Анализ и прогноз изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в различных климатических зонах Северного Кавказа

Ашабокова, Фатима Казимухамедовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Анализ и прогноз изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в различных климатических зонах Северного Кавказа
ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Анализ и прогноз изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в различных климатических зонах Северного Кавказа"

На правах рукописи

А ¡НАБОКОВА ФАТИМА КАЗИМУХАМЕДОВНА

АНАЛИЗ И ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ АТМОСФЕРЫ И РЕЖИМА ОСАДКОВ В РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОНАХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

25.00.30 - Метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 7 ЯКЗ 2311

Нальчик 2010

4842943

Работа выполнена в ГУ «ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ» РОСГИДРОМЕТА

Научный руководитель:

доктор физико- математических наук, профессор Аджиев Анатолий Хабасович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Макуашев Мусарби Киляниевич

кандидат физико-математических наук, доцент Литовка Наталья Ивановна

Ведущая организация:

Государственное учреждение «Главная гео-физеская обсерватория им. А.М.Воейкова»

Защита диссертации состоится "28 января 2011 г. в Ц часов на заседании диссертационного совета Д 327.001.01 при Высокогорном геофизическом институте (360030, г.Нальчик, пр.Ленина,2).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Высокогорного геофизического института по адресу: 360030,г. Нальчик, пр.Ленина,2 Автореферат разослан " 18" декабря 2010 г.

Ученный секретарь диссертационного

совета, доктор физико - математических /

наук, профессор ^МХшлК А.В.Шаповалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изменение климата стало в настоящее время фактором, оказывающим существенное влияние на атмосферные процессы и, таким образом, на природно-климатические характеристики практически всех регионов нашей планеты. Этим можно объяснить и то, что исследование изменений природно-климатических характеристик регионов, их прогноз, а также четкое определение возможных их последствий для окружающей среды и различных областей человеческой деятельности стали в настоящее время научными проблемами, которые привлекают большое внимание исследователей.

К таким проблемам можно отнести анализ и прогноз изменений электрической активности атмосферы и режима осадков для различных климатических зон Северного Кавказа. Здесь следует отметить, что основное внимание при исследовании динамики природно-климатических характеристик регионов уделяется исследованию изменений количества осадков, а детальному исследованию изменения режима осадков посвящено ограниченное количество работ.

Недостаточно внимания уделяется исследованию трансформации электрической активности атмосферы и прогнозированию изменений характеризующих ее метеопараметров. А что касается взаимосвязи между изменениями режима осадков и электрической активности атмосферы, то исследования в этом направлении практически отсутствуют. Вместе с тем, исследование этих вопросов представляет большой научный и практический интерес.

Цель и задачи работы. Цель диссертационной работы заключается в детальном исследовании изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в различных климатических зонах Северного Кавказа, а также в прогнозировании динамики этих природно-климатических характеристик.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

-определение трансформации электрической активности атмосферы в предгорной, степной и прибрежной климатических зонах Северного Кавказа на основе анализа временных рядов метеорологических параметров, характеризующих ее;

- выявление изменений режима атмосферных осадков в тех же климатических зонах региона на основе анализа временных рядов характеризующих их метеорологических параметров;

- исследование наличия тренда и трендоустойчивости

временных рядов метеорологических параметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим атмосферных осадков в предгорной зоне региона;

- проведение анализа спектральной структуры временных рядов этих же метеорологических параметров;

- построение модели прогнозирования изменений метеопараметров с учетом особенностей влияющих на них факторов;

- прогнозирование динамики метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков в предгорной зоне региона.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие результаты:

- выявлены закономерности изменения во времени электрической активности атмосферы в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в предгорной, степной и прибрежной зонах Северного Кавказа;

-выявлены закономерности изменения во времени метеопараметров, характеризующих режим атмосферных осадков в этих же климатических зонах региона;

- проведены исследования наличия тренда и трендоустойчивости временных рядов метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков в предгорной зоне региона, наличия аномальных элементов в этих рядах, корреляционной связи между различными метеопараметрами, а также спектральной структура временных рядов метеопараметров;

- проведено прогнозирование динамики метеорологических параметров, характеризующих режим атмосферных осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь;

-проведено прогнозирование динамики метеорологических параметров, характеризующих электрическую активность атмосферы.

Предмет защиты.

1. Закономерности изменения электрической активности атмосферы в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в предгорной, степной и прибрежной климатических зонах Северного Кавказа;

2. Закономерности изменения режима атмосферных осадков в эти же периоды времени и в этих же климатических зонах региона;

3. Результаты анализа спектральной структуры и трендоустойчивости временных рядов метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков в различных климатических зонах региона;

4. Результаты исследования наличия аномальных элементов во временных рядах метеопараметров, а также корреляционной связи между ними;

5. Результаты прогнозирования изменений режима атмосферных осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в предгорной зоне региона;

6. Результаты прогнозирования изменений электрической активности атмосферы в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в этой же климатической зоне региона.

сентябрь в предгорной, степной и прибрежной климатических зонах Северного Кавказа, проведен прогноз их изменений на 15-летнем интервале упреждения.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке стратегии устойчивого развития региона. В частности, они могут найти применение для организации защиты различных народнохозяйственных объектов региона, включая и олимпийские объекты в районе г. Сочи, от молниевых разрядов, а также адаптации производства сельскохозяйственной продукции в различных климатических зонах региона к изменениям их агрометеорологических ресурсов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международной научной конференции по дифференциальным уравнениям и математическому моделированию (Владикавказ, 2008г), пятой Международной научно-практической конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование» (С. Петербург, 2008), Международной научной конференции по проблемам информатизации общества (Нальчик, КБНЦ РАН,2009), на научных семинарах в Кабардино-Балкарском государственном университете и Высокогорном геофизическом институте.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 142 страницы машинописного текста, включая 22 таблицы, 33 рисунка. Список литературы содержит 126 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируется цель исследования, приводится практическая значимость работы, новизна полученных результатов.

Первая глава посвящена анализу работ по исследованию трансформации природно-климатических характеристик и основных факторов, влияющих на климат различных районов Земного шара. В главе также проводится краткий анализ методов исследования трансформации природно-климатических характеристик регионов и изменения климата. Отмечается решающая роль математического моделирования в исследовании климата, приводится краткий анализ его состояния.

Во второй главе приводятся результаты анализа изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в предгорной, степной и прибрежной зонах центральной и западной частей Северного Кавказа. Для исследования изменений электрической активности атмосферы используются временные ряды таких метеопараметров как продолжительность гроз и число дней с грозой, а для исследования изменения режима атмосферных осадков - количество осадков, количество дней с осадками 5 мм и более, суточный максимум осадков. Были использованы данные (примерно за 50 лет) метеостанций, расположенных в предгорной (гг. Нальчик и Баксан), степной (гг. Армавир и Прохладный) и прибрежной (г.Сочи) климатических зонах данного региона. При этом отдельно анализировались данные за лет-

ние сезоны и отдельно за период апрель-сентябрь. Использование этих интервалов времени связано с тем, что на них имелись данные о метеопараметрах, характеризующих электрическую активность атмосферы.

Анализ временных рядов метеопараметров проводился двумя методами:

1. Исследование поведения линейных трендов метеопараметров.

2. Статистический анализ.

При этом рассматривались два варианта представления исходных временных рядов метеопараметров: в виде двух и трех частичных рядов. Использование достаточно широкого набора статистических характеристик позволяет исследовать детально динамические свойства метеопараметров.

На рис. 1 представлен исходный временной ряд количества летних осадков и соответствующий ему линейный тренд.

400

лето

350 300 г

250 200 150 100 50 0

1950

?! 5 И!

1960

1970

1980 годы

1990

2000

2010

Рис.1 Исходный временной ряд количества летних осадков и соответствующий ему линейный тренд.

Можно заметить, что имеет место достаточно быстрое увеличение количества осадков в летние сезоны. Соответствующее линейному тренду увеличение осадков за рассматриваемый период времени, например, составляет немногим менее 50 мм. При этом также имеет место такое же быстрое увеличение с течением времени минимального значения метеопараметра, а максимальное значение, видимо, не меняется или меняется медленно. Следствием такого поведения этих характеристик является уменьшение разброса между ними. Это может свидетельствовать о том. что летние осадки в данной климатической зоне, хотя имеет место увеличение их количества, становятся более однородными.

В таблице 1. приведены результаты расчетов статистических характеристик частичных временных рядов данного метеопараметра.

Как можно заметить из таблицы, среднее количество летних осадков устойчиво увеличивается от интервала к интервалу, причем, темпы его роста также увеличиваются. Например, среднее количество летних осадков на интервале 1972-1988гг. по сравнению с его значением на предыдущем интервале увеличилось на 2,82%. А по сравнению с этим же значением увеличение метеопараметра на интервале 1989-2005гг составляет 6,75%. Результаты сравнения значений данной характеристики в случае двух частичных рядов подтверждают полученную тенденцию: происходит увеличение среднего количества летних осадков. Обращает на себя внимание устойчивое увеличение с течением времени минимального количества летних осадков.

Таблица 1.-Статистические характеристики частичных временных рядов количества осадков в летние сезоны (г. Нальчик)

Интервалы врем.ряда (гг) Среднее значен, (мм) Средне-квадр. откл -е- 7 -е- г п — .2 3 а « Коэфф. эксцесса | 5| «о ^ <5 о « л ^ = ? тем« Разброс (мм)

1955-1971 223,93 71,74 1,22 59,52 107,0 340,0 233,0

1972-1988 230,24 60,63 -8,86 38,24 121,2 326,3 205,1

1989-2005 246,90 71,11 -0,88 31,28 129,7 373,0 243,3

1955-1979 221,44 67,93 -1,16 46,71 107,0 340,0 233,0

1980-2005 245,84 67,15 -3,65 52,80 124,8 373,0 248,2

Максимальное значение количества летних осадков меняется во времени более сложным образом: оно стало меньше на втором интервале времени, а затем произошел достаточно быстрый рост данной характеристики. По поведению коэффициента асимметрии определить однозначно тенденцию изменения количества осадков в летние сезоны не представляется возможным. По нашему мнению, вероятность появления во второй части временного ряда метеопараметра элементов, значения которых выше математического ожидания, уменьшилась. Видимо, произошла некоторая стабилизация количества летних осадков.

Такие же расчеты были проведены для количества осадков за период апрель-сентябрь. В результате получено, что характер изменения метеопараметра во времени примерно такой же, как в летние сезоны. Но скорость увеличения количества осадков за этот период заметно (примерно в 2 раза) больше, чем в летние сезоны. Это свидетельствует о том, что темпы увеличения количества осадков в весенние или в осенние месяцы могут быть выше, чем в летние сезоны.

Для получения более полной картины об изменении режима осадков за рассматриваемый период времени мы приводим результаты анализа динамики еще одного метеопараметра, характеризующего режим осадков в регионе: числа дней с осадками 5 мм и более. Анализ проводится на основе того же алгоритма.

Исходный временной ряд значений данного метеопараметра в летние сезоны и соответствующий ему линейный тренд приведены на рис.2. Можно заметить, что по поведению линейного тренда временного ряда на рассматриваемом отрезке времени происходит увеличение числа дней с осадками 5 мм и более, т.е. число дней с относительно интенсивными осадками в предгорной зоне региона увеличивается с течением времени. Соответствующее линейному тренду увеличение числа дней с осадками 5мм и более составляет примерно 3-4 дня.

дни

лето

25 т----------------------------------------------------

5 — ......- -I - ----------- -........... ~ -■

О ________________ _ __________________________________

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

годы

Рис.2. Исходный временной ряд числа дней с осадками 5 мм и более в летние сезоны и соответствующий ему линейный тренд (г. Нальчик).

Результаты расчетов статистических характеристик частичных рядов метеопараметра приведены в таблице 2.

Таблица 2. -Статистические характеристики частичных временных рядов числа летних дней с количеством осадков 5 мм и более (г. Нальчик)

Интервалы временною ряда (1Т) Среднее знач (ДНИ) | '1 и и = О 1 ё- -в- 7 -е- - я . я ■е- ^ Ь и Миннм. значен, (дни) Максим значен, (дни) О ^ с. = о г г* —• Л О С-

1955-1971 12,67 3.36 9.88 50.80 7,0 21.0 14,0

1972-1988 12,93 4.30 -2.04 45.87 4.0 22.0 18,0

1989-2005 14.69 4.75 3.39 29.90 | 8.0 | 23.0 15.0

1955-1979 12.30 3.53 -1.04 79.95 4,0 | 21.0 17.0

1980-2005 14.51 4.65 ; 4.12 41.70 | 7.0 1 23.0 ; 16.0

Как можно заметить из таблицы, для обоих вариантов представления исходного временного ряда метеопараметра в виде частичных имеет место устойчивый рост среднего значения метеопараметра. Увеличиваются также минимальное и максимальное значения метеопараметра, причем более быстрыми темпами увеличивается минимальное значение.

Такие же расчеты были проведены для временного ряда метеопараметра за период апрель-сентябрь. По результатам расчетов, характер его изменения во времени получается таким же, как в летние сезоны. Но скорость увеличения числа дней с осадками 5мм и более за этот период больше на 1-2 дня, чем в летние сезоны.

Рассмотрим далее результаты расчетов числовых характеристик частичных временных рядов суточного максимума летних осадков, которые приведены в таблице 3.

Таблица 3. Статистические характеристики частичных временных рядов суточного максимума летних осадков (г. Нальчик)

Интервалы временного ряда (гг) Среднее знач (мм) Средне квадр. откл С з § * Коэфф. эксцесса Мпним знач (мм) 7 5 Я" С 2 £ .2 Я << Разброс (мм)

1955-1970 28,70 7,74 6,09 31,40 17,0 43,3 26,3

1971-1986 26,90 6,16 11,42 58,47 18,0 43,0 25,0

1987-2002 27,64 6,44 3,41 49,58 15,0 41,3 26,3

1955-1978 28,20 6,67 12,11 63,57 17,0 43,3 26,3

1979-2002 27,30 6,99 11,34 68,34 15,0 43,0 28

Можно заметить, что среднее значение метеопараметра, хотя и небольшими темпами, но уменьшается. Изменения от интервала к интервалу остальных характеристик также незначительны. В целом можно отметить, что данный метеопараметр слабо чувствителен к изменению климата. Такие же результаты были получены и для суточного максимума осадков за период апрель-сентябрь.

Были также проведены расчеты по исследованию изменения континен-тальности климата предгорной зоны региона. При этом в качестве меры кон-тинентальности локального климата использовалось среднеквадратическое отклонение колебаний температуры воздуха.

Результаты расчетов данной характеристики для предгорной зоны приведены на рис. 3. На оси ординат отложены значения меры континентально-сти. С учетом тенденции изменения режима осадков и динамики данной характеристики можно заметить, что континентальиость климата предгорной зоны региона на рассматриваемом отрезке времени уменьшается. Такое изменение континентальности данной климатической зоны региона видимо, связано с тем, что повышение температуры, из-за глобального потепления

климата, происходит по-разному в различные сезоны года. Более заметно она повышается в зимние , а затем в весенние сезоны. Меньше всего средняя температура воздуха повышается в летние сезоны.

мм

°1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

годы

Рис.3. Изменение континентальное™ климата предгорной зоны Северного Кавказа (г. Нальчик)

Таким образом, можно отметить, что количество осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в предгорной зоне региона с течением времени увеличивается. Такая тенденция метеопараметра в большей степени обусловлена увеличением количества дней с осадками и в меньшей степени увеличением интенсивности осадков.

Рассмотрим далее результаты анализа изменений электрической активности атмосферы

На рис. 4 приведен исходный временной ряд числа дней с грозой в летние сезоны и его линейный тренд.

Как можно заметить, на рассматриваемом отрезке времени наблюдается тенденция увеличения с течением времени значений данного метеопараметра. Увеличение числа дней с грозой в летние сезоны на рассматриваемом отрезке времени, соответствующее линейному тренду, составляет не менее 5 дней. Одновременно происходит рост минимального значения метеопараметра. Летние сезоны без гроз, например, с начала 70-х годов во временном ряду не встречаются.

ДНИ

50 ;

45 :

40 35 • 30 •

25 20 :

15 ;

5 : 0

■ -Л—......-

"Г

V-\/

\Г~

II'

. X.

-14-

1950

1960

1970

1980 годы

1990

2 ООО

2010

Рис.4 Исходный временной ряд числа дней с грозой в летние сезоны и соответствующий ему линейный тренд (г. Нальчик).

Что касается максимального значения, то по рисунку однозначно определить тенденцию его изменения не представляется возможным. Видимо, можно предположить, что в целом имеет место рост данной характеристики.

В то же время, начиная с середины 90-х годов, наблюдается некоторая стабилизация динамики данного метеопараметра. Она заключается в том, что такие характеристики как среднее, максимальное и минимальное значения метеопараметра и разброс между ними в среднем остаются на одном и том же уровне. Среднее значение, например, находится примерно на уровне 20 дней за сезон.

Рассмотрим далее результаты расчетов статистических характеристик частичных рядов данного метеопараметра, которые приводятся в таблице 4.

Таблица 4. Статистические характеристики частичных временных рядов числа дней с грозой в летние сезоны (г. Нальчик)

Интервалы временного рила (.т) Среднее значен (мм) 1 Средне квадр. откл. -е- 7 -е- г й 1 . « А ^ и и -в- и о 3 '£, Мнннм. знач. (мм) Максим, знач. (мм) Разброс (мм)

1951-1967 16,29 14,62 4.97 27,72 0,0 43,0 43,0

1968-1984 16,88 7,76 -9.01 44,54 0,0 28,0 28,0

1985-2001 21,59 6,88 -1.56 39,18 8,0 34.0 26,0

1951-1976 15,40 12,79 10.13 52,79 0,0 43,0 43,0

1977-2001 21,00 7.00 -8.16 68,61 5,0 34.0 29,0

Из таблицы можно заметить, что среднее значение метеопараметра увеличивается с течением времени достаточно быстрыми темпами. Например, по срав-

нению с его значением на первом временном интервале, на третьем оно стало больше на 5.3 дня или более чем на 32%. А в случае двух частичных временных рядов увеличение данной характеристики составило 5.4 дня (или более 36%).

Коэффициент асимметрии в случае трех частичных рядов, как можно заметить из таблицы, меняется сложным образом, и по его поведению судить о тенденции изменения метеопараметра не представляется возможным. Но, исходя из значений данного коэффициента в случае представления исходного временного ряда в виде двух частичных, можно предположить, что происходить снижение вероятности появления во временном ряду элементов, значения которых выше математического ожидания. Такое заключение, на наш взгляд, согласуется с изменением числа дней с грозой на рисунке 4

По такой же схеме был проведен анализ динамики числа дней с грозой за период апрель-сентябрь. В результате получено, что поведение метеопараметра за этот период практически не отличается от его поведения в летние сезоны.

Остановимся на результатах анализа динамики еще одного метеопараметра- продолжительности гроз. Результаты расчетов статистических характеристик частичных рядов в летние сезоны приведены в таблице 5.

Таблица 5. Статистические характеристики частичных временных рядов продолжительности гроз в летние сезоны (г. Нальчик)

Интервалы временного ряда (гг) Среднее значен (мм) « 1 5 = О § со Коэфф. асимм. Коэфф. эксцесса Миним. знач. (мм) Максим, знач. (мм) Разброс (мм)

1951-1967 27,92 30,32 17,43 51,66 0,0 100,0 100,0

1968-1984 24,76 12,49 0,32 41,98 0,0 47,0 47,0

1985-2001 40,56 14,89 2,90 35,44 17,0 64,0 47,0

1951-1976 25,34 26,05 33,02 108,26 0,0 100,0 100,0

1977-2001 36.60 15,00 7,80 57,36 13,0 64,0 47,0

Как можно заметить из таблицы, среднее значение метеопараметра в целом увеличивается с течением времени. Некоторое уменьшение значения данной характеристики на интервале 1968-1984 гг. по сравнению с ее значением на предыдущем интервале можно объяснить наличием циклических составляющих в динамике метеопараметра. В случае трех частичных рядов среднее значение на последнем интервале времени стало больше на 12.64 часов, чем на первом (или более чем на 45%). Одновременно происходит увеличение минимального значения метеопараметра, причем, в конце исходного интервала более быстрыми темпами. Такими же темпами происходит уменьшение максимального значения продолжительности гроз. Коэффициент асимметрии, видимо, также уменьшается. Поэтому можно предположить, что происходит снижение вероятности появления во временном ряду метеопараметра элементов, значения которых выше

математического ожидания, т.е. рост продолжительности гроз в летние сезоны замедляется или прекращается. Об этом свидетельствует, на наш взгляд, поведение метеопараметра в конце рассматриваемого интервала времени.

дни

лето

100 80 60 40 20

I \ А , Д №

1 г „ / ^ ¿_Л-V------т.--у--—Т"

0 1 11 1 / * V I Л, / *

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

годы

Рис.5. Исходный временной ряд продолжительности гроз в летние сезоны и соответствующий ему линейный тренд.

Тенденция увеличения продолжительности гроз в летние сезоны заметна и на рис.5. Соответствующее линейному тренду ее увеличение составило около 20 дней, что можно считать существенным. Таким образом, по характеру изменения отмеченных характеристик временного ряда метеопараметра можно судить о том, что в начале рассматриваемого периода времени грозовые процессы в данной климатической зоне обладали большой неустойчивостью, затем произошла некоторая стабилизация этих процессов и наблюдался рост их активности, который прекратился в конце этого периода.

Такие же расчеты были проведены и для продолжительности гроз за период апрель-сентябрь. Анализ результатов расчетов показал, что изменение метеопараметра во времени такое же, как в летние сезоны.

Во второй главе также приводятся результаты анализа электрической активности атмосферы и режима атмосферных осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в степной и прибрежной зоне Северного Кавказа. Для проведения исследований были использованы данные метеостанций, расположенных в гг. Армавир, Прохладный и Сочи. Анализ временных рядов метеопараметров также проводился двумя методами.

На основании полученных результатов расчетов можно сделать следующие выводы.

Наиболее активной климатической зоной Северного Кавказа( с точки зрения изменения природно-климатических характеристик) является предгорная зона. В этой зоне происходит повышение электрической активности атмосферы, которое проявляется в увеличении как числа дней с грозой, так и

продолжительности гроз. При этом увеличение этих метеопараметров происходит как в летние сезоны, так и за период апрель-сентябрь.

Таким же образом в данной климатической зоне региона имеют место заметные изменения режима атмосферных осадков. Наблюдается достаточно быстрое увеличение количества осадков, как в летние сезоны, так и за период апрель-сентябрь. По результатам расчетов, такое поведение данной природно-климатической характеристики в большей степени связано с увеличением числа дней с осадками. Характеристики отдельных осадков, хотя имеет место их изменение, не очень сильно подвержены климатическим изменениям. Отсюда следует, что тенденция увеличения грозовой активности атмосферы, имеющая место в предгорной зоне региона, может быть связана с увеличением количества дней с осадками, а не с изменением характеристик самих процессов осадкообразования.

Что касается степной зоны региона, то характер изменения ее природно-климатических характеристик заметно отличается от характера их изменения в предгорной зоне. Однозначно судить о росте числа дней с грозой в этой климатической зоне региона не представляется возможным. В летние сезоны, видимо, имеет место рост медленными темпами числа дней с грозой, а за период апрель-сентябрь он практически не меняется. Что касается продолжительности гроз, то в летние сезоны наблюдается медленное увеличение данного метеопараметра, а за период апрель-сентябрь, как и по числу дней с грозой, она не чувствительна к изменению климата.

В то же время в летние сезоны в данной природно-климатической зоне наблюдается достаточно быстрое уменьшение количества осадков. Такая же тенденция имеет место и за период апрель-сентябрь, но скорость уменьшения значений метеопараметра заметно меньше, чем в летние сезоны. Такое поведение данного метеопараметра можно объяснить тем, что уменьшение количества осадков в летние сезоны компенсируется его увеличением в весенние или осенние сезоны. По результатам исследований других авторов, видимо, происходит в осенние сезоны.

Количество дней с осадками практически не изменилось в летние сезоны, а за период апрель-сентябрь имело место его повышение, но не очень быстрыми темпами.

Таким образом, увеличение метеопараметров, характеризующих грозовую активность атмосферы в степной зоне региона, можно объяснить некоторым увеличением числа дней с осадками. А малую чувствительность грозовой активности атмосферы в степной зоне за период апрель-сентябрь при практически неизменном количестве осадков и некотором увеличении числа дней с осадками можно объяснить тем, что увеличение числа дней с осадками происходит за счет дней, неактивных с точки зрения грозовой деятельности.

Менее заметно изменение грозовой активности в прибрежной зоне региона. При этом в летние сезоны продолжительность гроз практически не менялась, а за период апрель-сентябрь наблюдалось некоторое увеличение данной характеристики грозовой активности. Таким же образом, хотя имеет место увеличение количества осадков, число дней с осадками на рассматриваемом отрезке времени практически не изменилось. С учетом этого увели-14

чение количества осадков можно объяснить тем, что происходит увеличение, как интенсивности осадков, так и их количества в отдельные дни.

Отсюда слабую изменчивость числа дней с грозой в прибрежной зоне региона можно объяснить такой же изменчивостью числа дней с осадками в этой климатической зоне. А некоторое увеличение продолжительности гроз за период апрель-сентябрь, видимо, связано с тем, что процессы осадкообразования в данной зоне становятся более интенсивными с точки зрения количества выпадающих осадков и электрической активности облаков.

В третьей главе приводятся результаты прогнозирования временных рядов метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков в предгорной зоне Северного Кавказа.

Для прогнозирования динамики метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков, в настоящей работе используется метод, основанный на учете цикличностей, содержащихся во временных рядах их значений. Излагаются алгоритм построения модели прогнозирования, а также результаты прогнозирования различных тестовых рядов, проведенные для исследования эффективности метода.

Приведены результаты прогнозирования динамики отмеченных выше метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков в предгорной зоне региона. Также приведены результаты анализа полученных результатов.

Временные ряды метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков, нами были исследованы на наличие аномальных элементов. Для этой цели был использован метод Ирвина .

Метод основан на использовании следующей формулы:

Я, = ^-1, / = 1 ,п

ау

где ^у среднеквадратическое отклонение временного рядау| у2,.....,у„.

с , =

К У, - у)2 у=^У>

Расчетные значения ^з, сравниваются с табличными значениями критерия Ирвина ),а, и если оказываются больше табличных, то соответствующее значение у, элемента временного ряда считается аномальным. Значение критерия Ирвина зависит от длины временного ряда. Для используемых в настоящей работе временных рядов метеопараметров, длины которых порядка 50 и более элементов он равен 1,1.

В таблице 6 приведены значения критерия Ирвина для числа дней с грозой в предгорной зоне региона (г. Нальчик).

Таблица 6. Значения критерия Ирвина для числа дней с грозой в предгорной зоне региона

ЛГо апрель май июнь июль август сентябрь

2 0.57 1.20 3.68 0.27 0.80 1.24

3 0.06 0.99 0.00 2.16 1.20 1.24

4 1.72 0.40 1.58 1.35 1.00 1.00

5 0.29 0.40 0.53 0.00 0.40 0.00

6 0.29 0.28 1.05 1.35 0.40 1.49

7 2.87 0.00 0.00 1.62 2.81 1.49

8 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

9 2.58 0.00 0.00 0.00 0.00 0.25

10 2.58 2.00 0.00 0.27 0.00 0.25

11 1.15 2.00 1.05 0.27 2.00 0.00

12 0.86 0.40 1.05 0.00 2.00 0.00

13 1.14 3.00 0.00 0.00 0.40 2.23

14 0.00 1.79 1.05 1.08 3.01 1.74

15 1.43 1.40 1.05 1.08 1.80 0.50

16 2.86 2.79 1.05 2.98 1.40 1.24

17 2.86 0.20 1.05 2.98 2.81 1.24

18 2.87 0.00 0.00 0.00 0.20 0.00

19 2.86 1.40 0.00 0.81 0.00 0.50

20 2.29 0.40 1.58 0.27 1.40 0.75

21 1.43 1.20 1.58 0.81 0.40 0.50

22 0.86 1.59 3.68 0.27 1.20 0.00

23 1.14 0.00 2.11 1.08 1.60 0.50

24 2.86 0.20 1.05 0.54 0.00 0.25

25 2.29 1.00 0.53 0.54 0.20 0.25

26 2.87 0.20 1.05 0.00 1.00 0.25

27 3.44 1.00 1.05 0.27 0.20 1.74

28 0.86 0.80 0.53 0.81 1.00 1.24

29 0.86 1.79 1.05 1 08 0.80 1.00

30 1.15 0.60 0.53 0.54 1.80 1.00

31 0.86 0.60 1.05 1.61 0.60 1.24

32 0.29 0.00 0.00 1.35 0.60 0.50

33 0.29 0.60 0.53 0.81 0.00 0.00

34 0.86 1.00 0.53 0.54 0.60 2.24

35 0.29 0.79 0.53 0.27 1.00 0.50

36 0.99 0.60 1.05 1.89 0.80 1.74

37 0.00 0.60 1.58 1.62 0.60 0.25

38 0.29 0 20 3.16 0.27 0.60 1.74

39 0.57 2.00 2.63 0.00 0.20 1.74

40 0,57 1 40 0.53 081 2.00 1.00

41 0.86 060 1.05 0.27 1.40 0.25

42 0.86 0 80 1.05 0.54 0 60 0.50

43 1.72 0.20 2.10 0.81 0.80 0.75

44 1.15 1.20 0.53 1.35 0.20 0.75

45 0.57 0.60 0.00 0.27 1.20 1.24

46 0 86 0.00 1.05 1.35 0.60 048

47 0 00 1.40 0 53 0.54 0.00 0.99

48 0 86 0.60 0.00 0.27 1.40 1.99

49 0.57 0 20 0.53 1.62 0.60 1.24

5(1 1.43 1 00 2.63 1 35 0.20 0.99

51 0.29 1 40 1.05 1 35 1.00 0.00

Из таблицы можно заметить, что временные ряды числа дней с грозой в различные месяцы содержат достаточно много аномальных элементов. Количество таких элементов различно в различные месяцы.

Такие же расчеты были проведены и для других метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы

Метеопараметры, характеризующие режим осадков и электрическую активность атмосферы, меняются сложным образом с течением времени. Очевидно, что их изменения взаимосвязаны и взаимообусловлены. В связи с этим представляет интерес исследование корреляционной связи между различными метеопараметрами.

Результаты анализа взаимосвязи между метеопараметрами

(значения коэффициента корреляции) следующие:

- между числом дней с грозой и числом дней с осадками за период апрель-сентябрь равен 0.21, летом = 0.29

- между числом дней с грозой и количеством осадков за период апрель-сентябрь равен 0.122, летом=-0,06

- между продолжительностью гроз и числом дней с осадками 0.25 в летние сезоны, и 0.22 за период апрель-сентябрь

- между продолжительностью гроз и количеством осадков получены значения: 0.07 в летние сезоны и -0.07 за период апрель-сентябрь.

Характер связи между метеопараметрами, характеризующими электрическую активность атмосферы и режим осадков, одинаков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь. В целом для всех метеопараметров она либо слабо выражена, либо не проявляется совсем. Отсутствие сильной линейной связи между процессами осадкообразования и электрическими процессами нелинейная, т.е, является чрезвычайно сложной.

Для нахождения линейной составляющей нами использовался так называемый критерий восходящих и нисходящих серий:

Пусть имеется временной ряд: хь х2,...,х п. Тогда согласно отмеченному критерию для исследования наличия в данном временном ряду линейного тренда используется следующий алгоритм:

Для исследуемого временного ряда определяется последовательность

знаков в, по следующему правилу

При этом, если последующее наблюдение равно предыдущему, то учитываем только одно наблюдение.

Подсчитывается число серий у(п), под которой понимается последовательность подряд расположенных плюсов или минусов, причем один плюс или минус считается серией.

Определяется протяженность самой длинной серии .

Гипотеза об отсутствии тренда отвергается с доверительной вероятностью 0.95, если нарушается хотя бы одно из условий:

з V

16л - 29

/та»</(я),

где [х] - наибольшее целое число, не превосходящее х, а значение параметра 1(п) является табличным (для используемых в настоящей работе временных рядов 26 < п < 53 и 1(п) = 6)

В результате получено, что времянные ряды имеют линейный тренд.

Для исследования трендоустойчивости временных рядов метеопараметров, был проведен анализ их фрактальных свойств. Основой фрактального анализа является метод нормированного размаха (R/S - анализ),основанный на определении показателя Херста.

Пусть хь х2, ... х„ временной ряд какого-то показателя; Хп - среднее значение за п лет. Пусть Xl п - накопившееся отклонение за t лет от среднего значения хп :

Обозначим через R - размах накопившегося отклонения в рассматриваемом ряду:

R = max X. ,. - min X. „,

где t - дискретная переменная, принимающая целочисленные значения, а п - длительность рассматриваемого промежутка времени. Херст ввел следующее соотношение:

R/S={a-n)",

где S - среднеквадратическое отклонение рассматриваемого ряда, а - постоянная величина из интервала (0; 1), H - показатель Херста.

Значение показателя Херста получается из предыдущего соотношения:

II _ Inft-lnS In а + In п

Для анализа временных рядов метеорологических параметров показатель Херста H :

1. Если H =0,5, то анализируемый временной ряд носит случайный характер, подчиненный нормальному закону распределения.

2. Если H —> 1, то анализируемый ряд является трендоустойчивым (пер-систентным) и обладает долговременной памятью.

3. Если Н —> 0, то анализируемый временной ряд является антигтерси-стентным. Он более изменчив и состоит из частых спадов и подъемов, то есть рассматриваемому процессу присущ «возврат к среднему».

В результате анализа временного метеопараметра получены следующий значения показателя Херста:

Н=0.834 (для временных рядов числа дней с грозой в летние сезоны ) Н=0.844 (для временных рядов числа дней с грозой за период апрель-сентябрь)

Н=0.86 (для временных рядов продолжительности гроз в летние сезоны) Н=0.88 (для временных рядов продолжительности гроз за период апрель-сентябрь)

Н=0.693 (для временного ряда числа дней с осадками 5мм и более в летние сезоны).Таким образом, получено, что трендоустойчивость временных рядов метеопараметров достаточно высокая.

Для построения модели будем предполагать, что временные ряды метеопараметров формируются под влиянием линейного фактора и N циклических факторов. Тогда для описания изменения во времени метеопараметров, характеризующих природно-климатические характеристики регионов, в общем случае можно использовать выражение вида:

P(0=P o+V + Z

N Г ~ N

1м , . 2м

а, eos--но, sin-

Т, Т,

(1)

где р, к0 - коэффициенты линейной составляющей; a¡, b¡ - коэффициенты циклических составляющих в динамике параметра P(t).

В выражении (1) неизвестными параметрами модели являются коэффициенты р0, ко, а„ b¡ и периоды T¡. С помощью метода фазовых портретов находятся значения T¡ на первом этапе, а остальных коэффициентов на вто-ром(методом наименьших квадратов).

В результате анализа спектральной структуры из временного ряда количества осадков в летние сезоны были выделены следующие значения T¡: -1,7; 2,1; 3,4; 5,7; 6,3; 7,3; 8,2; 9,5; 10,5; 12,1 лет. Во временных рядах других метеопараметров содержатся примерно такие же периодичности.

Эффективность изложенного метода построения модели прогнозирования была исследована на тестовых задачах. В качестве одной из них был рассмотрен временной ряд, образованный значениями функции

у = 3 + 0,3t + 0,5 Sin t + 0,5Cos t + Sin3t + Cos3t ( 2)

в различные моменты времени t, (i=l,2,...,30). При построении функции (1) по этим значениям брался набор из 5 значений Т„ среди которых находились и содержащиеся в ( 2) периоды. Исследовался вопрос выбора периодичностей из имеющегося временного ряда и на втором этапе построения функции ( 1).

Таблица 7. Значения функции (2) и функции (1), построенной по 30 точкам (значения функции у^) с 31 по 40 точки - прогнозные)

№ У(1) Уи(Ч № У(1) Ун(Ч

1 3,14 3,07 21 10,60 10,53

2 4,53 4,68 22 8,07 8,14

3 2,98 2,80 23 10,10 10,02

4 3,80 3,95 24 9,25 9,32

5 4,05 3,91 25 11,46 11,32

6 5,05 5,12 26 11,16 11,31

7 6,09 6,01 27 11,58 11,43

8 5,34 5,42 28 11,11 11,31

9 6,11 6,02 29 10,74 10,57

10 4,47 4,55 30 12,03 12,12

11 6,79 6,76 31 11,92 11,61

12 5,63 5,66 32 14,10 14,22

13 8,79 8,79 33 12,43 12,33

14 6,45 6,44 34 14,14 14,44

15 8,82 8,81 35 11,62 11,68

16 5,77 5,79 36 14,54 14,61

17 8,89 8,91 37 12,79 12,50

18 6,97 6,95 38 16,43 16,12

19 10,61 10,59 39 13,90 13,75

20 8,40 8,42 40 16,43 16,44

В таблице 7. приведены временной ряд, образованный функцией ( 2) и используемый в качестве входных данных (у(0), и значения построенной функции вида (1) (ум(0). При этом для построения функции ( 1) использовались первые 30 значений функции ( 2). Как можно заметить из таблицы, значения функции ( 2) достаточно хорошо совпадают со значениями построенной по 30 точкам функции ( 1).

Затем для исследования возможности прогнозирования значений функ-ции(2) с помощью построенной функции были вычислены следующие 10 ее значений, т.е., прогнозировали значения функции (2) и с 31 по 40 точки, которые в таблице являются прогнозными. Сравнение прогнозных значений с фактическими значениями функции у(0 показывает, что точность прогноза достаточна для решения задачи прогнозирования динамики различных метеорологических параметров. Относительные погрешности прогнозирования последних трех точек, например, не превышают 1,3%.

На рис.6 приведены исходный временной ряд числа дней с грозой в летние сезоны и значения, вычисленные с помощью функции (1) на исходном интервале времени и в предстоящие 15 лет. Таким образом, интервал упреждения равен 15 годам, а значения функции на этом интервале являются прогнозными. По результатам расчетов, число дней с грозой на интервале упреждения, видимо, увеличивается, но скорость увеличения является незначительной.

лето

дни

годы

Рис.6. Исходные (сплошная линия) и прогнозные (пунктирная линия) значения числа дней с грозой в летние сезоны (г. Нальчик).

Среднее значение числа дней с грозой на интервале упреждения будет больше, чем на исходном, и такое увеличение произойдет вследствие отмеченного роста нижней границы изменения метеопараметра. Результаты расчетов по прогнозированию значений данного метеопараметра за период апрель-сентябрь приведены на рис.7. На рисунке можно заметить, что среднее число дней с грозой за этот период на интервале упреждения мало меняется, дни апрель-сентябрь

60 -----—---------------------------------

40 • ■■. • • ... Д . , • ; \

зо :'• • V'•7' •. • • ''■:/" ' у

°1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

годы

Рис 7. Исходные (сплошная линия) и прогнозные (пунктирная линия) значения числа дней с грозой за апрель -сентябрь (г. Нальчик).

Таким образом, характер изменения числа дней с грозой в летние сезоны и за период апрель-сентябрь одинаков.

На рис.8 приведены результаты прогнозирования динамики количества летних осадков. Можно заметить, что в летние сезоны на интервале упреждения сохраняется тенденция увеличения количества осадков, имеющая место на исходном интервале времени.

