружено, за исключением рек централь­ного и северного Приморья, для которых уменьшение летних расходов воды в среднем на 24% произошло в 1975–76 годах.

Отметим, что климатический сдвиг в середине 70-х годов зафиксирован для многих природных си­стем Северо-Восточной Азии [4], в частности для летне-осеннего стока сибирских рек также обнаруже­но значительное уменьшение, связанное с особенно­стями атмосферной циркуляции региона.

Для рек юга Дальневосточного региона основ­ным источником влаги в летне-осенний период помимо выхода южных циклонов и тайфунов яв­ляется выход западных циклонов. При исследова­нии основных особенностей летней циркуляции [2] было обнаружено уменьшение интенсивности лет­ней дальневосточной депрессии и смещение ее на север и восток. Причем наиболее интенсивные из­менения отмечаются с 1977 года. Следует отметить, что образование летней депрессии над нижним те­чением Амура обусловливается достижением здесь наибольшей интенсивности циклонов, уменьшение интенсивности депрессии может означать как из­менение интенсивности внетропических циклонов Восточной Азии, так и изменение определенной тра­ектории их смещения. Данный вопрос требует даль­нейших исследований.

Обнаруженный сдвиг в паводочном стоке рек се­верного Приморья в основном синфазен общим зако­номерностям климатических изменений, происходя­щих в северо-восточной Азии.

Для некоторых рек, не имеющих сдвига в средних значениях стока, обнаружены изменения в диспер­сии (таблица здесь не приводится). Помимо 1975–76, 1985–86 годов сдвиг в дисперсии временных рядов от­мечается еще и в 2003 году (рис. 4.7). Для таких водо­сборов отмечается нулевой или слабоотрицательный тренд в средних значениях стока, который отличается малой значимостью.


В заключение отметим, что выявленные годы из­менений режима стока рек демонстрируют связь с общеклиматическими тенденциями. Так или иначе, несмотря на разные природные условия, такие как открытость или защищенность речной долины от основных влагонесущих потоков, гидрогеологические условия и многое другое, направленные тенденции все равно проявляются если не в изменениях самих величин расходов воды, то в изменениях величины и повторяемости паводков.

Можно предположить, что колебания в стоке цен­тральных и северных районов края в общем повто­ряют климатические изменения умеренных широт северо-восточной Азии. Колебания в стоке южных и юго-западных рек, возможно, синфазны колебаниям стока рек субтропической Азии.

Литература

1.        Макагонов М. А. Пространственно-временная дина­мика параметров водообмена малых речных бассей­нов в области восточно-азиатского муссона // Геогр. и природные ресурсы. 2009. № 2. С. 11–20.

2.        Шатилина Т. А., Анжина Г. И. Режимные особенно­сти дальневосточной депрессии во второй половине 20-го века и начале 21-го // Тем. выпуск ДВНИГМИ. 2010. С.51–57.

3.        Rodionov S. N. A sequential algorithm for testing climate regime shifts// Geophys. Res. Lett, v.31, L09204, doi:10.1029/2004GL019448, 2004.

4.        Savelieva N. I., Semiletov I. P., Vasilevskaya L. N., Pugach S. P. A climate shift in seasonal values of meteorological and hydrological parameters for Northeastern Asia// Progress in Oceanography, v.47, 2000, p. 279-297.

 

 

