Новое в экологических рассылках на текущий день.
- Главная
- О нас
- Проекты
- Статьи
- Регионы
- Библиотека
- Новости
- Календарь
- Общение
- Войти на сайт
М. А. Макагонова,
Тихоокеанский институт географии, Владивосток, Россия,
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 + x¯ = diff.
2R1R2
Для каждого нового значения, начинающегося с i=l+1, проверяется, больше ли оно, чем x¯ R1 + diff, или меньше, чем x¯ R1– diff. Если значения не превышены, считается, что текущий режим не изменился. В этом случае пересчитывается среднее x¯ R1, чтобы включить новое значение xi и l–1 предыдущих значений переменной X, и так до следующего значения. Если новое значение превышает x¯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* = x–x¯´ , 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
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.
![]() |
|
---|---|
1 год 25 недель назад YВMIV YВMIV |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 274,473 | |
1 год 28 недель назад Гость ![]() |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 274,473 | |
1 год 28 недель назад Гость ![]() |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 274,473 | |
2 года 4 недели назад Евгений Емельянов |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 274,473 | Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/ |
1 год 28 недель назад Гость ![]() |
Ситуация с эко-форумами в Бразилии Смотрели: 6,154 | |