лето

мм

400----------------------------- ---------------------------------------------------1

350 300250; 200 150 100 50

Л М /Ы

: I : $

■Л-

Н-Ьпг:

¡1' I

"ГГПНТ

I 1

1950

1960

1970

1980

2000

2010 2020 2030

1990 Годы

Рис. 8. Исходные (сплошная линия) и прогнозные (пунктирная линия) значения количества осадков в летние сезоны (г. Нальчик).

Увеличение значений метеопараметра на исходном интервале времени, соответствующее линейному тренду, по результатам анализа составило примерно 50 мм, а на интервале упреждения оно меньше и равно примерно 25-30 мм.

Разброс между значениями количества осадков достаточно велик как на исходном интервале времени, так и на интервале упреждения (более 200 мм). Он соизмерим со средним количеством осадков на исходном отрезке времени. Кроме этого, максимальные значения метеопараметра на обоих временных интервалах примерно одинаковы, около 375 мм.

Одной из особенностей увеличения количества летних осадков в предгорной зоне региона является увеличение его минимальных значений, т.е. процессы образования летних осадков становятся более интенсивными, а сами они - однородными.

На рис.9 приведены результаты прогнозирования количества осадков за период апрель-сентябрь. Как и в летние сезоны, на интервале упреждения сохраняется тенденция увеличения количества осадков, имеющая место на исходном интервале времени.

Таким образом, изменение количества осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в предгорной зоне региона в большей степени обусловлено увеличением его минимальных значений.

мм

900 1

800 I

700 | 600 : 500 ] 400 300 200

100 0

апрель-сентябрь

; \ _

и У

1950 1960

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 Годы

Рис. 9. Исходные (сплошная линия) и прогнозные (пунктирная линия) значения количества осадков за период апрель-сентябрь (г. Нальчик).

Остановимся далее на некоторых результатах прогнозирования еще одного метеопараметра - количества дней с осадками 5 мм и более.

лето

дни

т I I '

ю-

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

годы

Рис. 10. Исходные (сплошная линия) и прогнозные (пунктирная линия) значения числа дней с осадками 5 мм и более в летние сезоны (г. Нальчик).

На рис.10 приведены результаты прогнозирования динамики данного метеопараметра в летние сезоны. В результате анализа временного ряда метеопараметра было обнаружено, что имеет место тенденция увеличения с течением времени его значений.

На рис. 11 приведены результаты прогнозирования динамики числа дней с осадками 5 мм и более за период апрель-сентябрь. В результате анализа временного ряда метеопараметра было обнаружено, что имеет место тенденция увеличения с течением времени его значений.

апрель -сентябрь

45;

.4 * 71 ' : • ; 1 ; » ; ' - :

----------- -

1.............;____________________

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

годы

Рис. 11. Исходные (сплошная линия) и прогнозные (пунктирная линия) значения числа дней с осадками 5 мм и более за период апрель-сентябрь (г. Нальчик).

Результаты расчетов по прогнозированию динамики метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы, показали, что в летние сезоны число дней с грозой останется на интервале упреждения без существенных изменений, а продолжительность гроз, хотя и небольшими темпами, будет увеличиваться. Поведение этих метеопараметров за период апрель-сентябрь, как показывают результаты расчетов, примерно такое же, как в летние сезоны. Таким образом, в предстоящие годы в предгорной зоне региона будет сохраняться тенденция увеличения электрической активности атмосферы.

Таким же образом, будет сохраняться тенденция увеличения количества осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь.

Что касается степной зоны региона, то характер изменения ее природно-климатических характеристик заметно отличается от характера их изменения в предгорной зоне. 24

Менее заметно изменение грозовой активности в прибрежной зоне региона. При этом в летние сезоны продолжительность гроз практически не изменилась, а за период апрель-сентябрь наблюдается некоторое увеличение данной характеристики грозовой активности. Таким же образом, хотя имеет место увеличение количества осадков, число дней с осадками на рассматриваемом отрезке времени практически не изменилось.

Основные результаты работы.

1. Проведено исследование изменения электрической активности атмосферы в предгорной, степной и прибрежной климатических зонах Северного Кавказа. Исследование проводилось на основе анализа поведения линейных трендов и изменений статистических характеристик частичных временных рядов метеорологических параметров (1956-2005гг.), характеризующих электрическую активность атмосферы (продолжительность гроз и число дней с грозой) в летние сезоны и за период апрель-сентябрь. В результате проведенных исследований получено, что в отмеченных климатических зонах региона происходит изменение электрической активности атмосферы. Показано, что характер изменения данной природно-климатической характеристики различный в различных климатических зонах.

2. Выявлены тенденции изменения режима осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в предгорной, степной и прибрежной климатических зонах Северного Кавказа. Исследование проводилось на основе анализа изменений статистических характеристик частичных временных рядов метеопараметров (1956-2005 гг.), характеризующих режим осадков (количество осадков, число дней с осадками, суточный максимум осадков). Получено, что изменение режима осадков во всех климатических зонах региона носит существенный характер.

3. Исследованы наличие тренда и трендоустойчивость временных рядов метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим атмосферных осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь. Получено, что трендоустойчивость временных рядов метеопараметров достаточно высокая (показатель Херста близок к единице).

4. Методом фазовых портретов проведен анализ спектральной структуры временных рядов метеопараметров,используемых для анализа изменения электрической активности атмосферы и режима осадков в предгорной зоне региона в летние сезоны и за период апрель-сентябрь. Полученные результаты используются для построения модели прогнозирования динамики метеопараметров, характеризующих отмеченные природно-климатические характеристики предгорной зоны региона.

5.Определена связь между метеопараметрами, характеризующими электрическую активность атмосферы и режим атмосферных осадков. Показано, что связь между ними наиболее существенна в летний период времени.

6. Построена модель прогнозирования временных рядов метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков. Модель учитывает циклический характер изменения факторов, формирующих временные ряды метеопараметров. С использованием реальных и тестовых временных рядов проведено исследование эффективности модели. Результаты тестовых расчетов показали достаточно высокую эффективность модели и возможность ее использования для прогнозирования динамики различных метеопараметров.

7. Проведено прогнозирование изменений числа дней с грозой и продолжительности гроз в летние сезоны года и за период апрель-сентябрь в предгорной зоне Северного Кавказа. По результатам расчетов на интервале упреждения сохранятся тенденции, сложившиеся в динамике данной природно-климатической характеристики региона.

8. Проведено прогнозирование динамики количества осадков и числа дней с осадками 5 мм и более в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в предгорной зоне Северного Кавказа.

По результатам расчетов, на интервале упреждения в основном сохранятся тенденции, сложившиеся в ее динамике на исходном интервале времени.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Аджиева A.A., Аджиев А.Х., Ашабокова Ф.К., Созаева Л.Т. Модель прогнозирования электрической активности атмосферы.//Исследования по дифференциальным уравнениям и математическому моделированию.- Владикавказ: ВНЦ РАН, 2008,- С.376.

2. Ашабокова Ф.К.,Бисчоков Р.М.,Бисчокова Л.Б. Об одном подходе и некоторых результатах прогнозирования изменений температурного режима воздуха в приземном слое атмосферы в степной и предгорной зонах центральной части Северного Кавказа.//Доклады Адыгской(Черкесской) Международной академии наук.- 2008.-Т.10,№2.-С.94-100

3. Калов Х.М., Ашабоков Б.А., Ашабокова Ф.К., Деркач Д.В. Об одном подходе и некоторых результатах прогнозирования динамики природно-климатических характеристик./Сборник Трудов «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование, С-Петербург, 2008, т. 13, С.279-280.

4. Ашабокова Ф.К. Об одном подходе и некоторых результатах прогнозирования электрической активности атмосферы в центральной части Северного Кавказа/ Научный сборник «Материалы третьей международной конференции «Моделирование устойчивого регионального развития»,Нальчик КБНЦ РАН,2009, С.79-83.

5. Ашабокова Ф.К. Анализ трансформации электрической активности атмосферы и режима осадков в центральной части Северного Кавказа./ Научный

сборник «Материалы третьей международной конференции «Моделирование устойчивого регионального развития»,Нальчик КБНЦ РАН,2009, С.84-89.

6. Ашабокова Ф.К. О некоторых результатах прогнозирования электрической активности атмосферы и режима осадков в предгорной зоне Северного Кавказа//Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки,2010.-С. 19-23

7. Ашабокова Ф.К. Результаты анализа электрической активности атмосферы и режима осадков в предгорной зоне Северного Кавказа//Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки, 2010.-№3-С.

Сдано в набор 15.12.10г. Подписано в печать 16.12. Юг. Гарнитура Тайме. Печать трафаретная. Формат 60x84 '/,6. Бумага офсетная. Усл.п.л. 1.0. Тираж 100 -зкз.3аказ№ 47

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Ашабокова, Фатима Казимухамедовна

ВВЕДЕНИЕ.

1 .ИЗМЕНЕНИЕ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕГИОНОВ: РЕЗУЛЬТАТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1 .¡.Некоторые результаты анализа изменений природно-климатических характеристик различных районов Земного шара.

1.2.0сновные факторы, влияющие на климат Земли.

1.3.Методы исследования трансформации природно-климатических характеристик регионов.

2.АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ АТМОСФЕРЫ И РЕЖИМА ОСАДКОВ В ПРЕДГОРОНОЙ, СТЕПНОЙ И ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНАХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

40 1'

2.1 Анализ трансформации электрической активности атмосферы и режима осадков в предгорной зоне Центральной части Северного Кавказа.

2.1.1. Об изменении электрической активности атмосферы

2.1.2. Результаты анализа изменений режима атмосферных осадков.

2.2. Результаты анализа изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в степной зоне Северного Кавказа.

2.2.1. О некоторых результатах анализа изменений электрической активности атмосферы.

2.2.2. О результатах анализа изменений режима атмосферных осадков.

2.3. Результаты анализа изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в прибрежной зоне Северного Кавказа.

2.3.1.Некоторые результаты анализа изменений электрической активности атмосферы.

2.3.2. Результаты анализа изменений режима атмосферных осадков.

Выводы к главе 2.

3. НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ АТМОСФЕРЫ И РЕЖИМА ОСАДКОВ В ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА.

3.1 Результаты анализа временных рядов метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим атмосферных осадков.

3.1.1. Результаты анализа наличия аномальных элементов во временных рядах метеопараметров и корреляционной связи между ними.

3.1.2. Результаты анализа наличия тренда и трендоустойчивости временных рядов метеопараметров.

3.2 Метод прогнозирования временных рядов метеопараметров.

3.3 Результаты прогнозирования изменений электрической активности атмосферы и режима атмосферных осадков.

Выводы к главе 3.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Анализ и прогноз изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в различных климатических зонах Северного Кавказа"

Актуальность темы исследования. Изменение термического режима атмосферы вследствие глобального потепления климата влияет на все процессы в атмосфере, начиная от крупномасштабных движений воздушных масс и кончая микрофизическими процессами, связанными с фазовыми переходами воды в атмосфере. В результате оно приводит к изменению, как характеристик этих процессов, так и пространственно-временного их распределения. Серьезным образом оно может отразиться и на характере облакообразования в масштабах всей планеты, а также на процессах, протекающих непосредственно в облаках. Об этом свидетельствуют многочисленные исследования формирования облачности и изменений количества и режима атмосферных осадков в различных регионах земного шара. В частности, исследования показали, что изменения характера осадкообразования в облаках часто бывают существенными и носят локальный характер: они могут быть различными даже для близлежащих районов.

С другой стороны, трансформация режима атмосферных осадков является следствием изменения характера протекания процессов в облаках, способствующих формированию их микроструктурных характеристик, электрической активности и других параметров.

Отсюда можно отметить, что изменение климата стало в настоящее время фактором, оказывающим существенное влияние на атмосферные процессы и, таким образом, на природно-климатические характеристики практически всех регионов нашей планеты. Этим можно объяснить и то, что исследование изменений природно-климатических характеристик регионов, их прогноз, а также четкое определение возможных последствий для окружающей среды и в различных областях человеческой деятельности стали в настоящее время научными проблемами, которые привлекают большое внимание исследователей.

К таким проблемам можно отнести анализ и прогноз изменений электрической активности атмосферы и режима осадков, рассмотренные в настоящей работе для различных климатических зон Северного Кавказа. Следует отметить, что основное внимание при исследовании динамики природно-климатических характеристик регионов уделяется исследованию изменений количества осадков, а детальному исследованию изменения режима осадков посвящено ограниченное количество работ.

Недостаточно внимания уделяется исследованию трансформации электрической активности атмосферы и прогнозированию изменений характеризующих ее метеопараметров. А что касается взаимосвязи между изменениями режима осадков и электрической активностью атмосферы, то исследования в этом направлении практически отсутствуют. Вместе с тем, исследование этих вопросов представляет большой научный и практический интерес.

Отметим, что подобные исследования не проведены для многих регионов страны, включая и Северокавказский регион, и особенно с учетом особенностей отмеченных процессов для различных климатических зон. Вместе с тем, в этом регионе сконцентрировано большое количество промышленных и других объектов, и, кроме этого, регион играет значительную роль в продовольственном обеспечении РФ. В связи с этим детальное исследование трансформации отмеченных природно-климатических характеристик и прогноз их динамики имеет также важное значение для усовершенствования организации защиты этих объектов от молниевых разрядов, а также адаптации производства сельскохозяйственной продукции в различных климатических зонах региона к изменению их агроклиматических ресурсов.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

- определение трансформации электрической активности атмосферы в предгорной, степной и прибрежной климатических зонах Северного Кавказа на основе анализа временных рядов метеорологических параметров, характеризующих ее;

- определение изменений режима атмосферных осадков в тех же климатических зонах региона на основе анализа временных рядов характеризующих его метеорологических параметров;

- исследование наличия тренда и трендоустойчивости временных рядов метеорологических параметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим атмосферных осадков в предгорной зоне региона;

- проведение анализа спектральной структуры временных рядов этих же метеорологических параметров;

Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие результаты : - закономерности изменения во времени электрической активности атмосферы в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в предгорной, степной и прибрежной зонах Северного Кавказа; закономерности изменения во времени метеопараметров, характеризующих режим атмосферных осадков в этих же климатических зонах региона;

- результаты исследования наличия тренда и трендоустойчивости временных рядов метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков в предгорной зоне региона, наличия аномальных элементов в этих рядах, корреляционной связи между различными метеопараметрами, а также спектральной структуры временных рядов метеопараметров;

- результаты прогнозирования метеорологических параметров, характеризующих режим атмосферных осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь;

- результаты прогнозирования метеорологических параметров, характеризующих электрическую активность атмосферы.

Практическая ценность работы. Практическая ценность работы заключается в том, что получены закономерности изменения во времени электрической активности атмосферы и режима осадков в летние сезоны и за период апрель-сентябрь в предгорной, степной и прибрежной климатических зонах Северного Кавказа, проведен прогноз их изменений на 15-летнем интервале упреждения.

Предмет защиты.

Личный вклад автора. Постановка задачи осуществлена совместно с научным руководителем. Сбор информации, разработка программных средств, анализ изменений временных рядов метеопараметров, характеризующих электрическую активность атмосферы и режим осадков в различных климатических зонах региона, а также прогноз динамики этих метеопараметров осуществлены автором самостоятельно. Анализ физического содержания результатов расчетов проведен совместно с научным руководителем.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международной научной конференции по дифференциальным уравнениям и математическому моделированию (Владикавказ, 2008г),У-ой Международной научно-практической конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование» (С. Петербург, 2008), Международной научной конференции по проблемам информатизации общества (Нальчик, КБНЦ РАН,2009), на научных семинарах в Кабардино

Балкарском государственном университете и Высокогорном геофизическом институте.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 143 страницы машинописного текста, включая 22 таблицы, 33 рисунка, список используемой литературы из 126 работ.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Ашабокова, Фатима Казимухамедовна

Основные результаты, полученные в настоящей диссертационной работе, можно сформулировать следующим образом:

1. Проведено исследование изменения электрической активности атмосферы в предгорной, степной и прибрежной климатических зонах Северного Кавказа. Исследование проводилось на основе анализа поведения линейных трендов и изменений статистических характеристик частичных временных рядов метеорологических параметров (19562005гг.), характеризующих электрическую активность атмосферы (продолжительность гроз и число дней с грозой) в летние сезоны и за период апрель-сентябрь. В результате проведенных исследований получено, что в отмеченных климатических зонах региона происходит изменение электрической активности атмосферы. Показано, что характер изменения данной природно-климатической характеристики различный в различных климатических зонах.

По результатам расчетов, для данной природно-климатической характеристики в основном сохранятся тенденции, сложившиеся в ее динамике на исходном интервале времени.

Результаты диссертационного исследования могут найти применение для организации эффективной защиты народнохозяйственных объектов, в том числе олимпийских объектов в г. Сочи и его окрестностях, от молниевых разрядов. Кроме этого, результаты анализа и прогноза режима осадков в летние сезоны года и за период апрель-сентябрь можно использовать в стратегиях устойчивого развития климатических зон региона с учетом изменения агроклиматических характеристик, а также для решения задачи адаптации производства сельскохозяйственной продукции к изменению климата.

Дальнейшие исследования по проблемам, затронутым в диссертационной работе, будут направлены на расширение исследование районов, для которых будут проведены анализ и прогноз изменений природно-климатических характеристик. Планируется также разработка модели и решение задачи оптимизации производства сельскохозяйственной продукции с учетом изменений агроклиматических ресурсов региона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Ашабокова, Фатима Казимухамедовна, Нальчик

1. Абшаев М.Т., Малкарова A.M., Борисова Н.В. О тенденции измененияклимата на Северном Кавказе.//Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата. Москва,2003.-С.365-366.

2. Аджиев А.Х. Результаты комплексного исследования молниевых разрядовна землю и в облаках.//Труды расширенного заседания IV секции Научного совета АН СССР по проблеме «Теоретические и электрофизические проблемы молнии и молниезащиты».- Баку, 1984.-С.94.

3. Аджиев А.Х., Ватиашвили М.Р., Евченко И.М. Климатические и физикостатистические характеристики гроз Кавказа//Тезисы докладов IV Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. — Нальчик, 1990.-С.256-257.

4. Аджиева A.A., Аджиев А.Х., Ашабокова Ф.К., Созаева Л.Т. Модельпрогнозирования электрической активности атмосферы./УИсследования по дифференциальным уравнениям и математическому моделированию.-Владикавказ: ВНЦ РАН, 2008.- С.376.

5. Аджиев А.Х., Агзагова М.Б., Бжекшиев С.М., и др. Пространственные ивременные изменения грозовой активности над Северным Кавказом.//Труды ВГИ.-2002.-Вып.92.-С.96-102.

6. Андреева М.А., Коротина Е.Ф.- Многолетние колебания темпераурногорежима Южного Урала.//Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва,2003.-С.371

7. Андерсен Т.В. Статистический анализ временных рядов. — М.: Мир.- 1976.755 с.

8. Анисимов O.A., Поляков В. Информационная система для оценкипоследствий изменения климата в области криолитозоны. // Криосфера земли.- 1998.- №3.- С.91-95.

9. Ашабокова Ф.К.,Бисчоков Р.М.,Бисчокова Л.Б. Об одном подходе и некоторых результатах прогнозирования изменений температурного режима воздуха в приземном слое атмосферы в степной и предгорной зонахцентральной части Северного Кавказа.//оклады

10. Адыгской(Черкесской) Международной академии наук. -2008.-Т.10,№2.-С.94-100

11. Ашабокова Ф.К. О некоторых результатах прогнозирования электрическойактивности атмосферы и режима осадков в предгорной зоне Северного Кавказа//Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки.-2010.-№ .-С. 19-23

12. Ашабокова Ф.К. О результатах анализа электрической активностиатмосферы и режима осадков в предгорной зоне Северного Кавказ а//Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки.-2010.-№3.-С.

13. Ашабоков Б.А., Федченко Л.М., Калов Х.М., и др. Анализ и прогноз изменения климата в Кабардино-Балкарской республике. Нальчик: Издательство КБГСХА, 2005.- 150с.

14. Базелян Э.М. Горин Б.Н., Левитов В.И. Физические и инженерные основымолниезащиты. Л.: Гидрометеоиздат, 1978.- 223с.

15. Бардин М.Ю. Изменчивость и современные изменения температурывоздуха на территории РФ, стран СНГ и Балтии в 20 веке по данным наблюдений. //Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва,2003.-С.З75

16. Берадзе Н.И., Турманидзе Т.И., Кордзахия Г.И. и др. — Проблема измененияклимата в горных странах (на примере Грузии). //Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата. —Москва,2003.-С.376.

17. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов: прогноз и управление.1. Вып. 1,2).-М.:Мир, 1974.

18. Болин Б. Климат и наука, знание и понимание, необходимые для действия вусловиях неопределенности. / /Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.-Москва, 2003.- С.9-13.

19. Борзенкова И.И. О природных индикаторах современного глобальногопотепления. //Метеорология и гидрология.- 1999.-№6.- С.98-110.

20. Будыко М.И. Изменение климата.-JI.: Гидрометеоиздат, 1969.- 325 с.

21. Будыко М.И. Климат и жизнь. Л.: Гидрометеоиздат, 1971.- 472 с.

22. Брунетти М., Маугерри М., Нанни Т. Тренды интенсивности суточныхосадков в Италии за последние 120 лет. // Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003.- С. 166.

23. Бютнер Э.К., Захарова O.K. Моделирование углеродного цикла сиспользованием метода дробных производных.//Метеорология и гидрология.-1983.- №4.- С. 14-20.

24. Вагер Б.Г. Применение сплайн-функций в метеорологии игидрологии/Юбзорная информация, ВНИИГМИ МЦД.- 1981.-Вып. 1.-35с.

25. Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.:Физматгиз, 1958.- 464 с.

26. Вербицкий М.Я., Чаликов Д.В. Моделирование системы ледники-океанатмосфера.-Л.: Гидрометеоиздат, 1986.-133с.

27. Володин Е.М. Связь между температурной чувствительностью к удвоениюсодержания углекислого газа и распределением облачности в современных моделях климата.// Известия РАН. Физика атмосферы и океана.- 2008,-Т.44, №3.- С.311-323.

28. Володин Е.М., Дианский H.A. Моделирование изменений климата в XX

29. XXII столетиях с помощью совместной модели общей циркуляции атмосферы и океана.//Известия РАН, Физика атмосферы и океана.-2006, Т.42, №3. -С.291-306.

30. Гаркуша В.Ф., Бадахова Г.Х., Кнутас A.B. Вековой мониторингвлажностно-термического режима и тенденции измнения климата

31. Центрального Предкавказья.//Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003. — С.396.

32. Геворкова В.А., Катцов В.М., Мелешко В.П. и др. Климат России в XXIвеке. Часть 2. Оценка пригодности моделей общей циркуляции атмосферы и океана CMIP3 для расчетов будущих изменений климата России.// Метеорология и гидрология.- 2008.- №8.- С.5-19.

33. Глобальный климат.//Под ред. Дж. Т. Хотона.- JL: Гидрометеоиздат, 1987.552 с.

34. Гмурман B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Издво «Высшая школа», 1972.-368с.

35. Горбатенко В.П. Пространственные и временные вариации грозовойактивности над Томской областью. // Метеорология и гидрология.- 1999.-№12. С.21-28.

36. Гренаджер К., Хатанака М. Спектральный анализ временных рядов вэкономике. М.: Статистика. 1972.

37. Григорян С.С. Об осреднении физических полей. Доклады АН СССР.1980/Г.254, №4.- С.846-850.

38. Груза Г.В., Апасова Е.Г. Климатическая изменчивость месячных суммосадков севрного полушария. //Метеорология и гидрология.-1981.- №5.-С.5-16.

39. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Колебания и изменения климата на территории

40. России.// Известия РАН. Физика атмосферы и океана.- 2003.-Т.39, №2.-С.166-185.

41. Груза Г.В., Ранькова Э.Я., Бардин М.Ю., и др.Современное состояниеклимата. Климатический мониторинг.//Глобальные изменения природной среды и климата.// Избранные научные труды,- Москва, 1997.- С. 194-215.

42. Груза Г.В., Ранькова Э.Я., Рочаева Э.В. Крупномасштабные колебанияциркуляции атмосферы в Южном полушарии и их влияние на изменениеклимата некоторых регионов Земного шара в XX веке.// Метеорология и гидрология.- 2007.-№7.- С.5-17.

43. Губанов В.А., Ковальджи А.К. Выделение сезонных колебений на основевариационных принципов. // Экономика и математические методы.- 2001.-Т.37, №1.- С.91-102.

44. Дзюба A.B., Панин Г.Н. Механизм формирования многолетнихнаправленных изменений климата в прошедшем и текущем столетиях. //Метеорология и гидрология.- 2007.- №5.-С.5-26.

45. Дергачев В.А. Космические лучи и климатическая изменчивость.//Тезисыдокладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003.-С.463.

46. Деркач Д.В. Исследования изменения температурного режима воздуха всистеме приземный слой атмосферы — подстилающая поверхность.//Неделя науки в АГПУ: Тезисы докладов научно-практической канференции.-2007.

47. Дымников В.П. Моделирование климата и его изменений.//Избранныетруды государственной научно-технической программы России «Глобальные изменения климата».- Москва, 1997.- С.216-231.

48. Дымников В.П., Лыкосов В.Н., Володин Е.М. Проблемы моделированияклимата и его изменений.//Известия РАН, Физика атмосферы и океана.-2006.-Т.42, №5.-С.618-636.

49. Елисеев A.B. Оценка неопределенности будущих изменений концентрацииуглекислого газа в атмосфере и его радиационного форсинга.// Известия РАН, Физика атмосферы и океана.-2008.-Т.44, №3.-С.301-310.

50. Елисеев В.В., Мохов И.И. Влияние вулканической активности на изменение климата последних нескольких веков: оценки с климатической моделью промежуточной сложности.// Известия РАН, Физика атмосферы и океана.-2008.Т.44, №6.-С.723-736.

51. Ефимов В.В.,Губанов E.B. Изменение климата юго-восточного региона

52. Европы в 20 столетии. // Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003. -С.388.

53. Жуков В.А., Святкина O.A. К вопросу адаптации сельского хозяйствацентра Европейской России к возможным изменениям климата.//Метеорология и гидрология.- 2002.- №4.-С.85-92.

54. Зай П., Занг X., Ван X., Пан X. Изменение климата осадков в Китае и связанные с ними экстремумы. //Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003. —С.173

55. Загайтов И.Б., Раскин В.Г., Яновский Л.П. О прогнозировании тенденций визменении урожайности зерновых культур //Научные труды. Воронежского с/х института. Воронеж, 1979.-Т.107.-С.107-114.

56. Зверяев И.И. Климотология и долгопериодная изменчивость годового ходатемпературы воздуха над Европой. // Метеорология и гидрология.- 2007.-№7.-С. 18-24.

57. Звиерс Ф., Хегерл Г., Гиллетт Н., Занг X. Обнаружение и объяснениепричин изменения климата.//Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003. —С.57-59

58. Зоидзе Е.К. Перспектива использования агроклиматической информациипри экономическом обосновании цен продажи, аренды.// Новые тенденции в агрометеорологии.-Москва, 2003, вып.5.-С44-60.

59. Иванов В.В. Периодические колебания погоды и климата.//Успехифизических наук.-2002. -Т.172, Ж7.-С.777-811.

60. Ивахненко А.Г. Долгосрочное прогнозирование и управление сложнымисистемами.- Киев: Техника, 1975. —С.312.

61. Израэль Ю.А., Анохин Ю.А., Елисеев Д.А. Адаптация водного хозяйства

62. Российской Федерации к изменениям климата //Глобальные изменения природной среды и климата. Избранные научные труды.- Москва.-1997.-С.373-391.

63. Израэль Ю.А., Сиротенко О.Д. Моделирование влияния изменений климатана продуктивность сельского хозяйства России.//Метеорология и гидрология.-2003.- №6.- С.5-17.

64. Израэль Ю.А. Проблемы опасного антропогенного воздействия наклиматическую систему и возможности биосферы. // Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.-Москва, 2003.-С. 19-21.

65. Калов Х.М., Ашабоков Б.А., Деркач Д.В. Анализ режима осадков вприморской зоне Краснодарского края.//Сборник Трудов «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование.-С-Петербург.- 2008.-Т 13.-С.281 -282.

66. Кашин Ф.В., Арефьев В.Н., Семенов В.П., Упэнэк Л.Б. Структуравременных вариаций углекислого газа в толще атмосферы центральной части Евразии.// Известия АН СССР, ФАО.-2008.-Т.44, №1.- С.94-103.

67. Кахнер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и программноеобеспечение. М.: Мир, 1998.

68. Кендал М. Дж., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ ивременные ряды. М.: Наука, 1976.

69. Коломыц Э.Г. Прогноз влияния глобального потепления и биологическийкруговорот и углеродный баланс лесных экосистем Волжского бассейна.// Метеорология и гидрология.-2008.- №7.-С.38-51

70. Кондратьев В.А. Изменения глобального климата: нерешенные проблемы.

71. Метеорология и гидрология.-2004.- №6.- С.118-128.

72. Кондратьев К.Я. Неопределенности данных наблюдений и численного моделирования климата. //Метеорология и гидрология.-2004.- №6.- С.47-50.

73. Кондратьев К.Я., Прокофьев М.А. Типизация атмосферного аэрозоля дляоценки его воздействия на климат.// Известия АН СССР, ФАО.-1984.-Т.20, №5.- С.339-348.

74. Котляков В.М. Скважина на станции «Восток» рассказывает о прошломклимате Земли//Избр. труды госуд. научно-технической программы России «Глобальные изменения климата».-Москва,1997.-С.281-291.

75. Красс М.С., Чупрынов Б.П. Математика в экономике. Математическиеметоды и модели. — М.: Финансы и статистика, 2007.-С.544.

76. Легасов В.А., Кузьмин И.И., Черноплеков А.И. Влияние энергетики наклимат.//Известия АН СССР, ФАО.-1984.-Т.20, №11.-С.1089-1106.