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Другие материалы

В Приморском крае, на предназначенных для выращивания сельскохозяйственной продукции землях, самоуправно устроен нелегальный песчаный карьер. На площади в 40 гектаров верхний плодородный слой полностью уничтожен, на месте несанкционированных работ образовался гигантский мёртвый водоём. В отношении Общества с ограниченной ответственностью...
Как правило, чем регион больше, тем он значимее для дела охраны живой природы. Исключение составляют некоторые сравнительно небольшие территории, обладающие огромным биологическим разнообразием, обилием эндемичных видов или видов, редких и исчезающих в мировом масштабе. На территории Российско Федерации таковыми являются Кавказ, Алтай и юг...
Завершаем публикацию глав из новой книги Анатолия Лебедева "Бикин: 30 лет защиты «Русской Амазонки» (от эксплуатационного лесфонда до Всемирного Наследия ЮНЕСКО).  ГОСУДАРСТВО И АБОРИГЕНЫ На фоне укрепления позиций общины «Тигр» как вполне официального арендатора угодий среднего Бикина и оператора уникального климатического проекта с финансовой поддержкой Германии, энергия удэгейского сообщества, направленная на попытки создания полноценной ТТП, как-то поут...
Китай входит в тройку лидеров по добыче и использованию угля. Экологическая ситуация этой страны в настоящее время настолько тяжелая, что является угрозой не только здоровью населения и сохранению природного баланса, но и затрагивает вопросы внутриполитической стабильности и международных отношений. Россия очень плотно сотрудничает с Китаем во многих промышленных сегментах, в том числе по углю. Энергетические договоренности, которые в России не вызывают вопросов, в Поднебесной империи воспринима...
Высокотехнологичные компании во всем мире  все активнее ведут разработки, основанные на искусственном интеллекте, для решения самых сложных гуманитарных и экологических проблем. Начиная с 1950-х годов искусственный интеллект (ИИ) прошел сложный путь эволюции и предложил миру такие удивительные модели, методы и алгоритмы исследований, как машинное обучение[1] (МО), вероятностное прогнозирование[2], эволюционное вычисление[3] и многое другое. Основываясь на опыте использов...
Кризис доверия, недостаток системного и стратегического видения и управления мешают переводу России на «зеленые» рельсы развития. Без стратегического понимания «зеленой повестки» наша страна не экологизируется. Тема экологии сейчас крайне популярна в России: о ней говорят в правительстве, обсуждают в компаниях, выходят на митинги в регионах, пишут в СМИ и социальных сетях. При этом экологизация промышленности остается одним из самых актуальных вопросов, если посмотреть и...
Дорогие друзья, просим вас уделить минутку и подписать жизненно важную для всех китов и дельфинов России петицию! Сейчас в "китовой тюрьме" в бухте Средней в Приморье замерзают 11 косаток и 87 белух (а еще совсем недавно их было 90). Это детеныши, незаконно отловленные и разлученные со своими семьями в Охотском море в 2018 году для продажи в китайские океанариумы.  Очень важно их освободить!  Но не менее важно полностью ОСТАНОВИТЬ ИХ ВЫЛОВ в будущем!  Этот грязный...
Снимок, сделанный «Друзьями океана» в экспедиции

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Интересные ссылки

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

Активность на сайте

сортировать по иконкам
4 недели 1 день назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 1,316 |

Экология в Новой Москве . Поселение Щаповское.

Щапово (Александрово) — посёлок в Троицком административном округе Москвы (до 1...

4 недели 1 день назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 1,316 |

Проверить качество воды в Бутырском районе Москвы можно в независимой лаборатории ...

4 недели 1 день назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Библиотеки ценной природоохранной литературы (научной, практ...
Смотрели: 1,646 |

Библиотека по природоохранной документации водных ресурсов ГОСТы, СНИПы, ПНДФ :...

14 недель 4 дня назад
Екатерина Алтайская
Екатерина Алтайская аватар
Приливы и отливы-результат опрокидыван­и­я водоворотов

Смотрели: 3,545 |

Добрый день, уважаемые форумчане! Я пишу статьи про ФККО, на самые злободневные темы. Предлагаю вам ознакомиться с последними материалами о...

3 года 7 недель назад
Юсуп Хизиров
Юсуп Хизиров аватар
Приливы и отливы-результат опрокидыван­и­я водоворотов

Смотрели: 3,545 |

Отзывы на гипотезу:­­

Викизнание: Обсуждение: Приливы_и_отлив­­ы
http:/.../goo.gl/JTHKlX
Википедия: Обсуждение: Прилив и...

размешен 15.01.19 | Тип: Новость

15 января 2019 год

...
размешен 15.01.19 | Тип: Документ экобиблиотеки
размешен 15.01.19 | Тип: Новость

Активисты Общероссийского народного фронта в Кировской области обнаружили в лесу вблизи Малой Субботихи мешки с останками крупного рогатого скота. Это уже восьмая подобная свалка, найденная...

размешен 14.01.19 | Тип: Статью

Как часто при упоминании о мероприятиях, посвященных экологическим проблемам, Вам представляется скучная, не понятная для широкого круга слушателей  информация? 

...

размешен 14.01.19 | Тип: Статью

...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал