Введение 3
Глава 1 Методы оценки климатических изменений 5
1.1 Основные методы оценки климатических изменений 5
1.2 Методика поиска положения точек бифуркации во временных рядах ... 9
Глава 2 Район исследования и архив данных 15
2.1 Описание района исследования 15
2.2 Получение архивных данных 17
2.3 Оценка однородности и стационарности рядов среднегодовой
температуры воздуха и годовых сумм осадков 27
2.3.1 Оценка однородности с помощью критериев Смирнова-Граббса .. 30
2.3.2 Оценка однородности с помощью критериев Диксона 32
2.3.3 Оценка стационарности с помощью критерия Стьюдента 35
Глава 3 Анализ положения точки бифуркации во временных рядах 39
3.1 Анализ положения точки бифуркации во временных рядах
среднегодовой температуры воздуха 39
3.2 Анализ положения точки бифуркации во временных рядах годовых
сумм осадков 55
Заключение 69
Список литературы 71
Оценка временной изменчивости климатических параметров очень важна для обеспечения безопасности жизнедеятельности населения и хозяйственной деятельности. Повышение температуры приводит к таянию льдов и повышению уровня Мирового океана. Вследствие этого могут быть затоплены прибрежные регионы. Уменьшение количества осадков приводит к уменьшению массы ледников. В южном регионе России некоторые районы напрямую зависят от ледниковой воды, поступающей с Кавказских гор. Помимо сельского хозяйства в этом регионе также может пострадать сфера туризма.
Для оценки временной изменчивости климатических параметров провести специальное исследование. Для этого необходимо:
- создать архив климатических данных для исследуемого региона.
- ознакомиться с существующими методиками, позволяющими оценить как наличие климатических изменений, так и момент их наступления
- оценить однородность и стационарность выбранных рядов
- произвести расчет момента наступления точки бифуркации при помощи специальной программы
- выбрать метрику, которая наилучшим образом определяет момент наступления точки бифуркации
- осуществить графическое представление результатов расчета программы
В данной работе в качестве региона для проведения соответствующего исследования была выбрана южная часть Европейской территории Российской Федерации. На этой территории было выбрано 11 пунктов, для которых с использованием имеющихся в интернете ресурсов были созданы архивы климатических данных содержащие сведения о среднегодовых температурах воздуха и годовых суммах осадков за период с 1960 по 2020 годы. В качестве метода позволяющего одновременно оценить наличие климатических изменений и определить момент наступления такого изменения был выбран алгоритм условно названый «Ступенька». С помощью этого алгоритма были исследованы временные ряды среднегодовых температур воздуха и годовых сумм осадков для всех пунктов наблюдения. Полученные результаты представлены и проанализированы в тексте данной работы.
В результате исследования были выполнены все поставленные цели и задачи. В ходе работы был создан архив климатических данных для исследуемого региона, изучены существующие методики, позволяющие оценить как наличие климатических изменений, так и момент их наступления, оценена однородность и стационарность выбранных рядов, произведен расчет момента наступления точки бифуркации при помощи специальной программы, выбрана метрика, которая наилучшим образом определяет момент наступления точки бифуркации, осуществлено графическое представление результатов расчета программы и анализ результатов.
Анализ результатов показал, что характер долговременной тенденции среднегодовой температуры воздуха на 8 станциях изменился в период 1992- 1999 гг. На станциях Шаджатмаз, Цимлянск и Армавир и точки бифуркации приходятся на 1981 и 1976 гг. соответственно. Можно также отметить, что эти три станции находятся в центре исследуемой территории.
На шести станциях наблюдается понижение температуры в первый период и рост во второй. При этом на четырех из них наблюдался скачообразный рост после точки бифуркации. На станции Волгоград наблюдается рост температуры в первый период во второй период. На станциях Армавир, Астрахань и Цимлянск наблюдается рост температуры на всех отрезках.
Анализируя годовые суммы осадков можно отметить, что на восьми станциях наблюдается тенденция на понижение количества сумм осадков до точки бифуркации, причем после точки бифуркации на этих станциях наблюдается скачкообразный рост с последующим падением. На станциях Феодосия, Цимлянск и Шаджатмаз наблюдается противоположная ситуация, имеется тенденция на повышение сумм осадков до точки бифуркации, скачкообразное падение после точки бифуркации и продолжение их роста . Однако если принять во внимание общий тренд, то можно отметить, что только в половине случаев понижения количества сумм осадков и до точки бифуркации и после неё наблюдается их общее понижение.
Анализ распределения по территории дат наступления точки бифуркации в рядах годовых сумм осадков показал её более равномерное распределение, чем для температуры. Характер тенденции осадков на 9 станциях изменился в период 1985-1990 гг., а на станциях Керчь и Феодосия, находящихся в западной части исследуемой территории, в 1997 и 2011 годах соответственно.
