Тема: ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ КЛИМАТА ЗЕМЛИ ЗА ПОСЛЕДНЕЕ ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ

На протяжении всей своей истории, вне зависимости от эпохи и уровня развития науки и техники, человечество нуждалось в прогнозах погоды для обеспечения комфортного существования. Благодаря потребности в прогнозах погоды возникла и начала развиваться наука климатология, предметом изучения которой является состояние климата в прошлом, настоящем и будущем планеты.
Одной из основных задач климатологии и гидрометеорологии в целом является прогнозирование климата будущего. Для моделирования климатических процессов в будущем и успешного прогнозирования погодных явлений необходимо иметь представление о том, какой характер имеет изменчивость климата в настоящем, и какой характер она имела в течение прошлых геологических эпох, на протяжении всей истории существования планеты. Формулирование общей гипотезы формирования климатической изменчивости является актуальной задачей для прогнозирования будущих климатических изменений. В свою очередь, для формулирования подобных гипотез необходимо исследовать современный климат, а также палеоклимат.
Таким образом, исследование изменчивости климата прошлого и настоящего и выявление закономерностей представляется весьма актуальным и необходимо не только в целях решения таких бытовых задач, как обеспечение общественности ежедневным прогнозом погоды, но также и для дальнейших глобальных исследований климата планеты, построения математических моделей и прогнозирования изменчивости климата с большой заблаговременностью.
Объект исследования - климат планеты.
Предмет исследования - гидрометеорологические временные ряды.
Инструмент исследования - аналитические и прогностические статистические методы.
Цель работы: выявление закономерностей в изменчивости климата Земли за последние 2000 лет.
Задачи работы:
1. Элементарная статистика
2. Выявление закономерностей
3. Фильтрация энегронесущих частот
4. Определение возможности аппроксимации и интерполяции статистическими методами
Научная новизна исследования
1. Формулирование гипотез о природе изменчивости климата;
2. Выявление закономерностей в изменчивости климата за последнее тысячелетие
3. Выявление взаимосвязи в изменчивости некоторых климатических параметров
4. Определение возможности прогнозирования климатических изменений с большой заблаговременностью (порядка 50-100 лет)
Исходные данные
В качестве исходных в данной работе были использованы следующие данные:
1. Геохимические данные из кернов, взятых на леднике Восточный
Ронгбук, Гималаи, Южная Азия, гора Эверест, 2002 год. Географические координаты: 28.03°N, 86.96°E; высота 6518 м,
глубина бурения 108 м. Авторы: Susan Kaspari, Paul Mayewski, Shichang Kang and Shugui Hou, NOAA/NCDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA [3].
Данные за период 997 - 1997г., осреднены за 5 лет.
1.1. Ряд значений содержания кальция, Ca, мкг/л
1.2. Ряд значений содержания хлора, Cl, мкг/л
1.3. Ряд значений содержания дейтерия, 5D, %о
2. Данные о тропических осадках за последние 2000 лет, с 2000г. bp (50 лет до н.э.) по -50г. bp (2000 год). Авторы: Franziska A. Lechleitner, Sebastian F.M. Breitenbach, Kira Rehfeld, Harriet E. Ridley, Yemane Asmerom, Keith M., World Data Service for Paleoclimatology, Boulder, NOAA Paleoclimatology Program, 2017г. Данные осреднены за 10 лет [4].
3. Данные о температуре за последние 2000 лет, с 5 по 1995 г. Darrell S. Kaufman, Northern Arizona University, 2009 год. Данные осреднены за 10 лет. T=(Mean NormalizedProxy-0.857)/1.936 [5].

Купить

В ходе работы были выполнены все поставленные задачи.
Были сформулированы гипотезы о природе изменчивости климата: предположительно, природные процессы развиваются по спиральному типу, т.е. имеют квазигармонический характер, но не возвращаются неизменно в своё первоначальное состояние, а получают развитие во времени.
Для всех рядов исходных данных были рассчитаны первичные статистические моменты, проведен спектральный и вейвлет-анализ, результаты расчетов представлены в виде таблиц и графиков.
Полученные результаты были исследованы на предмет наличия в их внутренней структуре каких-либо закономерностей и сопоставлены с общеизвестной информацией о характере некоторых природных процессов, климатических событий прошлых лет и с историческими данными.
По результатам расчетов были выявлены некоторые закономерности в изменчивости рядов гидрометеорологических данных, а также наличие их связи с другими природными явлениями за последнее тысячелетие, составлено представление о характере изменчивости исходных рядов значений содержания кальция, дейтерия, хлора, осадков и температуры, а также о том, какие компоненты внутренней структуры этих характеристик оказывают максимальное влияние на глобальную изменчивость климата.
Было установлено, какие частоты преобладают во внутренней структуре рядов исходных данных, а также их расположение во временной структуре исследуемых рядов.
Также была сформулирована гипотеза климатических изменений на планете: предположительно, все климатические процессы можно разделить по признаку степени влияния на них человеческой деятельности на «внешние» и «внутренние». При этом доля «внутренней» климатической изменчивости, обусловленной деятельностью человека, может составлять 60-70%, тогда как «внешняя» изменчивость, обусловленная только природными процессами и не зависящая от человека - только 30-40%. Данное разделение имеет место начиная с конца XVIII века, т.е. с началом развития человеческой деятельности в сфере машинного производства.
Также были определены оптимальные направления для дальнейшего прогнозирования климата будущего.

Купить