77. Лийс С.Е. Исследование глобального климата.//Глобальный климат. -Л.:

78. Гидрометеоиздат,1987. -С.33-66.

79. Литовка Н.И., Налоева Р.Х. Анализ динамики природно-климатическиххарактеристик степной зоны КБР. //Труды ВГИ.- 2003.-Вып.92.-С.74-79.

80. Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б. Нелинейность. Новые проблемы, новыевозможности // Новое в энергетике. Загадки мира неравновесных структур.- М.: Наука, 1996.

81. Манабе С., Везерол Р. Изменение водных запасов в масштабах столетиявследствие глобального потепления. //Тезисы докл. Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003.-С.14-15.

82. Марчук Г.И. Метод вычислительной математики. — М.: Наука, 1977, С.456.

83. Марчук Г.И. Роль океана в формировании климата. //Тезисы докладов

84. Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003.-С.16-17.

85. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы.- С-Петербург: Гидрометеоиздат, 2000.778 с.

86. Массодиан С.А. Тренды осадков за последние пятьдесят лет в Иране.//

87. Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.-Москва, 2003.-С.160

88. Мейсон П. Выводы второго отчета об адекватности глобальной системынаблюдений за климатом. / /Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.-Москва, 2003. -С.26-27.

89. Мелешко В.П., Катцов В.М., Говоркова В.М., и др. Климат России в XXIвеке. Часть 3. Будущие изменения климата, рассчитанные с помощью ансамбля моделей общей циркуляции атмосферы и океана СМЕРЗ.// Метеорология и гидрология.-2008.-№9.- С.5-21.

90. Мелешко В.П., Катцов В.М., Мирвис В.М., и др. Климат России в XXIвеке. Часть 1. Новые свидетельства антропогенного изменения климата и современные возможности его расчета.//Метеорология и гидрология.-2008.-№6.- С.5-15.

91. Мохов И.И., Елисеев A.B., Хандорф Д. и др. Северо-Атлантическоеколебание: диагноз и моделирование десятилетней изменчивости и ее долгопериодной эволюции.// Известия АН. Физика атмосферы и океана.-2000.-Т.36, №5.- С.65-66.

92. Мохов И.И., Елисеев A.B. Изменение характеристик квазидвухлетнейцикличности зонального ветра и температуры приэкваториальной нижней стратосферы. //Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 1998.-Т.34, №3.-С.327-336.

93. Мохов И.И., Смирнов Д.А. Диагностика причинно-следственной связи солнечной активности и изменений глобальной приповерхностной температуры Земли. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана.- 2008.-Т.44, №3.- С.283-293.

94. Найденов В.И., Кожевникова И.А., Хаотическая динамика гидросферы иклимата.// Доклады РАН.- 2002.-Т.384, №3.- С.385-390.

95. Найденов В.И. Нелинейная динамика поверхностных вод и суши. — М.:1. Наука, 2004.- 320 с.

96. Найденов В.И., Швейкина В.И. Гидрологическая теория глобальногопотепления климата Земли.//Метеорология и гидрология.- 2005.- №12.-С.64-76.

97. Нижегородцев P.M. Модели логической динамики как инструментэкономического анализа и прогнозирования.//Моделирование экономической динамики.- М.: Доклад МГУ, 1997.

98. Никитин Ю.М., Чиркова Э.Н., Нилов В.В. Математический методвыявления биологических и геофизических ритмов разной частоты.// ДАН СССР.-1989.- Т.290, №6.-С.1347-1351.

99. Новороцкий П.В. Климатические изменения в бассейне Амура за последние115 лет.// Метеорология и гидрология.-2007.- №2.- С.43-54.

100. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы./Под ред. Б. Болина,

101. Б. Дееса, Дж. Ягера, Р. Уорика JL: Гидрометеоиздат, 1989. - 558с.

102. Перепелица В.А., Попова Е.В. Фрактальный анализ поведения природныхвременных рядов // Современные аспекты экономики.-2002.- №9(22).-С. 185-200.

103. Полонский А.Б. Роль океана в изменениях современного климата / /Тезисыдокладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003.-С.476

104. Поновский Г.А., Брайер Г.В. Статистические методы в метеорологии. Л.:

105. Гидрометеоиздат, 1967.-242 с.

106. Рубинштейн К.Г., Гинзбург A.C. Оценки изменения температуры воздуха иколичества осадков в крупных городах (на примере Москвы и Нью-Йорка). //Метеорология и гидрология.-2008, №2.- С.29-38

107. Сарафанов A.A., Демидов А.Н., Соков A.B. О потеплении промежуточныхи глубинных вод в экваториальной части Северной Атлантики, Метеология и гидрология.-2008.- №3.-С.60-67.

108. Сафаров С.Г. Особенности изменения годового климата на территории

109. Азербайджана на зимний период.// Метеорология и гидрология.- 2003.-№5.-С.44-53.

110. Семенов С.М., Гельвер Е.С. Изменение годового хода среднесуточнойтемпературы воздуха на территории России в XX веке.// Доклады РАН.-2002.-Т.386, №3.-С.389-394.

111. Семенов С.М., Гельвер Е.С. Климатические изменения годовой суммыосадков и частоты измеренных осадков на территории России и соседних стран в XX веке.//Доклады РАН.-2003.-Т.393, №6.-С.818-821.

112. Серебренников М Г., Первозванский A.A. Выявление скрытыхпериодичностей. -М.: Наука, 1965.-244 с.

113. Сидоренко Н.С., Орлов И.А. Атмосферные циркуляционные эпохи иизменения климата. //Метеорология и гидрология. 2008.- №9.- С.22-29.

114. Сиротенко О.Д., Абашина Е.В. Современные климатические измененияпродуктивности биосферы России и сопредельных стран.// Метеорология и гидрология. 2008.-№4.-С. 101 -107.

115. Снегуров A.B., Шаповалов A.B., Щукин Г.Г.Опыт совместных наблюдений за грозами грозопеленгатором дальномером и метеорологическим радиолокатором. // Труды НИЦ ДЗА (Филиал ГГО), в печати.

116. Суркова Г.В., Пона К. Колебания изменчивости темпетаратуры воздуха иатмосферных осадков как агрометеорологический фактор.// Метеорология и гидрология.-2002.- №6.-С.85-98.

117. Теория прогнозирования и принятия решений. /Под ред. Саркисяна С.А.

118. М.: Высшая школа. 1997.- С.351.

119. Угрюмов А.И., Харкова Н.В. Современные изменения климата Санкт

120. Петербурга и колебания циркуляции атмосферы.// Метеорология и гидросфера.-2008.- №1.-С.24-30.

121. Фейгенбаум М. Универсальное поведение в нелинейных системах.// Успехи

122. Физических наук.- 1983.-Т. 141, вып.2.

123. Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991.- 260 с.

124. Фолланд К., Паркер Д. Мониторинг глобального климата и оцениванияизменений климата. //Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата.- Москва, 2003.-С.23-25.

125. Хавцуков А.Х. Анализ и прогноз динамики природно-климатическиххарактеристик в предгорной зоне КБР.//Межвузовский сборник научных трудов. Перспектива.-Нальчик. 2003 .-С. 108-109.

126. Харманская Г.С. Классификация вековых изменений средней месячнойтемпературы воздуха над северным полушарием. //Труды ВНИИГМИ МЦД.- 1985.-№112.- С.70-73.

127. Хргиан Физика атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1978.- 237 с.

128. Четыркин Е.М. Статистика метода прогнозирования.- М.: Статистика,1975.- 183 с.

129. Чуев Ю.В., Михайлов Ю.Б., Кузьмин В.И. Прогнозированиеколичественных характеристик процессов.-М.: «Советское радио», 1975.250 с.

130. Чумаков Н.М. Периодичность климатических колебаний и их влияние набиотические события // Геология и геофизика.-1995.-Т.36, №8.- С.30-39.

131. Gibbord R.M., Morison J.L. Photosynthetic growth and water use of a C4 grassstand at high C02 concentration.// Photosynthetic Res., 1985.

132. Goudriaan J., de Ruiter H.E. Plant response to CO2 enrichment, at two levels ofnitrogen and phosphorus supply 1. Dry matter, leaf area and development. Neth J. agric.sei.-1983.-№ 31.-P. 157-169.

133. Kimball B.A. Carbon Dioxide and agricultural Yield: an assemblage and analysisof 770 Prior observations WCL Report 14, water Conversation Laboratory, agricultural Research Service, Phoenix, Arisona, us Dept. Agricultural. 1983.

134. Marc J., Gifford R.M. Floral initiation in wheat, sunflower and sorghum undercordon dioxide enrichment.// Can. J. Bot.-1983.-№62.-P.9-14.

135. Mearnes L.O., Kats R.W., Scheider S.N. Extreme high temperature events:changes in their probabilities with changes in mean temperature // J/.Clim. Appl. Meteorology.-1984.- 23 .-P. 1601 -1603.

136. Mrison J.L., Gifford R.M. Plant growth and water use with limited water supplyin high C02 concentration. // Aust. J.Plant/ Physio.- 1984.-, 11.-P.375-384.

137. Newkirk GJ. Variations insoles luminosity. //Ann. Rev.Astron. astrophysics.,1983.- №21.-P.429-467.

138. Rampino M.R., self s. Sulphus rich volcanic eruptions' and stratosphericaerosols' //Nature, 1984.-№ 310.-P.677-679.

139. Schwarz M., Gale J. Growth response to salinity at high levels of carbon dioxide.

140. J. Exp. Bot.-1984.-№35.-P. 193-196.

141. Sionit N., Strain B.R., Becford H.A. Environmental controls on the growths andyield of okra I. Effects of temperature and of CO2 enrichment at cool temperature. //Crop Sci.- 1981.-№21.-P.885-888.

Информация о работе

Ашабокова, Фатима Казимухамедовна
кандидата физико-математических наук
Нальчик, 2010
ВАК 25.00.30

Диссертация

Анализ и прогноз изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в различных климатических зонах Северного Кавказа - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Анализ и прогноз изменений электрической активности атмосферы и режима осадков в различных климатических зонах Северного Кавказа - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы