Введение 3
1 Уровень природных вод и причины его изменений 5
1.1 Физико-географическая характеристика районов исследования 5
1.2 Факторы, определяющие изменчивость уровня воды в различных 18 природных объектах
2 Материалы и методы исследования 31
2.1 Характеристика исходных данных 31
2.2 Статистические методы исследования (описательная 35
статистика, анализ трендов, вейвлет-анализ)
3 Результаты исследования изменчивости уровня различных 41
природных вод с применением вейвлет-анализа
3.1 Статистические характеристики исследованных временных 41
рядов
3.2 Результаты вейвлет-анализа изменения уровня различных 51
природных вод во времени
Заключение 56
Список использованной литературы 58
Вода занимает % поверхности нашей Земли, образуя водную оболочку нашей планеты - гидросферу. Главными составляющими являются: Мировой океан, воды суши и вода в атмосфере. Воды суши - это реки, озера и моря. Эти воды играют важную роль в жизни человека. Вода так же располагается и ниже поверхности Земли. Такие воды называют подземными. Подземные воды могут существовать на глубине до 60 км. Все части гидросферы связаны между собой таким процессом как круговорот воды в природе. Как известно, благодаря этому процессу количество воды на Земле не меняется. Сначала вода испаряется с поверхности водоемов, накапливается в атмосфере и выпадает в виде осадков. Непосредственно в Мировой океан попадает 80 % осадков, на сушу выпадает 20%. Так происходит пополнение уровня воды в океанах, морях, реках, озерах.
Одной из характеристик, характеризующей процессы, происходящих в природных водах, является уровень воды. Данная характеристика применима и к уровню моря, и уровню реки и уровню в пьезометрических скважинах. Поэтому в качестве объекта исследований были выбраны ряды уровня в различных природных объектах.
Предметом исследования являлись возможности вейвлет- анализа, как одного из методов статистического анализа все более широко используемых в гидрометеорологии, при изучении закономерностей во временных рядах уровня различной природы.
Цель работы - изучить возможности вейвлет-анализа при исследовании временных рядов уровня различной природы и дискретности для выявления в них закономерностей...
Выполненное исследование позволило выявить некоторые достоинства и недостатки использования вейвлет-анализа:
1) применение вейвлет-преобразования к искусственно
генерированным рядам показало, его нечувствительность к наличию тренда в присутствии значимых гармонических колебаний меньшего периода, однако при наличии только изменений по периоду сопоставимых с длиной ряда в вейвлет-преобразовании возникают ложные квазигармоники с периодом близким к масштабу
преобразования;
2) проведенные эксперименты показали , что при наличии единичных и групповых выбросов результаты вейвлет-преобразования искажаются, но сохраняются параметры основных энергонесущих гармоник, а именно период колебаний. Это позволяет применять метод к рядам без предварительной выбраковки выбросов. Однако в рамках данного исследования с генерированные выбросы носили случайный характер и не превышали по объему 10% от выборки, в дальнейшем следует выполнить исследование, увеличив процент выбросов;
3) основным достоинством применения вейвлет-анализа является возможность проследить изменение основных энергонесущих частот в динамике гидрометеорологических характеристик.
Дополнительно были получены результаты, имеющие прикладное значение:
1) выявлено значимое повышение уровня грунтовых вод для большинства пьезометрических скважин площадки Няганской ГРЭС, достигающее 20 см/год;
2) показано, что ряды наблюдений за уровнем грунтовых вод на площадке Няганской ГРЭС имеют систематические выбросы, вызванные прочисткой скважин от заиления и при оценке межгодовой динамики характеристики это необходимо учитывать;
3) повышение уровня грунтовых вод наблюдается на фоне снижения уровня вод в реке Нягынь-Юган.
