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...
После обращения экспертов регионального штаба Общероссийского народного фронта в Москве в межрайонную природоохранную прокуратуру по поводу Николо-Хованского пруда, в который коммерческие предприятия сливали отходы, виновных удалось разыскать и привлечь к административной ответственности. Напомним, пару месяцев назад эксперты и активисты Народного фронта встречались с жителями жилых комплексов «Испанские кварталы» и «Николин парк», которые жаловались на массовый помор рыб...
  О том как привить детям практические навыки в решение проблем окружающей среды и любовь к науке рассказывает изобретатель, эколог и педагог Сезар Харада.  Сезар Харада преподаёт гражданскую науку и изобретательство будущему поколению защитников окружающей среды в школе «Харбор» в Гонконге. Он перенёс свой класс в промышленное помещение, где  дети могут работать с деревом и металлом, изучать химию, биологию, оптику и в конечном счёте придумывать способы реше...
С каждым на Сахалине  растет число сивучей, запутанных в пластиковом мусоре и рыболовных снастях. Спасти этих редких животных невозможно без специальных ветеринарных препаратов, ввоз которых  в Россию затруднен из-за бюрократических препонов. Чтобы помочь сивучам , нужно в срочном порядке решать эту проблему. Проблема помощи травмированным сивучам, попавшим в брошенные рыбацкие сети, снасти, верёвки  и другой пластик,  обсудили в  Анкоридже на встрече 26-й рабочей группы...
C 2016 года  в Горном Алтае работает проект по вовлечению местных сельских жителей в охрану снежного барса (ирбиса). Он инициирован WWF России и компанией Pernod Ricard. Главный исполнитель проекта – Сайлюгемский национальный парк.  Для борьбы с браконьерством на редкого хищника используются не полицейские методы. Жители высокогорных отдаленных сел в местах обитания ирбиса становятся добровольными помощниками инспекторам и научным сотрудникам в деле сохранения редкого хищник...
Экологическая организация «Маленькая Земля» подготовила для вас несколько советов, которые помогут вам провести новогодние праздники с меньшим ущербом для окружающей среды и с большим весельем для всех. С Новым годом и счастливого Рождества! Арендуйте новогоднюю елку Какую елку выбрать на Новый год – живую или искусственную? Ряд исследований утверждает, что «экологический след» искусственной елки довольно большой и вам придется использовать ее в течение 20 лет, преж...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Интересные ссылки

Коллекция экологических ссылок

Коллекция экологических ссылок

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

 

Активность на сайте

сортировать по иконкам
28 недель 2 дня назад
Марина Иванова
Марина Иванова аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 189,292 |

Спасибо за ссылку. Очень пригодилась! ...

3 года 40 недель назад
martaka maminov
martaka maminov аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 189,292 |

Обращайтесь, отличная компания http://www.ecocentrp.ru/about/...

4 года 3 дня назад
Глеб савельев
Глеб савельев аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 189,292 |

нужна схема пещер с измерениями

4 года 3 недели назад
Ольга Волобуева
Ольга Волобуева аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 189,292 |

если Вы обладаете информацией , как составить топокарту пещеры, пишите нам. Очень нужна помощь в составлении паспорта объекта

1 год 9 недель назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 5,537 |

Экология в Новой Москве . Поселение Щаповское.

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

размешен 21.02.20 | Тип: Статью

8 февраля 2020 года исполнилось 50 лет Михаилу Крейндлину - одному из самых ярких, последовательных и принципиальных российских защитников природы,  бесконечно и безоговороч...

размешен 20.02.20 | Тип: Статью

Богатейшие люди мира все активнее включаются в решение экологических проблем планеты. Внушительными выглядят последнии заявленные ими ...

размешен 15.02.20 | Тип: Статью

Охрана природы, проблемы окружающей среды и развития человечества. Всё важное, что произошло в России и мире за последнюю неделю. ...

размешен 14.02.20 | Тип: Новость

Главная цель данного проекта по агро и экотуризму «Мой сад в Аральском море» реализуемый Международным инновационным центром Приаралья при Президенте Республики Узбекистан, пробу...

размешен 12.02.20 | Тип: Статью

Очевидный конфликт интересов и нешуточная борьба за городские территории разгорелись на публичных слушаниях по Генплану города Новосибирска. В настоящее время жите...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал