Региональный гидролого-стохастический анализ (на примере лесоболотной зоны Западной Сибири)

Никитин, Сергей Петрович

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Региональный гидролого-стохастический анализ (на примере лесоболотной зоны Западной Сибири)
ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Региональный гидролого-стохастический анализ (на примере лесоболотной зоны Западной Сибири)"

/¿¿о

АКАДЕМЫ НАУК СССР СИЭДРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ институт лзотадаи

На .правах рукописи

НИКИТИН Сергей Петрович

УЖ 556.480 (571.1+681.3) '

РЕШОНАЛШД 1ЖРОЛОГО-СТОХАСТ11ЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (на примере лесоболотной зовы Западной Сибири)

II.СО.07 - гидролопая суши, водные ресурсн и гидрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени ¡у л _ л доктора географических наук

£ /л ыуп&ь

ЦфсёлОс^ Н^и^'^СОц и-Ю

-¿"омллгтЪ'Л сес? '' __

1-У

ъМг? А

Работа выполнена в Институте географии Сибирского отделения АН СССР

Официальные оппоненты:

доктор географических неук, профессор Д.А.Бураков доктор географических наук В.А.Румянцев

доктор географических наук А.В.Христофо1юв

Ведущая организация: Западно-Сибирский региональный научно-исследовательский институт Государственного комитета по гидрсметеорологии (г.Новосибирск).

Запита состоится " "_1990 г. в ____час

на заседании специализированного совета Д 002.60.01 при Инси туте географии СО АН СССР по адресу: 664033, г.Иркутск, ул.Уланбаторская, д.1.

С диссертацией модно ознакомиться в библиотеке Института. Автореферат разослан " " 1990 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные подписи и печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю Совета.

Ученый секретарь специализированного j , совета, кавдидат географических наук ^

ОНШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность проблемы. Постановлениями партии и правительства важная роль отводится дальнойгшй интенсификации прошлые иного и * сельскохозяйственного производство в Западной Сибири. В условиях ограниченности и неравномерности распределения водных ресурсов рассматриваемого региона в пространстве я во времени эффективность водохозяйственных я природоохранных мероприятий существенно зависит от надежности (генетической и статистической), точ -ноети водно-балансовых и геогрэфо-гидиалогических расчетов (прогнозов). Вследствие многофакторной я нелинейной обусловленности гидрологических процессов и недостаточной изученности адияния на сток внешних (гелиогеофизйческих) и внутренних (ландшафтных) причин-факторов, часто косвенных или неизвестных, механизм зональных и локальных (внутризональных и азональных) типол изменчивости балансовых характеристик но имеет полного теоретического обоснования. Поэтому важное нвучноо и практическое значетме приобретает проблема создания общей методологии выявления г, тентных или "скрытых" (объективно существупдих, но неявных или не поддя-щвхся непосредственным измерения?.!) взаимосвязей между стокосб-разунцими элементам геосистем, а также закономерностей колебаний стока и обусловливапцих их факторов во времени и по территории, что относится к фундаментальным задачам современной гидрологии. Сложность этой проблемы особенно возрастает в условиях малой плотности измерительных сетей, коротких рядов наблюдений в значимых антропогенных нагрузок. В таклх случаях интервал проявления влияпцих внутри зона льных факторов в характеристиках стока может находиться в пределах точности наблюдений и расчета (суммарных ошибок измерения и восстановления данных).

"При выявлении закономерностей колебаний водно-балансовых составляющих необходимо использовать современный матстатический аппарат и ЭВМ, включая автоматизированные средства обработки данных, позволяхиие распознавать полезнуг информацию в гнбориях и репрезентативность признаков (и пунктов), а также оценивать надежность и устойчивость (несмещенность, эффективность, состоятельность) результатов расчетов и прогнозов.

Цель и задачи исследований. Основная цель работы - комплексное обоснование и разработка моделей для выявления прсстранст -венных и временных особенностей колебаний водно-балансовых составляющих, а также количественное определение допустимых преде-

лов антропогенных воздействий на основные характеристики лгшдшаф-га, релевантных л стоку рек лесоболотной зоны Западной Сибири.Достижение этой цели связано с постановкой и решением следующих основных задач.

1. Исследовать я согласовать статистическую структуру водно-балансовых полей, оценить достоверность информации об элементах баланса по отношению к задачам простронствонно-временпоЯ июорпо-л/ции в осреднения, проанализировать репрезентативность пунцов ] сотой наблюдений, определить степень детализации геогра?ячесл:ого обобщения полей основных балансовых характеристик при их картогр; Жировании я возможные "плоаади выявления" географических объокто: суцествупцей сетью измерений, рассчитать физические параметры полей.

2. Создать методику рационального размещения сети при описашм фоновой и случайной составляющих водно-балансовых полей и сиенит! роль случайных погрешностей в пунктах наблюдений при восстановлении полпй.

3. Обосновать методику расчета балансовых составляя».;«, ассле-довагь динамику, структуру влагообмена и условия тепле-, влзго-обеспечонности региона, построить совокупность моделей водно-ба-лансог-нх полей и на их основе по бассейнам оценить точность и сходимость разных схем расчета балансовых элементов.

4. I?!«шить зональные закономерности и локальные особенное™ распределения годового стока от обусловливающих факторов с помощью резлсаевия поля на детерминированную и случайную составляющие,, оценить достоверность стохастических взаимосвязей между природными показателями,

5. Построить многомерные кусочно-линейные модели (К-Л?<1) годового стока, оценить комплексное воздействие факторов на сток, выявить механизм географо-гидрологическях взаимосвязей в регионе, численными экспериментами на ЭВМ определить пределы влияния на элементы лзнддафта и заповедные зоны распространения лесов и болот на водосборах, ранларовать географо-гидрологпческие события на невозможные, критические и возможные, оценить вероятность их возникновения я ее устойчивость.

6. Установить иерархическую соподчинеяность между бассейнами и их признаками, списывающих закономерности геограйю-гядрологическо го строения ¿Елзвко-геогрэфвческих комплексов (ландшафтов, подзон, зоны), а также провести "свертку" информации, получить обобщенные

(макрогенетаческие) показатели геосистем, классифицировать наблюдения и бассейны, осуществить их распознавание и комплексное районирование территории.

7. Автоматизировать получение оценок при выявлении скрытых ге-ографо-гидрологических закономерностей в геосистемах различного таксономического ранга при решении типичных задач, возникающих при географических обобщениях, показать эффективность используемой методики по сравнению с традиционными подходами при региональном анализе равнинных территорий.

Каждая из вышеуказанных задач потребовала решенпл рапа частных вопросов, большая часть из которых для Западной Сибири поставлена я решена впервые.

Методика исследований. Географические обобщения и обоснование выявленных закономерностей пространственной и временной изменчивости водно-балансовых составлящих в лесоСг-лотной '¿оме Западной Сибири строились на основе географо-гадролог/ческого псдх~дз, офогмулироваиного З.Г.Глушковым, с использованием совокупности физико-географических приемов, физических, математических методов исследований, включая соответствулций аппарат математического моделирования, ЭВМ и другие современные средства хранения,организации и обработки данных (базы и банка данных - '¿Л., ЬнЛ), синтеза новой информации (автоматизированную информационную систему - АИС). Методика решения задач с помощью моделей в рамках проблемно-ориентированней АИС обосновывается на примере локально-однородных изотропных и анизотропных водно-балансовых полей, а также неоднородных полей (в статистическом и физико-географическом смысле) гидрологических и ландшафтных характеристик с изложением определенной последовательности необходимых процедур л этапез исследования и привлечением различных подходое: теории случайных функций и математической статистики, теорий систем и распознавания образов, теории сплайнов и методов многомерного анализа, в тем числе аппрокелмационные, интерполяционные и экс-траполяционные построения, планирование машинных экспериментов на моделях, и чисто гидрологических— тепло- и водно-балансовых методов, базирующихся на физическом законе сохранения вещества и энергии. Новый и весьма перспективный подход, основанный на вариационных принципах и теория сплайнов, позволяет отобразить поле гидрологической характеристики без искажения его структуры (конфигурации), выявить я картировать его реальные эс нэльнив из~

ченения я внутризоналъные фшстуаций.

Результаты приложения перечисленных теорий к решению географо-гидрологических задач приведены в рамках единой методологической концепции регионального гидролого-стохастического анализа (РГ-СА) лесоболотной зоны Западной Сибири, роализтиаего ¿функциональное, морфологическое ?, янфогмационное описания природных систем на основе совместного и согласованного изучения тепло-, водно-балансовых пропсссои и полой (имевдих макро- и ыезострукчуры), бассейнов и геосистем розного иерархического уровня. РГ-СА, гак средство достижения.поставленной цели, при комплексном по отношению к данным применении гоогрефичиских приемов, математического аппарата, имитационного моделирования и ЗШ (включая А11С), с использованием натурного (пассивного) и вычислительного (активного) экспериментов, доведен до так называемого инженерного уровня (до конкретных рекомендаций количественного я качественного характера, полуэмпирических расчетных выражений и карт).

РаЗсн ¡¡с^ледсиак/.Г ;; исходные материалы. В основу раооты пс— зонь: данные сети стандартных наблюдений метеостанций и пестов Омс-кого и Заладзо-Сабирскогс унравл&яий Госкомгидрсмета СССР за стоксгл, жидкими я твердыми осадками, температурами воздуха и другими гидрометеоэлементами за месячные, сезонные и годовые периоды. Исследование проводилось в лесоболотной зоне Западной Сибири по 184 малы?.:, средним опорным (и 87 репрезентативным) бассейнам Обь-Иртышья, общей площадьв примерно 1,5 млн.км". Дополнительно привлекались справочные и картографические материалы, результаты экспедиционных исследований авторе (1971-1567 гт), опубликованные итоги работ сотрудников Обь-Иртыпской окспедлции Института геогрофиь СО АН СССР и другие литературные источники.

Рредоегом защиты являются; I) новый подход, реализованный средствами РГ-СА, имеющий методологическое значение для изучения и оценки показателей гидрологического цикла, их пространственно-временных особенностей распределения в условиях равнинных территорий и для распознавания латентных природных закономерностей в регионе, позволяющий повысить надежность расчетов и прогнозов водных ресурсов; 2) методика й алгоритмы комплексной оценки информационного обеспечения лесоболотной зоны Западной Сибири для численного решония типичных гидрологических задач, возникающих при геогрвфическях обобщениях, автоматизированного картографирования и анализа балансовых полей, схемы рационального размещения

сотой наблюдений, а такко правила конструирования 1Д и создания ЛИС; 3) многомерные пространственные и временные-закономерности изменчивое:;: водно-балансовых составляул.цк, геогроТ^-гидролсп'-ческие взаимосвязи бассейнов рек Обь-Иртышкя, характеризуйте региональные (зональные) изменения и локальные (внутризональныо) фипсктуации гидрологических переменных, количественные результаты географических прогнозов по рациональному природопользование и охране водных ресурсов.

Научная новизна и теоретические результаты работы заключаются в разработке на новом методячосксм уровне перспективного направления в комплексном изучении механизма формирования пгсстрлнст-венньк и врс?/онных взаимосвязей составляпцих влагооборота и других характеристик ландшафта (климата, рельефа, растительности), их изменчивости в условиях равнинных территорий. Для лесоболот-ной зоны Западной Сибири впервые:

1) исследована статистическая структура однородных ;:зе?::опных и анизотропных полей водно-балансовых элементов за различные интервалы времени, рассчитано относительное рассогласог.чнпо пх :•»-тегральпых масштабов с полем гидрометрического стога и таксснзмп физико-географической дифференциации;

2) проведена обобщенная оценка суммарных погрешностей исходных данных с учетом внутри- и межрядной корреляции гидрологических показателей, выявлены избыток и недостаток информации при пространственных и временных осреднениях и интерполяциях;

3) предложена методика определения информативности пунктов нерегулярной сети наблвдений при моделировании детерминированных и случайных составляющих полей балансовых элементов, позволяющая отфильтровать фиктивные возмущения ("шумы") поля и дать рекомендации по рационализации гидрометеосети;

4) созданы методика я алгоритмы сопряженного автоматизированного гидрологического картирования и оптимального сглаживания локальных форм водно-балансовых полей, рассчитаны их физические параметры, оценена точность методов балансовых расчетов и суммарные погреиностк этих уравнений, исследованы динамика и структура тепло-, водно-балансовых соотношений, а такае корректность и надежность полученных результатов;

5) выявлены особенности и новые закономерности влияния комплекса факторов на зональную и локалыгую составляющие годового стока, предложена методика расчета этих характеристик печного

стока от обусловливаклих показателей клим;-ла и ландшафта, построена совокупность агрегативннх таксономических и оптимальных (лине йтпс и нелинейных) географо-гидрологических моделей классификации объектов (бассейнов, признаков) и расчета поля стогл для определения стгуктурно-Фуякционального строения геосистем различного ранга, оценена доверительная вероятность их оправдываемости;

6) показано преимущество, мнегемерных К-ЛМ при описании внутреннего механизма геогряфо-гидрологического функционирования ре-гнона по сравнению с глобально-линейными аналогами расчета стока, что весьма важно при решении задач управления рациональны* природопользованием;

7) количественно обоснованы для равнинных территории качественные гидрологические л влясния неполного дренирования подземной составлящей стока малнми бассейнами, а также образования бессточных областей на сочинительно крупных водосборах, в.чяален необходимый (климатический) и достаточный (ландаафтный) комплекс условий реализации этих явлений; .

8) численно определены возможные пределы антропогенных воздействий на элементы ландшафта при сохранении географо-гидрологичес-ких условий региона в естественном состоянии, рассчитаны необходимые территории заповедных зон лесов и болот на водосборах, а географо-гидрологические события ранжированы на 5 типов качества явлений, оценена устойчивая вероятность их возникновения;

9) выявлены бассейны-аналоги и предложено комплексное гидрологическое районирование территории, получено объективное подтверждение иерархической соподчиненности бассейнов рек и их признаков лесоболотного Обь-Иртилья в виде древовидных графов, характеризующих закономерности геогрефо-гидрологического образования физико-географических комплексов;

1С) разработаны методика и алгоритмы автоматизированного информационного обеспечения для выявления скрытых природннх закономерностей при решении региональных гидрологических и географических задач.

Практическое значение работы и реализация результатов. Исследования проводились в соответствии с планами научно-исследовательских работ, выполняемых Институтом географии СО АН СССР по заданиям ГКНТ СССР и распоряжениям АН СССР (№ 516/272/174 от 29.12.81; РАН 10103-1088 от 28.06.82 ; 0.85.06, З.С1.14.Н1) в рамках программы "Сибирь", темам 3.5.1.5 и 0.74.02 (задания

C8.C3.0I.HB и 02.С3.07.Н), а также разделам тем, имеет ¡им номера госрегистрации 760ОТ059; 76065744; 81040324; 81040329 и др. Кроме того, некоторые разработки и алгоритмы автора,подтвержденные 6 справками о внедрении, использовались Иркутским университетом и Государственным гидрологическим институтом при выполнении розде-лов темы "Уточнение водного баланса оз.Байкал" (план НИР ГКНТ СССР У.23.СВ, задание 02.03.HI), а также Томским университетом при реализации хоздоговорной работы "Разработка методики расчета гидрологических характеристик поверхностных вод малых водосборов Опекой области с учетом влияния хозяйственной деятельности" (Л 0186С066240) для УрадНЖВХ (г.Свердловск). Отдельные результаты исследований используются рядом отраслевых научно-исследовз-тельских и проектных организаций (СОШПШРОВОДЮЗ - Томский филиал; НПО Ш.ИЫ'АЗТШОЛОгаЯ - ТюменНИИГипрогаз) при обосновании проектов гидротехнических сооружений и планировании при: лоохран-ных мероприятий в регионе.

Соискателем разработан и внедрен в учебный процесс специальный курс "Эколого-зкономические и гидрологические основы испсс т,-зования водных ресурсов" для студентов системотехников Иркутского политехнического института (УНПК ИПИ-СЭИ) и гидрологов Иркутского университета. Издано методическое пособие "Зколого-экономические основы расчета и проектирования систем гидроэнергетики и водного хозяйства" (1938). Рекомендации и примеры построения многомерных моделей используются также при чтении лекций по дисциплинам "Статистические методы в гидрологии" и "Гидрологические расчеты" в Томском, Иркутском университетах.

Результаты исследований для данной и других территорий могут быть использованы при решении следующих практических задач: а) при уточнении стековых характеристик неизученных районов и оценке достоверности информации по отношению к задачам пространственной интерполяции и осреднения; б) при определении точности расчета водне-балаксовкх составляющих и надежности географических обобщений; в) прр <.'пти:<гязации размещения гидрометеорологической сети; г) гидрологическом и географическом прогнозировании, колячестзен-ном обосновании и осуществлении различных хозяйственных мероприятий; д) при ведении государственного водного кадастра и проектировании регионального Б&Д и др.

Апробация -аботы. Результаты исследований были представлены и обсуждены на следующих научных конференциях, совещаниях,съездах

и соли нарах: комиссии при ВСФ СО АН СССР по долгосрочным прогнозам природных яглений (Ир: утек, 1978,1983,1984); 71 совещании географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск,1970); Ш Дальневосточной региональной научно-практической конференции по гидрологическим расчетам (Владивосток,1981); у Всесоюзном лимнологическом совещании (Иркутск,1981); Всесовзн. совещаниях "Методы моделирования изменений природных условий при перераспределении водных ресурсов" и "Гидрометеорологическое обеспечение народного хозяйства Сибири" (Новосибирск,1982,1983); научно-техническом семинаре "Математическое моделирование гидрогеологических процессов" (Новосибирск, 1904); конференции "Гидрология естественных и преобразованных ландшафтов" (Иркутск,1984); УШ Всесовзн.конференции по тематическому картографированию (Москва, 1984); П Всесоюзн.конференции "Перспективные методы планирования и анализа эксперименте! яри исследовании случайных полей и процессов" (Севастополь, 1965); совещаниях "Накопление и обработка инженерно-геологической и гидрогеологической информации (Одесса, 1985) и "Географический прогноз - управлению региональным природопользованием" (Цркутск,1986) УШ Всесоюзной конференции географов Сибири и Дальнего Востока (Владивосток,1986); у Всесоюзном гидрологическом съезде (Ленинград,1966); семинаре "Информационное обеспечение ландшафто-гид-рологических исследований" (Иркутск,1988); совещании "Географические стационары: исследования и экстрополяция результатов" (Иркутск,1988) и др., а также на заседаниях Ученого совета Институте географии СО АН СССР, физико-географического и межлабораторных семинаров ИГ и ИрВЦ СО АН СССР.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 работ (включа* 2 монографии), общим объема! около 35 печатных листов. Основные из них приведены в автореферате.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав (с выводами по каждой из них), заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 308 страниц машинописного текста, 31 иллюстрацию (рисунки, карто-схемы) и 58 таблиц. Список литературы включает 313 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность решаемой проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, определен предает защиты диссертации, пока-

заны научная и практическая значимость рассмотренных вопросов.

I. МЕТОДОЛОПЖСЮСВ АСПЕКТЫ СИСГСЯЮГО АНАЛИЗА ПРИ В!ЛВЛЕНИИ 1ШТАФО-ВДРОЛОШЕСКИХ 3AK0H0;,iSPH0CT}'ii

в гидрометеорологии исследователи обычно имеют дело с эмпирически?.« одномерными и многомерными временными рядами элементов, как правило беспорядочно флюктуируггими около некоторого своего трендл или среднего уровня (фона) в фиксированных точках ппост-ренствонннх координат (по широте, долготе и шсото над уровнем моря). Очевидно, что наиболее приемлемым путем к теоретическому описанию и изучению таких процессов и полей является статистический подход, оснобывпщийся нз методах теории вероятностей и (.отематической статистики, т.к. понятна трудность (если не безнадежность) физического обоснования всех деталей процессов и "мозаик" полей, которые еще "затушеваны" погрешностями измерений т расчета. Поэтому неудивительно обилие приложений матеютическсй теории случайных процессов, а также ее развитие применительно к проблемам исследования атмосферы и гидросферы, математического v лирования их процессов и полей, изложенных в-фундаментальных .монографиях (Алексеев, 1971; 1975; Алехин, 1063; Бойчук, Марчеi.::o,I96C; Бураков, 1978; Виноградов, 1988; Гандин,Каган, 1976; Груза, Ранько-ва,1983; Дружинин,1966,1967; Еуковский и др.,1976; Казакевич, 1977; Картвелишвили, 1975; 1981; Коваленко,1984; Константинов, Химия,1983; Крицкий,Меккель,1981; Нарчук,1967; Пенеико,1'981; Поляк,1979; Раткович,1976; Рождественский, 1977; Румянцев, Бовыкин, 1985; Сванидзе,1977; Шелутко,1984; и др.).

Второе, физико-математическое направление в моделировании частных, а также полных процессов формирования стока, залаженное • трудами Б.П.Апполова, А.Н.Еефани, м.а.Великаповз, Л.К.Даввдоза, Г.П.Каллнина, Б.В.Полякова, В.Д.Комарова, Е.Г.Попова и других гидрологов, основывается на физических представлениях, которые связаны математическими и логическими соотношениями. Данное направление, базирующееся на теоретических результатах гидромеханика и математической физики, продолжают успешно развивать Л.С.Куч-мент, З.И.Корень, Ю.Б.Виноградов, С.Н.Антонцев и др., в работах которых определены возможности перехода к более перспективным системным дииЗмико-статистичесгаш моделям процессов водообмена и стокообразования. Отсутствие информации о гидрофизических и других условиях в бассейнах рек, их показателей пространственно-

временной изменчивости, а также вычислительные сложности при ре ализации моделей являются основными причинами, тормозяцими раз-витке этих исследований.

В рамках системного подхода в главе I приведены основные понятия, продает и проблемы теории систем, включая математические методы системного анализа, базирующиеся на использовании ЭПЛ. I качестве типовой математической схемы моделирования,наряду с Д1 гими многомерными методами системного анализа (компонентного, ;ц скришнантного, кластерного и др.), выбран агрегативный подход (см.Бусленко,1978), точнее его частный случай - кусочно-линейш агрегаты К-ЛА (Никитин, 1968). Эта так называемая Л-схема в при! ципе обобщает другие основные схемы (0-,Р-модели и т.д.) модол! рования и часто используется при анализе больших технических С1 тем управления. Рассмотрена также специфика практического прилс же ни я указанных методов к поста влепит задачам с выделением ги; ролсгических объектов из, более сложной природной системы (лесо-болотной зоны Западной Сибири), с выявлением системообразующих связей п состояний системы, обусловленных воздействием главных факторов (климата,рельефа и растительности). Каждый из этих фа» торов в свою очередь характеризуется совокупностью входи и;; пер< менных, взаимодействие которых обусловливает пространственно-в] менную изменчивость годового климатического и гндрометрлческоп стока ("выхода" системы). Выявленные типы связей (аддитивные,и( рархические) положены в основу многомерной схематизации региональной структуры объекта. Они реализуются в классификации ные построения (однородные изотропные согласованные со стоком водно-балансовые поля, бассейны-аналоги) и схему комплексного районирования лесоболотной зоны Западной Сибири (с точки зреши условий формирования стока).

Подчеркнем, что многочисленные дифиниции "системы" не пире 1 тематического определения, которое в современной теории систем качестве предмета исследований трактуется как формализация пон: тия связи (Мороз,1987). Структурная и Функциональная сложность водно-балансовых и географо-гидрологических систем (Г-ГС) треб; ет создания соответствующей методологии и адекватного аппарата для их оптимального исследования. Основные проблемы анализа и синтеза сложных природных объектов (в частности,Г-ГС), в соотв( ствии с современной математической теорией систем, сводятся к сл едущему:

а) выявление всех главных факторов, влияюг.нх (релевантных) на поведение Г-ГС: оценка степени их достоверности, репрезентативности, информативности (в статистическом и фиг-п'по-геогрл^ическом смыслах) ,т.е. иск/гтение объективными методам; дублиругцих, второстепенных и лссипгс предикторов (признаков, пунктов);

б) моделирование взаимосвязей мекду входами и в их од?.;.; и во времени й по территории, их идентификация в виде л-'.ономерностей функционирования Г-ГС (или в вероятней форме отображения).которые реализуют вход-вычодное взаимодействие в системо, вклечал сценку адекватности такого описания;

в) прогнозирование отклика (выхода) г-ГС к (или) проверка качества моделей на независимом дате риале (контрольной выборке);

г) предсказание (диагностика) режима ее функционирования в пространстве состояний по известным входам и выходу ?истемы,т.с. выявление из реальной (эмпирической) области их значен;!;" возможных, критических V. невозможных географо-гидрологичс--/.их событий;

д) форлирование необходимых предпосылок к управления Г-ГС для достижения заданной цели: например, сохранение естественного гес-графо-гидрологического состояния региона и возможном ери этом регулировании антропогенных воздействий на основные элементы ландшафта, релевантных к стоку.

Сформулированные ранее А.ВДристофоровым пять частных задач, возникающих при реализации метода географических обобщений з расчетах и прогнозах стока, органично уточняют и дополняют первое три проблема (а-в) из вышеназванных.

Важнейшей предпосылкой и необходима! условием решения перечисленных (и более детализированных) задач является использование ЗШ с диалоговой А11С, которая имеет пакеты прикладных програмл (ШД1), ориентированных таку.е и на специфические гесграфо-гидроло-гичеекпе задачи (см.гл.2-6). Основой проблемно-ориентированно;: А11С (под задачи РГ-СА лесоболотной зоны Западной Сибири) язляет-' ся диалоговая система удаленной пакетной обработки (УПО), разработанная в НИИ ?АДИОПРИБОРОС1РОЕНИа (г.Москва) и ЭВМ 55СМ-6 с ее аппаратно-техническим обеспечением и операционной системой. При решении указанных задач средствам ППП в интерактивном режиме система УПО в совокупности с операционными блоками (реорганизующими данные из ЦЦ в информационную сред;.' ППП) позволяют эффективно использовать множество связанных файлов СГД) и осуществлять больпой набор процедур работы с ними (создание, уничтожение,копи-

рование, упаковку я др.), проводить их редактирование (ввод.пере-нуморацию и перемещение строк, исключение групп индексов и т.п.). Такая АИС с реляционным типом структур данных обладает рядом несомненных. преимуществ перед БнД, имеющими сетевые и иерархические СУВД (системи управления базой данных). Например, доля служебной информации в АИС составляет лить 5-7* от общего объема памяти,требуемого для хранения данных, в то время как у традиционных БнД она варьирует от 20 до 50£.

В условиях неопределенности, возникающей при физико-географических обобщениях, методика РГ-СА множества эмпирических данных, описывающих природную ситуацию, их синтез в виде различных математических моделей и теоретическая интерпретация результатов позволяют выявить объективно существующие, но "скрытые" закономерности Они отображают существенную устойчивую связь природных явленгП и свойств географических объектов (процессов, полей, геосистем), с их помощью возможно предсказание новых фактов (событий). Природная закономерность характеризует стереотип поведения сложных географических объектов по" территории или (и) во времени в многомерном пространстве признаков с определенной доверительной вероятностью описания и прогнозирования, т.е. - это полуэмпирическое (как правило, стохастическое) проявление одного или нескольких за конов, а в вероятностном смысле - подтвержденная нуль-гипотеза цри заданна.! уровне значимости. Отличия меаду "законом" и "законо мерностью" проявляются лишь в формах отражения объективной реальности.

Общие свойства закономерностей, характерные для многих эмпирических наук (метазаконсмерности, по Н.Г.Загоруйко,1979), на наш взгляд, определяют и географические закономерности, которые сводятся к следующему. Область определения 9 гипотез; выражающих полуэмпиричеекпе географо-гидрологпческие закономерности, задает размерность задачи (разнообразие возможного содержания) и носит характер гипотетической закономерности. Свойство 0. (потенциальной опровержимоети) закономерности, разделяющее мыслимые геогра-фо-гидрологические события на возможные и невозможные, количественно оценивается погрешностью аппроксимации наилучпей, адекватной модели, "настроенной" по обучающей выборке. Численными экспериментами выявляются указанные события, которые "взвешиваются"ус-тойчивой вероятностью их проявления при различных уровнях и комбинациях факторов. Степень подтвержденное™ (оправдываемости)<£

закономерности рассчитывается по различным критериям качеотпа п соответствия с теорией гидрометеорологического прогнг?лпо1й:г>'я,л количественная оценка свойства ^ затруднений не вызывает. Нефор-шлизузмке свойства полноты Р и простоты В описания закономерности реализуются при соблвдении основных принципов моделирование. На основе глобальных линейных и нелинейных модельных описаний ге-ографо-гидрологических закономерностей и численных имитационных экспериментов задача рационального природопользования при регули-рупцих входных воздействиях состоит в том, чтобы в факторном пространство признаков и при их заданных уровнях вектор выходных сто-ковнх характеристик не превышал интервала зонально обусловленных значений.

2. о;РЖА ДОСТОВЕРНОСТИ ИН4СРГШМ О ЗО^О-ГЛЛАНШШ СОСТАВЛЯЮЩИХ ГО ОТНОШЕНИЮ К ЗАДАЧА'.? ЯРОСТРАНСТ^лПСй ИНТЕРПОЛЯЦИИ И ОСРЙСЗЕШ

Изучению роли факторов "внешней среды" в процессах ;> жирования стока (без учета конкретных ландшафтных особенносте;' и трансформирующего влияния бассейнов) должна предшествовать оценка достоверности информации о водно-балансовых составлящих (лх статистических параметров) во времени в пределах региона и конкретных водосборов. Такой анализ позволяет выявить возможные масата-бы и точность географических обобщений при сущестнушей сети из- • мерений, степень ее репрезентативности для целей балансового картирования, моделирования и др. Без подобной оценки выборок объективное и корректное решение перечисленных ранее задач не может быть достигнуто. Поэтому в главе 2 по критериям параметрической и непараметрической статистики, методами оптимальней и п ом неша льном интерполяции проведен анализ водно-балансовых рядов, сценка их параметров и различных нулевых гипотез (однородности выборок и функций, линейности, взаимсс&чзей и др.). Исследована также статистическая структура полей балансовых элементов, рассчитаны суммарные наибольшие среднеквадратические ошибки пространственной интерполяции,включая их картирование и погрешности осреднений.Зсе это позволило определить обеспеченность территории информацией о составляющих вдагосборота, установить ее достоверность,исходя из точности решения указанных в главе задач (например, выявить "белые пятна").

Среднемноголетние месячные осадки (1У.....Х),по критерию Стью-

дента, в статистическом смысле более однородны (нуль-гипотеза от-

всргавтся лишь в 0-8^ случпов при 5$),чем средппо их суммы

за теплый (1У-а), холодный (XI-Ш) и годовой периоды. Ото свидетельствует о меньшей "мозаичности" полей относительно месячных осадков по сравнению с их сезоннши и годовыми суммами. По статистическим критериям во времени и пространстве выявлено отрицательное смещение в значениях снегозапасов на открытых участках по сравнению с залесенными, обусловленное таксационными показателями древесного яруса (полноты и др.). Получены расчетные выражения задержания твердых осадков хвойной растительностью в зависимости от их значений в лиственнсм лесу и относительной полйоты древостоя. Наибольшее воздействие на средние многолетние максимальные снего запасы оказывают шрота и долгота местности (с вкладами около 80 и 15$), а влиянием высоты пунктов наблюдений можно пренебречь.Существующая методика и точность измерений не улавливают перераспре деления твердых осадков за счет "долинного" эффекта крупных рек. Несмотря на сравнительно высокую временную вариацию снегозапасов (Су=о,3), их пространственное перераспределение, сопоставимое по амплитуде с широ'/ным градиентом, определяется в основном знутрп-ла ндзафтшгди условиями (растительностью,рельефом). Количественные же соотношения в зимний период по территории от года к году практически постоянные.

Взаимосвязи между рядами осадков за^перечисленные интервалы времени следует признать линейными, а их временную изменчивость (дисперсии) однородной по критериям криволкнейности связей и Кокрена & при 5 и 1£-них уровнях значимости. Существенного улучшения корреляции нормализация осадков по методу квантилей не внесла. Пространственно-временные корреляционные функции (ПКФ) испарения, рассчитанные по сезонным и годовым значениям, практически не зависят от метода определения этого элемента. ПКО нормализованных и ненормализованных (скорректированных на все виды недоучета) осадков слабо различаются между собой. Средние для района случайные ошибки исходных данных, оцененных по Ш®, имеют наибольшие значения у полей осадков за холодный и теплый периоды (в пределах Обь-Иртышского междуречья), показателя изменения вла-гозапасов в почве и годового испарения. Наименьшие ошибки характерны для месячных осадков (апрель, октябрь), максимально возможного испарения и гидрометрического стока.

Статистическая структура балансовых полей аппроксимирована ли-неЛнала функциями, т.к. небольшой объем данных не всегда позволя-

ет уверенно описать однородные ПК£> зависимости нелинейного вида (экспонентами, полиномами Лагранта и др.). По эта/ м: причинам и вследствие нелинейности взаимосвязей между тепло-, водно-балансовыми составлящими не удалось получить однородные изотропно и адекватные полю взаимные Ш© вод!ю-балансовнх элементов (напгимер, между осадками и испарением, осадками и стоком и т.д.), а тзете функции для месячных (май-июль) осадков.

Условия локальной однородности и изотропии, накладывайте ограничения на территориальную протяженность исследуемого поля (пространственно-временной масштаб явления), выявляет в регионе статистические мезо- и макроструктуры балансовых полей, ,„~я которых шполняется закон "первой степени" Сдана. Эти два типа структур описывают изменчивость водно-балансовых полей в интервалах соответственно до нескольких десятков и от сстен до тысячи километров. Интегральный пространственный масштаб мезо- и аакг-.с-руктур (расстояние , при котором сохраняется значи.т-п ског.тх'лиропнпсеть поля или Ш® г(£)*0,6) локально-однородного изотропного юля годового стока в 1,5-3 раза больше, чем у других полей водно-бллан-совых составляющих Х^. с аналогичными свойствам;: ¡КС (кроме зимнего испарения). Наилучиее согласование масштабов типор структур с полем годового гидрометрического стока имеют дефицит влаги, испарение в холодный период, климатический сток, дефицит тепла, суммарное увлажнение (отношение £ / ~ Подл годовкх значений испарения, осадков, изменения влагозапасов з почве, осадков за холодный и теплый сезоны имеют меньший масштаб типов структур по сравнению со стоксм в 2+3 раза. При увеличении связности водно-бчлансовых полей отношение интегральных масштабов возрастает, т.е. рассогласование мезоструктур полей увеличивается.

Однородность и изотропность поля стока проявляется как следствие таких же свойств климата и подстилающей поверхности и (либо) обусловлены определенным специфическим взаимодействием между этими факторами и стоком, приводящим к название/ признакам поля. 3 целом для региона характерны анизотропия и неоднородность физико-географических показателей, включая гидроклиматическио переменные. В меридиональном направления дифференциация подеталащей поверхности выражена значительно сильнее, чем в широтном. Оизико-геогрофичес-кая зональность способствует вытянутости областей повышенна значений корреляции стока в широтном направлении. Влияние подстилающей поверхности приводит к усилению пространственной скоррелиро-

ванноети поля гидрометрического стока по сравнению с климатическим примерно на ICÜ км. Поэтому абсолютизировать влияние особенностей атмосферной циркуляции (признавая ее важностЮ на пространственную связность в колебаниях стока не вполне корректно. В целом для лесоболотной зоны поле годового стока неоднородно и анизотропно, что проявляется в характере ослабления его связности с ростом расстояния в различных частях региойа и по разным направлениям. Корреляция стока по широте затухает почти в 2 раза медленнее, чем в меридиональном направлении, что необходимо учитывать при гидрологических расчетах и подборе рек-аналогов неизученных территорий. Наиболее сильно и устойчиво анизотропность поля стока выракана южнее широтного отрезка Оби, что косвенно свидетельствует о наличии здесь границы между природными подзонаш!.

Существующая гидрометеорологическая сеть в лесоболотной зоне Обь-Иргшья статистически не обоснована. Здесь выявлены районы с недостаточной и избыточной (на которых можно проводить "разрядку" сети без существующей потери точности анализа для конкретного элемента) густотой пунктов измерений. Установлено, что слабо охвачено наблюдениями Обь-Иртышское мевдуречье, в основном районы, прилегающие к бассейну рек Демьянки, Бол.Югана. Точнее можно интерполировать значения годового стока и зимнего испарения. Хорошо обеспечены данными об осадках (жидких, твердых, годовых) и годовом испарении пойменные и примыкающие к ним территории. Картирова-Егие некоторыми авторами годовых осадков с иагом 50 мм и стока -25-30 мм (и менее) является не совсем корректным по отношению к гидрологической изученности территории.

3. ОБЪЕКТИВНЫЙ АНАЛИЗ ВОДНО-БАЛАНСОВЫХ С0СТАВЛЛЩ1л РЕГИОНА

В главе обоснована методика расчета элементов баланса, исследована динамика и структура тепло-, водно-балансовых соотношений по природным подзонам и бассейнам, оценена точность водно-балансовых уравнений и параметров их составляющих. Поля элементов восстанавливались по разнш моделям (сплайнам и др.) и осреднялись по опорным водосборам 4-мя численными методами, по которым оценивались "невязки" климатического и гидрометрического стока и точность схем М.И.Будако и В.С.Мезенцева. •

Для расчета водно-балансовых состазллвдих в исследуемом регионе следует пользоваться комплексными методами М.И.Будыко и В.С..Мезенцева, как наиболее точными и удобными. В расчетной схеме В.С.Ме-

эснцева необходимо учитывать суммарные затраты теплоресурсов ш> таяние снега и льда в почве, которые в среднем изменяется по территории с юга на север от 50 до 90 мм, а ях значения сспостав!"-! с величиной весеннего и годового гидрометрического стока.

В подзоне средне?, тайги лесоболотной зоны в течение болыпинст-ва лет суммарное увлажнение территория превосходит максимально возможное испарение, и в среднем за расчетный 20-25- летний период преобладает избыток влаги при дефиците тепла. На ганой границе подзоны происходит выравнивание такого числа лт и нат.'ня"" наблюдаться уже противоположное соотношение в характере колебаний тепло- и влагоресурсов. Согласно карте динамики болот С.П.А.тьтера, здесь проходит неверная граница провинции с преобладал—".';' процессами осушения, что подтверждает не за гасимым методом гидрокллматя-ческую и геоморфологическую обусловленность данного лам;^.зстного явления. В южиотаежной подзоне годы, когда суг.г.мррс? уг"..-у~ненле превышает максимально-возможное испарение, наблюдаются примерно I раз в 3-5 лот. Осадков выпадает 8С-952 от тоге "оляче^т.-'л, которое может испариться. При этот.: на стокосбразорание и чепзренпе расходуется соответственно 15-25£ и 60-80^ (при недостатке влаги и неиспользуемых теплоресурсов на испарение около ЮС •».•). Б подзоне оеиново-березовых лесов в основном преобладают годи с максимально возможным испарением, превншащим суммарное увл-т-.пеняе. Дефициты влаги и тепла возрастают до 100-200 мм, на испарение тратится В0-в5%, а на сток - 10-15* от максимально возможных теплоресурсов. Наилучиая сбалансированность ресурсов тепла и влаги наблюдается в шнотаежной и северной части осиново-березсвои подзон лесоболотной зоны Обь-Иртышья. К северу от южнотаежной подзоны испарение уменьшается из-за недостатка тепла, а к югу - влаги. 3 среднем за многолетний период запас воды в почве в кзжнетаелшом Обь-Иртышье примерно равен наименьшей влагоемкоети, которая умснь-¡гается к югу возрастает к северу.

Для перечисленных подзон Обь-Иртышья доля дисперсии климатического стога (по метеостанциям во времени), "объясненной" уравнениями с тремя водно-балансовыми элементами, составляет в основном более 90< с .погрешностью описания по отношению к осадкам (стоку) (0-25?). В пунктах, приуроченных к разным подзонам я ландшафтам, зыявлены различия в структуре стокообразовання за счет неодинаковых вкладов осадков, испарения, изменения влагозапасов в почве в величину климатического стока. К северу от шнотаежной

подзоны преобладающее влияние осадков на сток уравновешивается суммарным вкладом испарения и показателя запасов воды в почво-грунтах, примерно равными между собой. К югу от этой подзоны сто-кообразуп'.'ля роль последнсГ переменной в уравнении уменьшается при соответствующем увеличении воздействия осадков и испарения.

При интерполяции и осреднении по территории водно-балансовых полей, а такяе при оценке точности методов их расчета необходимо применять вариационные методы численного восполнения полей элементов (теорию сплайн-функций). В зависимости от масштабов (пространственной протяженности) балансовых полей при гоегрофических обобщениях на уровне природных зон целесообразно также для их описания использовать уравнения поверхностей. Для зодно-балансо-вой харпктерис~ики ландшафтов (наряду с аппаратом теории сплайно! перспективен метод оптимальной интерполяции. Подчеркнем, сплайн-функции позволяют лучше-дпугих методов учитывать индивидуальные свойства (точки перегиба, выпуклость и п.) отображаемого поля балансового элемента.

Для водосборов, имещих длинные рады наблщений за стоком (более 20 лет), при расчетах по 3.С.Мезенцеву преобладает тенденция ! занижению климатического стока и к завышению испарения, а по М.И. Будыко прослеживаются обратные соотношения, которые также сильно зависят от численных методов пространственной интерполяции и осреднения. Из-за отсутствия эталонов и восьма слабой геогрофо-гид-рометеорологической изученности территории трудно достаточно корректно решить задачу по оценке точности данных методов. Однако для исследуемого региона при учете водно-энергетического эквивалента затрат теплоресурсов на сушарное таяние элементы баланса по В.С.Мезенцеву рассчитываются точнее. Они лучше отражают физике географические особенности территории в формировании стока на Уровне природных подзон рассматриваемого района за счет учета по» во-грунтового звена влагооборота (водно-физических констант я ка: почв, их глубины промерзания и т.д.)

4. моделирование и оптимиза^и размзцения •водно-балансовой сети наглцшш

Анализ информативности пунктов наблюдений (устойчивости оцены средних и дисперсий балансовых элементов) во времени и по территс рии, с учетом внутри- и межрядной корреляции по схеме простой цепи Маркова с использованием меры (критерия) потери информации, показал следующее. Средние квадратические ошибки оценки средних

для положительно связных водно-балансовых рядов превосходят такие же погрешности, рассчитанные для независимых выборок равного объема, на соизмеримую с ними величину (50-I0CÇS), что необходимо учитывать при расчетах. При положительной корреляции данных наблюдений дисперсии всегда более устойчивы по с;лрг' ¡¡ню со среди/:.';: величинами, а при отрицательной связности внбо]юк имеем обратное соотношение. Эквивалентно некоррелируемый объем выборок при ;лсчет<? средних с учетш йежрядной корреляции практически для все:: пссглп: балансовых характеристик за годовой период (кроме маг.оималъно воз-моаного испарения) составляет около 13%, а для диспо, о:'н н колеблется от этой величины до 44£ (для осадков, показателя изг.генсмия вчагезапао.ов в почве), т.е. мера потери информации соотгстственно для указанных оценок лежит в области значений 56-87Д. Места, калдо-го из пунктов, ранжированных по критериям, меняются в зависимости от элемента баланса.

Разложением рядов балансовых составляющих по естественным ортогональным функция?л получены наилучшие проекции эмпирических наборов точек (пунктов л лет наблюдений) в пространство меньшей размерности, т.е. проведена "свертка" информации. Не нарусая закономерностей в изменчивости элементов во времени и по территории, частично пли полностью отфильтрована случайная составляющая в их колебаниях, которая несущественна для оценки инфорвдтивноста станций. Например, около 90£ общем дисперсии климатического стока, показателя изменения штагозапасов в почве, испарения приходится на 2, 3 собственных вектора, а для осадков - на 4 главные компоненты (ГК). Пространственный (временной) компонентный анализ водно-балансовых полей выявил "отскочившие" и 'сгруппированные пункты (годы) в координатах IK, обладающие динамическим подобием в колебаниях элементов. ТК и соответствующие им годы пли станция, списывающие два (и более) поля водно-балансовых составляющих, являются наиболее информативными по отношению к динамическим свойствам балансовых уравнений. Таким ГК отвечают годы: 1953 (для осадков, испарения); 1961 (для стока, осадков); 1966 (для стока, изменения глп-гозапасов в почве, ссадков); 1969 (для испарения, пел* за теля влп-гозапасов). Различия между объекта™ (пунктами, годами наблюдений) определяются долями дисперсий (изменчивости), каждая из которых ; связана с конкретной ГК. Любому объекту соответствует определенная фокторак (компонентная) структура, а связи между ними линейные и аддитивные, что подтверждается и решением обратной компонентной задачи.

В главе предложена также методика комплексного анализа hhí матявности нерегулярной сети наблюдений, ее рационального ре: щения при численном моделировании водно-балансовых полей, их томатизпрованного картирования и расчета физических параметр! элементов по картам. Суть алгоритма заключается в гладком вое новленпи и отображении сплайн-функциями полей балансов!« cocí ляодих с использованием идеи расщепления ("метода выбрасываем точки"} Тьюки-Христофорова. Процедура "просеивания" пунктов i алгоритме статистически достоверно выявляет и "взвешивает" в; отдольнсЯ-метеостанции (с учетом ошибки коррелируемого рлда) их комбинации в общем наборе сети измерений. Итерационного т; алгоритм решает указанную задачу оптимальным образом по отное нию к восстановлению -элей элементов баланса и общей длине r¡ ангуляционной сети. Показатели информативности пунктов, завис также от поля балансового элемента, оцененные "точечными", "г щедными", "пЗъомчиш" я относительными ("весовыми") :;оряктер> камк локальных областей положительных (отрицательных) возмуще выявил!' статьи, имепцис тенденцию к завыпению (занижению) 3f иий ::онкрет"^о поля. Вследствие эффекта "экранирования" сет! возникающего из-за неравномерности в расположении станций, ча максимальное значение локальной зоны возмущения не обязателы ходится в точке с координатами исключенного пункта. На ЭВМ ре таны также Возможные "площади выявления" гегарафзческих объе? существующей сетью, которые варьируют от 50-100 до 2СС-250 кк зависимости от их ориентации и точности искажения восстаноале го поля.

На основе водно-балансового подхода, используя методы оптк ной интерполяции и осреднения, предложен эвристический алгори решения задачи рационального размещения сети, который, кроме бованиВ обеспечения заданной точности оценки средних по терри рии и погрешностей пространственной интерполяции, учитывает т различные схемы природного районирования с привязкой к местоп жению населенных пунктои. Данный алгоритм и предложенная схем размещения добавочных пунктов позволяют получить необходимую формацию для дальнейшей рационализации сети наблюдений.

При автоматизированном изминеином картировании объективно явление и отображение на карте локальных форм распределения в балансового поля ("плато", "холмов", "склонов" и т.п.) или их сглаживание без ущерба точности географического обобщения дос

ется при улете в ошибках точек наблюдений внутри] лднсй корреляции и пространственной связности между ними. "Пллто" выдпллтся итеративно, при невязках между исходным (первоначальным) и "расщепленными" полями (восстановленных сплайнами), меньших елу-л:!-ных погрешностей в исключенных пунктах. В противном случье на картах отображаются статистически достоверные "холмы" (максимумы) или "ложбины" (минимумы). При отсутствии данных наблюден;*:; расширение и (или) физико-географическое уточнение границ перечисленных локальных форм поля проводится для однородны* ра.;с!;ов, э отнесение отдельных пунктов к ним осуществляется по методу ГК,исходя из подобия изменчивости в колебаниях элементов. 2эг изолиний задается в зависимости от погрешности численной моде.чи поля, л сн может меняться по территории в соответствии с плотностью сети, ошибками в опорных пунктах и физико-географической сущностью явления (см.табл.). Таблица Шаг изолиний Л (мм) для годовых элементов водного сзланса в зависимости от численных моделей полой

Метод

Значения а для элемента балд:;

интерполяций Осадки Испарение Стек '

Оптимальная 75-80 35 40 / 35*

Полиномиальная 45 20-35 25-ЗС/2С-45**

Сплайновая 20-25 10-15 15-20/ 20

кого (гидрометрического стока; **Второе (первое) Д для всей лесоболотной зоны (для подзон).

Погрешность интерполяционной карты искусственно занижается при ее расчете на зависимом материале (Христофоров, 1963; и др.). Сравнительный анализ карт стока.на независимых данных по 16 водосборам за Э лет, составленных с помощью глобальных и локальных полиномов, выявил преимущество сплаРновых моделей.

При анализе распределения балансовых элементов по картам ваяно определить мсг^слогические особенности их полей, характеризуемые показателями "фона" (уровня), изменчивости, интенсивности локальных ¿¿юктуаций, горизонтальных размеров и линейности аномалий.' Совокупность параметров - среднее, медиана, стандарт, нормированные градиенты, показатели линейности по направлен;® летальных аномалий (угол ее оси }>' и надежность корреляции Рг при этой

ориентации), второе разности (производные), определяющие изгис (кривизну) поля, достаточно полно описывают комплекс морфолог, ческих свойств балансовых полей. При расчете перечисленных крр рев использовались программные модуля лз СЩЦ (Чагин и др.,П Анализ этих синтезированных параметров взаимно согласованных I основных водно-балансовых элементов, построенных с помощью сш нов, выявил, что для полей годовых осадков, испарения и клпме ческого стока средние и медианы (центры ;аспределеннй) по терр тории практически совпадают мезду собо;', т.е. средние пригоднь при описании фоновой составляющей полей. Для указанных элемент показатель изрезанности поля по широте на порядок вше, чем пс долготе (для осадков, испарения в 30-50 газ). Причем последни? нормированный градиеЬ. поля климатического стока в 5-7 раз бог по аналогичного параметра полей осадков, испарения, что обуслс лено маситаб ал их макро- и мезоструктур. В целом по региону из кение показателей линейности локальных аномалий, рассчитанных 8 направлениям полей (параметры я Ц. определял;:сь по градаи углов с шагом 22,5°), по профилям синхронно. У Обь-Пртлиском и дуречье оси. локальных аномалий в общем соответствуют углам зап ных и восточных границ структурных ступеней рельефа (поднятиям

мегапрогибам) и рисунку гидросети главных водотоков. Колебания

Dll

также синхронны по зеем полям элементов, линия их абсолютных максимумов (точек перегиба) совпадает с гр ницей между средне- и впнотаежной подзонами. Отрицательные зна ния Ь" (вогнутости) полей осадков и стока приурочены к бассейн рек левобережного меридионального отрхззка Иртыш, к южному скл бассейна р.Демъянки, а также к водосборам рек Выя, Туртас. Лок ные ?.С5гамуш полей находятся и севернее границы названных подз Перечисленные физические свойства водно-балансовых полей пр их наложении на определенные формы рельефа и другие элементы л шфта могут усиливать, уменьшать или взаимно компенсировать хэ терн се время стокообраэования, соответствующим образом трансфо мировать поле климатического стока в гидрометрической, что хор шо прослеживается при сравнении типовых гидрографов стока рек Конды, Демьянки, Бол.Кгана и других.

5. М0Д2ЯИ КОЛЕБАНИЙ СТОКА, ОЦЕНКА ВЛИЯНИЙ КОМПЛЕКСА ФАКТОРОВ НА П1ДР0Л0П1ЧЕСКИЕ :.АРАКТЕР!!СТ:!КИ

Двойственная природа характера изменчивости стока (как "суп продукта климата" и всего географического ландшафта) приводит ]

необходимости описания распределения некоторого поля его характеристик как суммы детерминированной и случайной составляющих. для лесоболотной зоны Западной Сибири с помощью совокупное?:' различных математических, водно-балансовых методов анализа таких поле!', выявлены причины и Акторы, вызыгаэдие зональные (детегглшнровзн-ные) изменения и локальные (случайные) флюктуации значений гидрологических элементов по отдельным районвм. 11а сильно вира;:'.'4"ном фоне зональной изменчивости этих показателей лекальные фдик\уации характеристик стока проявляются статистически значимо (::отл и сравнительно слабо) и в основнш обусловлены разными признаками подстилаяюй поверхности (заболоченностью, геолого-гоилорфологя-ческой основой) и случайны!,га ошибками исходных дани:к, По.т; :п!Ш новые форлулы, многомерные выражения и карты, отражающие зональные закономерности пространственно-временной изменчивости стока, а для различных районов установлены зависимости положительных и отрицательных флмктуацвй стоковых показателей (относительно зональных значений) от местных факторов.

3 соответствии с выдвинутой концепцией разложения ггдраюги-ческих полей на две составляющие проведена оценка влияния Секторов подсти.-йщей поверхности и климата на сток. Пространственные закономерности иачеиеная среднего модуля стока рек лесоболотной зоны Обь-Иртыпья, описанные по глобальной линежной тенденции полным перебором признаков, обусловлены в первую очередь климатическими факторами (сумлами жидких, твердых осадков и положительных температур воздуха), широтой местности, густотой речной сети и лесистостью бассейнов. Суммарный вклад этих переменных составляет около 85-90^, из которого на долю густоты речной сети л лесистости приходится ¿5-3 0£. Влияние болот на эту составлявшую с том не выявлено, но при заболоченности водосборов выпе 25-ЗС^ данный элемент ландшафта оказывает существенное воздействие па ^ормяровонио внутризеналъных флюктуаций стока в бассейнах Сбь-Яртышьл, вызывая уменьшение его фактических значений по сравнению с зональными модулями. Здесь разложение поля стока в диапазоне значений 1-10

гу

д/(с'Км~) на детерминированную и случайную составляйте проводилось по двумерному полиному 3-й степени з зависимости от географических координат, "объясняющему" 96,пространственной его дисперсии (Никитин, Земцов,1986). Обратная тенденция влияния заболоченности на случайную составляющую годового стока согласованно и достоверно подтверждается пятью независимыми методами (сшпуляр-

ним разложением матриц, методами остаточных отклонений, мнсас венной регрессии и др.}. Эти вычислительные схемы однозначно тифиздпуют нулевое значение этой стоковой характеристики при лоченности водосботюв около 3CÇ5, т.е. при ее увеличении знач внутри зональной составляющей стока в^гда отрицательные. По-мому, болота за исследуемый 25-30-летний период имели тенден к аккумулятли влаги при их относительной площади более 3ÛÇÎ, отличие от незаболоченных регионов.

В рпмках теорий оценивания параметров и нормальной регрсо все оптимальные полуэмпирические географо-гпдрологические за мерности, представленные в виде уравнений, оценены по вероят их оправдываемости в форме доверительных интервалов. В иссле, мом регионе справдываемость этих закономерностей п;оисходит верительной вероятностью около 80£ и облененной 95-28$ доле, дисперсии годового стока, т.е. они достоверны.

В развитие методов по строения различного типа многойактор! K-JT4, ¡tx применению при зкализе реальных слсс?.н1к объектов уп; ления с;.-дественный вклад в:;если следуйте отечествегнше и за. ные учетг-: С.А.Айвазян, В.Н.Вопник, В.П.Денисов, Н.Г.Загону: В.И.Котиков, Г.Себестван, И.Т.Турбович, С,Chow, E.Pix и др. смотря на повышенный интерес к конструированию и использован! K-vT.1 технических систем управления, данная область и ос ледова! еще далека от завершения а особенно в приложении к сложным ni родным объектам.

■Многомерные K-JTJ являются инструментом распознавания (инд! щи) и прогнозирования природных явлений, т.к. они допускаю" ределение эффектов нечувствительности, областей "насыщения",] имнокомпенсирувдего и стабилизирующего влияния входных воздез вий комплекса характеристик климата, рельефа, растительности др. на выходную величину стока. С помощью метода максимально: правдоподобия (правила Каиьян-Рао), критериев Шоу и отнешенш: сперсий показано преимущество К-Л.1 при описании внутреннего v ннхш географо-гидрологического функционирования региона по с нению с глобально-линейными моделями. Для рассматриваемого ре на количественно определены условия, при которых возникают ги логические о-^екты неполного дренирования малыми бассейнами п земной составляющей стока и образования бессточных областей н крупных зодосборах.

Реакция IC-JE.Î годового стока в полном наборе пз 9 предиктор

обладающих двумя локально-линейными интервалами (ограниченными минимальными, средними, максимальная! значениями), имеет зспу нечувствительности по отношению к средней высоте водосборов до 70 м. Наиболее заметное воздействие этой переменной сказывается при величине более ICC м. Области ззаимяокомпенсаруюпэго влияния ¡¡а сток лесистости и заболоченности прослеживается в диапазонах их значений на первом и втором интервалах. Положительное действие на сток лесистости на втором интервале [50+8С]# уменьгается в 2,3 раза, в то время как влияние заболоченности на таком же интервале [35-70];!, на оборот, возрастает почтя во столько же газ, хотя ■ при глобальном линейном описании эти переменные ;г-;еют одинаковые коэффициенты. Некоторые характерные черты изменчивости влития -з годовой сток каждого из факторов в K-XI, имощих по три куссшо-ллнейпых отрезка (в таком же наборе аргументов), сводятся дующему. В области минимальных значений входных пе]«менн:ос наибольшее на интервалах положительное воздействие на сток .-.ндк;:,:, твердах осадков, высоты бассейнов, лесистости и заболоченности уравновешивается наиболее сильны:.! противоположна; влиянием лога-ри£?.'а плоцади водосбора (при F=I тыс.л.;"" в интервале- [0,<Ы ,3]), средних уклонов бассейнов (£=0,l£e), густоты речной сети = 0,05 ил/и .Г) и сумм положительных температур воздуха (Ft=i£C0°) Региональная специфика неполной дпенировашюсти подземной соста:>-лящей стока (равной 35-55£ от годовой величины) и обусловливает подобный характер воздействия перечисленных показателей подстилающей поверхности иа годовой сток. Поэтому картирование гидрометрического стока необходимо осуществлять для площадей водосборов не менее 2 тыс.км^. Характер влияния комплекса различных кал-бинацпй факторов и их уровней таете количественно подтверждает гипотезу отсутствия гидравлической связи между верховилп болотами водораздельных пространств и русловой сетью, а образование бессточных областей возможно уже при F> 25 тыс.км^.

Численными экспериментами на моделях оценена изменчивость зо влиянии комплекса показателей климата и ландшафта на годовой сток рек лесоболотной зоны Обь-Иртыиья. В факторнш пространстве наилучшие г.ембинпций признаков и различных их уровнях выявлены возможные пределы воздействий на элементы ландшафта при условии сохранения геох'рафо-гидрологяческого режила региона в естественна.: состоянии. Рассчитаны необходимые территории заповедных зон лесов и болот на водосборах. Географо-гидрологические события ронжиро-

ваны на невозможные (нереальные и несовместный), критические (< ласно погрешности аппроксимации) и возможные (или вместе допус мые), оценена вероятность их возникновения и ее устойчивость. . бинарных (допустимых и нереальных) событий устойчивая частота 1 появления Р0= 76-78;» практически совпадает с доверительной вер* ностью оправдываемое™ полу;|\ширичвских закономерностей и хара: ризует степень подтвержден«ости последних.

Стабилизирующий эффект влияния на сток 'Х^-ной суммарной лв! тости и заболоченности проявляется при всех комбинациях уровне: (нижних, основных, зорхних) факторов возможных и несовместных I тий. В этих условиях увеличение дренированности до эмпирическо: максимума ( Хр - 0,44 :<м/км2) приводит к теоретически возможнш данного региона значениям модуля около 8 лу'(с'км^), которые ха\ терны душ северян* притоков широтного отрезка р.Оби срсднетаех: подзоны Западно," Сибири, т.е. выявлены несовместные географо-л ролспгрские события для Прикр^ппья.

Для сохранения геогрчфо-гидрологического режима региона в с; ственнсм состоянии в условиях средней дренированности территор! при контролируемом влиянии гидроклиматических переменных нео< димал степень распространения лесов и болот на водосборах (зэп< ная зона) должна быть не менее 55-60$. Причем большим площадям сейнов должны отвечать меньшие (в %) заповедные зоны и наоборо: При суммарной лесистости и заболоченности менее 30-40^ и небла: приятных гидроклиматических воздействиях (ниже средних уровней торов) данный природный комплекс прекратит свое функционировав; как единое целое в рамках двух природных подзон лесоболотной з<

6. КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДОСБОРОВ И К0.МШ1ЕКСН0Е ШРОЛОШВСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ

В главе рассмотрены многомерные модели районирования средст; компонентного (МГК), кластерного (КА) и дискриминантного анали: (ДА), на базе которых оценена информативность признаков, выявле бассейны-аналоги и проведено комплексное районирование территор Процедура многомерной классификации состоит из четырех основных этапов: а) постановка цели и формирование описывающих ее призна включая их преобразования; б) формализация задачи, выбор методе алгоритмов реализации и расчета; в) качественный анализ, интерн тация численных результатов классификаций; г) их сравнение и 01 эффективности нескольких алгоритмов, комплексирование количеств

них методов и качественных приемов исследований. Классификационные построения несут функции идентификации (обобщения информации, поиска, выявления "скрытых" взаимосвязей и объектов) и предсказания анализируемых явлений, которые органично связаны с задачами "анализа данных".

При выборе математических методов и алгоритмов, с помощью которых выявляются полуэмпирические географо-гидрологические закономерности и группы бассейнов (природные районы) по разнородным ;.о качеству и размерностям данным, необходимо проводить инвариантные процедуры нормирования косвенных признаков по отношению к допустимым преобразованиям в заданных типах шкал, что позволяет получать адвкватнь"» целям и объектам исследования результаты. Информативность ка:.'ого из признаков и их комбинаций непостоянная и зависит от применяемых статистических модело!1:, степени комплексности отдельных переменных, точности их получения и процедур нормирования исходной совокупности, а также от типов шкал, в которых они представлены.

В координатах ГК для трех видов преобразования месячных модулей стока (абсолютных, относительных по размаху и нормированных исходных даниы) подгруппы бассейнов в целом сохраняют внутреннюю общность комбинаций водосборов, хотя они имеют разные коэффициенты базисных функций. Разнообразие динамических, зональных и внут-ризональных свойств внутригодового распределения стока в основном описывается тремя классами. Корректность этих классификационных построений подтверждается теоретическими расчета?® максимально возможного числа дифференцирующих факторов. Обособленные бассены имеют внутризональную индивидуальность в распределении стска внутри года, что вызвано трансформацией во внутригодовом периоде .месячных модулей подстилающей поверхйостыз. При описании локальных особенностей внутригодового распределения стока в регионе весьма важная роль принадлежит модулям стока за апрель, май. Для наилучаей характеристики динамических свойств месячного 12-мзрного комплекса полей стока к указанной комбинации модулей необходимо добавить сток за июнь. Для дополнительного учета фонового (зонального) изменения гидрологических переменных (наряду со стоком за апрель, май) следует использовать февральские модули, а ддя белее тонкого выявления внутризональных (возможно, и азональных) различий между бассейнами рек во внутригодовой 4-мерный набор нужно включить еще модули стока за январь, июль. Сток рек за остальные внутригодбвые '

периоды статистпчоски достоверно не идентифицирует отличия мел бассейнами рек лесоболотной зоны Обь-Иртыш,я, которые достаточ надежно описываются в 3 и 4-мерных пространствах ГС.

КА, выявлявший иерархическую соподчиненность объектов (басс нов и их признаков) по степени связи между собой и средними а ствамн групп, показал, что по относительной евклидовой метрике выделяются генетически обусловленные группы показателей внутри дового распределения стока. "Ьяизки" в группах зимние (ХП, 1-И осенние (ЛЯ, X, XI) модули стока, к которым примыкают стоковые рактеристики за сентябрь, ипль. Наиболее "дальними" от них hbj ся модули стока за период половодья (У1, 17, У), что соответст ет и результатам но МПС, полученным для абсолютных значений с: ка. Аналогичные характеристики внутригодового стока установлю; для 184 бассейнов рек всей лесоболотной зоны Западной Сибири, внутри годовому к<епределению стека выделяются две группы басс« нов, хотя по коф'-потическому коэффициенту корреляции они досте но сходны между собой ( Г„-0,6). Остальные группировки рек et но взаимосвязаны, т.е. внутригодовое распределение стока в и ос дуема- регионе гидрологически не идентифицирует подзональные с зико-г^ографические различия территории и не монет выступать i ним критерием географо-гидрологического районирования, как сч! лось ранее многими авторами. Последнее подтверждается и разлеа нием совокупности на естественные ортогональные составляющие.! пяти относительным показателям растительности (лиственных , хвойных , заболоченных лесов, болот f6 , "поля" f„ ) сейнн рек Обь-Иртышья разделяются на два крупных таксона с от] тельным уровнем связи (Г^ =-0,42). Эти характеристики расти: ности бассейнов не могут служить индикатором при определении j лнчий во внутригодовом распределении стока рек лесоболотной з< Обь-Иртыпья.

Для комплексного определения географо-гидрологической общн( бассейнов, наряду с вышеуказанными показателями стока и расти: ностя, привлекались также параметры рельефа, характеразувдие < горизонтальную и вертикальную расчлененность ( KF , уклон I, к< фяциенты дренировэнности Рв и формы К^ бассейнов). По степей близости между собой 18 признаков (из 21) объединяются в три ! пактные группы, к которым по отдельности примыкают каждый из м дулей стока за половодье (1У-У1). Первый таксон формируется и: двух подгрупп, состоящих из модулей зимнего (1-Ш,ХП) стока и i

казателей растительности (. ^зд и ) и рельефа ( ^ , Рв ). К этему мастеру присоединяется вторая группа из трех признаков ,1 ). Третий таксон, образованный летне-осенними (УН-А1) модулями, прилегает ко второму кластеру, а коэффициент К<р примыкает к этим группам обособленно. Бассейны рек Обь-Иртылья (в п{ю-стренстве из 21 признака) разбиваются на два крупных таксона,значимо связанных между собой (Гха = 0,63). К первому кластеру, состоящему из двух сильно взаимосвязанных групп (каждая из которнх формируется еще из двух так называем!« ядер классов), присоединяются бассейны рек Чаи и Парабели, Ко второму таксону, образованному также из двух ядер классов, прилегают реки Нягов, Оша. "Отскочивший" водосбор Ир-Красный яр, по-видимому, азонален. ДА, выполненный по многомерной функции годового стока, выявил "сходство" II водосборов, расположенных в других подзонах, а тзкже "различие" ряда близко лежащих бассейнов.

Результаты классификации рек по !ЛГК, КА и ДА соглагч.чны --ежду собой. Выделены квазиоднородные (галогенные) группы 'ассе;!нся-аналогов, часть из которых имеет "островное" расположение в подзонах. Выявлены генетический смысл используемого комплекса пе- : ременных, степень их информативности. Группировки комплекса признаков существенно уточняют общие генетические представления о ге-ографо-гндрологлческих взаимосвязях. Использование готовых ландшафтных построений для их численной, гидрологическо:': интерпретации по репрезентативным бассейнам приводит к неоднозначным решения?.!, что вызвано отсутствием упорядоченных и четких количественных показателей выделения физико-географических таксонов. К тому же последние для равнинных территорий имеют достаточно "размытые" и часто субъективные границы. С другой стороны, недостаточная водпо-балансовая изученность региона приводит к тому, что различия между ландшафтами не всегда выделяются статистически достоверно.

Значительная физико-географическая дифференциация региона обусловливает внутриэональные различия водных объектов, хотя у некоторых из них "входные" гпдроклшатические характеристики однородны. С помощью методов многомерной статистики по комплексу признаков проведено геогрофо-гидрологическое районирование, объедияялцее бассейны рек, например, в лесоболотной зоне Прииртышья л Обь-Иртышского между]*эчья в 6 гидрологических округов, а внутри некоторых из них выделено еще 6 районов. Получено объективнее подтверждение иерархической соподчиненности бассейнов рек Обь-Иртыиья,

обусловленной законом географической зональности и локальшми Ценностями подстилающей поверхности. Наилучшим образом аз всех лансовых полей идентифицируют гидрологические различия этих ра нов средние и дисперсии дефицитов тепла (+дг) а влаги (+лх), Г графо-гидрологические районы в деталях не совпадают с физико-г графическими,т.к.э некоторых случаях различия ландшафтных уело несущественно влияют на особенности стокообразованяя речных б сейноп, что обусловлено характером геог^фо-гидралогвчеекдх вз мосвязей (внутренним механизмом явлений) при трансформации вод балансовых элементов (точнее, климатического стока) в гидромет ческий сток.

Гидрологические округа а районы представляю! собой единую ц лостную яриродн'л систему с взаимосвязанными свойствами отдель ее элементов (показателей стока, растительности, рельефа и др. Рэйонообрезувдие ядра классов (подмножества бассейнов-аналогов имеет иерархически соподчиненные между собой связи 1< виде доев мдных гр']'>ц (дендрогрэмм), которые следует интерпретировать качестве естественных закономерностей географо-гпдрологическог строения геосистем (ландшафтов, подзон, зоны). Комплексное гид логическое районирование способствует объективизации оптимальн размещения стационарных пунктов наблюдений, организации экспед онных исследований и рациональному природопользованию, а также ляется моделью пространственной дифференциации фоц.шрования ре сов поверхностных вод рассматриваемого региона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Содержит наиболее существенные результаты работы. Выполнены исследования средствами РГ-СА лесоболотной зоны Западной Сибир явились развитием основ теории надежности водяо-болансовых и г графо-гидрологвческих обобщений (картографирования в том числе для различных пространственно-временных масштабов составляпдих гидрологического цикла, их изменчивости во времени и по террит рпи (в особенности стока) в зависимости от обусловливающего ко лекса факторов. На основе комплексного подхода и новых научных представлений о типах изменчивости полей гидрологических харак ристик, их описаний с помощью совокупности методов, включал ап рат многомерного математического моделирования и ЗЬМ с диалого АИС, автором впервые количественно оценены допустимые пределы а; ропогенных воздействий на элементы ландшафта я необходимые зап< ведные зоны распространения лесов и болот на водосборах, т.е.

первом приближении численно решена задача рационального природопользования и охраны природных ресурсов в рассматриваемом региона. Полученные результаты представляют интерес не только для гидрологии, но и полёзны при решении некоторые задач в других разделах физической географии, например при распознавании взаимообусловленности элементов ландшафта в выявлении комплексного характера причин изменчивости их полей, при изучении формирования структуры и функционирования различных геосистем в зависимости от прю-цоссов тепло- и влагообмена и т.д. Материалы географических обоб щений балансов!« характеристик и речного стока позволяют более обоснованно решать вопросы водного хозяйства и освоения региона. Основные выводы сводятся к следующему.

1. Выявление и" описание пространственных и временных закономерностей распределения водно-балавсовых составляющих и речного стока необходимо осуществлять средствами РГ-СА, исходя из обкома исходных данных, ошибок расчета их параметров, точности аппроксимации процессов и полей численными методами. Степень географического обобщения природных взаимосвязей наилучшим обрс;>оч соответствует качеству и количеству эмпирической информации, а генерализация описания объектов (бассейнов, полей, процессов) тем больше, чем неопределеннее- и хуже эта информация.

2. Существующая обеспеченность рассматриваемой территории гидрометеорологической информацией позволяет достоверно описывать "законом первой степени" статистическую структуру локально-однородных изотропных водно-балансовых полей, а пространственный масштаб макроструктуры поля годового стока в 1,5-3 раза больше, чем у других балансовых полей (кроме зимнего испарения), причем для их мезоструктуры это относительное рассогласование возрастает. В целом для лесоболотной зоны балансовые поля неоднородны и анизотропны. В меридиональном направлении дифференциация характеристик ландшафта, влияющих на сток, выражена сильнее, чем по шроте, что приводит к более медленному затуханию пространственно-временной скоррелировапности годового стока по широтному направлению. Подстилающая поверхность усиливает связность поля гидрометрического стока по сравнению с климатическим.

3. Статистически необоснованное размещение гидрсметеосети в лесоболотной зоне Западной Сибири (здесь выявлены районы с недостаточной и избыточной густотой пунктов) по отношению к задачам пространственной интерполяции и осреднения следует оптимизировать

зг

с помоп1 ю вариационных схем численного моделирования полей и те рии сплайнов, включая их разложение на детерминированную и случ ную составляипив, приемы "расщиплсния" выборок,для которых внбк ются и соответствующие методы рационального планирования экспер ыента. Такой подход позволяет выделить оптимальные комбинации в фошатившлх пунктов (лет наблюдений) при описании годно-балансо полей (процессов) и их дубли рунди о группы (т.е. оценить инфор.м тивность каждо/, из станций и сети наблюдений в целом), дает воз можность исключить "белые пятна" з изученности регвона, проводи разрядку сети без существенной потери точности анализа полей, а также выявлять и объективно картировать их локальные формы (экс ремумы, склоны и т.п.).

4. Дина,мига тепло- и водно-балансовых соотношений, условия т ло-влагообеслочеиности территории, физические параметр*! баланс вих полей (градиенты, вторые производные в др.) выявили наилучи сбалансированность ресурсов тепла и влаги в шнотаежной и север части оспново-беразопой подзонах лесоболотной зоны Обь-Лртышско бассейна, локальный оптимум фоновых условий для биологической п дуктивности природных комплексов и различия в структуре стокооб. зования в разных подзонах и ландшафтах.

5. Совокупность многомерных географо-гвдрологичоских моделей природных закономерностей функционирования региона в сочетании -каноническим разложением на фоновую и случай!1ую составляющие ги. рологаческйх полей выделяет наилучшее (условно-оптимальные) ком1 нации информативных признаков (факторюв) из обусловливающего ка лекса переменных и обосновывает причины зональных изменений и л кэльных флуктуация значений гидрологических элементов по отдель внм районам, выявляет новые особенности во взаимосвязях и влиян показателей климата и ландшафта на годовой сток, определяет стр турпо-фуккциональное строение геосистем различного ранга и пред лы антропогенных воздействий на элементы ландшафта, позволяет п; вести классификацию бассейнов и географо-гндрологаческое райони; вание территории.

Дальнейшее совершенствование и развитие изложенных в дассерт; цаэ теоретических и методических положений должно быгь направле] на вопросы принципиального улучшения качества информационного о< печения (автоматизации сбора, хранения, организации а перзкчней обработки широкого спектра данных) изучаемых регионов, т.к. без высокого качества исходной и синтезированной моделями информащп

вряд ли 2ОЗМОКН0 создание настоящих банков знаний об оглушающей среде.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Оценка обеспеченности территории гидрометеорологической информацией // Исследование динамики таежных геосистем, - Иркутск: изд.Ин-та геогр.Сибири и ДВ СО АН СССР, 1977, С.1С8-П9.

2. Полиномиальное моделирование Г'од но-балл псовых полей таежного Прииртышья // Карты полай плотности в географических иоследованиях. - Иркутск: иэд.Ин-та геогр.Сибири и ДВ СО АН СССР, 197о, С.112-121.

3. Составление и анализ корт влияния природных условий на распределение растительности // Там же, 1978, С.55-55 (ссезт.И.Ф.Ге-лета, И.С.Ильина).

4. Применение методов многомерного анализа при гидрологическом районировании // Вещество и энергия в естественных и преоб^туемых геосистемах. - Иркутск: азд.Ин-та геогр.Сибири и ДВ СО /Л С"-!..', IS73, С.126-136.

5. Характеристика тепло- и влагообеспеченностз таеяпого Прииртышья // Долина Нижнего Иртыша. - Иркутск: изд.Пн-та геогр.СкЗирг и ДВ СО АН СССР, 1978, С.23-33.

G. Исследование влияния факторов подстилащей поверхности я климата на сток рек Прииртышья // Там же, 1978, С.53-63 (соавт. И.Ф.Гелета).

7. Использование полиномиальных моделей при водно-балансовых исследованиях (на примере Прииртышья) // Климат и воды Сибири. -Новосибирск: Наука, 1980, С.213-218.

8. Оценка нулевых гипотез и репрезентативности осадкомерных данных в таежном Прииртышье. - География и природ.ресурсы, ft 2, 1580, C.IC9-1I6.

9. Некоторые особенности формирования и распределения сне~ного покрова в таежной зоне Западной Сибири // Комплексные географические исследования осваиваема районов Сибири. - Иркутск: изд. Ин-та геогр. Сибири и ДВ СО АН СССР, 1980, С.24-46 (соавт.А.Н. Антппов, А.З.Спяряев).

10. Исследование и расчет испарения в пойме Нижнего Иртыша // Там же, 1Э80, С.47-56 (соавт. Н.Л.Липевич, Б.Ф.Мутян).

11. Лрогцаммн на 3K.I для исследования пространственных корреляционных функций (на язше ФОРТРАН) // Там же, 1930, С. 135-155 [соавт. Ю.А.Гарифулин).

12. Оценка точности расчета водно-балансовых составлязхиис 1 таежном Примрт'.пье // Географические исследования восточных ] онов СССР. - Иркутск: изд. Ин-га геогр.Сибири и ДВ СО АН СССР, 1581, С.54-56.

13. Гладкое восполнение и построение функции двух перемени! заданной на нерегулярном дискретном множестве для изсиинеЯног* картирования // Автоматизация в тематической картографии. - I МГУ, 1С64, С.126-129 (соавт. А.Н.Судаков).

14. Сплайн-аппроксимация при нерегулярной сети точек наблхс [Шй для построения изолинейных гидроклимзтических гарт. // Мо; рование процессов в гидросфере, атмосфере и ближнего космоса. Новосибирск: Наука, 1985, С.108-Г16 (соавт. А.Н.Судаков).

15. О моделировании рациональных схем размещения гидромете< логической се:и // Перспективные методы планирования и анали; экспериментов при исследовании случайных полей и процессов. Ч, М.: изд. АН СССР, 1985, С.177-180.

16. Изменчивость полей гидрологических характеристик в За г; ной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1986. - 205 С. (соавт.В.А.С* цов).

17. Анализ изменчивости полей гидрологических хапактеристш лесной зоне Западной Сибири // Гидрологические исследования J вафтов. - Новосибирск: КЛука, 1986, С.115-120 (соаЕт.З.А.Земцс

13. Прогноз изменений природных условий Обь-Иртышского басс на в связи с мелиоративными мероприятиям:. - География и прир( ресурсы, И I, 1987, С.10-18 (соавт. Снытко и др.).

19. О моделировании рационального размещения водно-балансо! сети // Рациональное использование водных ресурсов. Зш.5,-Наука, 1907, С.68-79.

20. Метода объективного анализа в задачах распознавания гес рафо-глдрологических закономерностей. - География и природ.рес сы, Я 2, 193В, С,.134-144.

21. Оценка обеспеченности территорий гидрометеорологической информацией и моделирование рациональной сети наблюдений // 1 У'Всесопз.гидрол.съезда. Т.З. - Л,: 1йдрометеоиздзт, 1569, С.2 221. /

Подписано к печати 23.01.1990 г. НЕ 06IRI Объем 2 п.л. Тирак 100 экз. Заказ Т* 17

Ротапринт ИГ СО АН СССР. Иркутск, Уланбаторская, I.

Информация о работе

Никитин, Сергей Петрович
доктора географических наук
Иркутск, 1990
ВАК 11.00.07

Автореферат

Похожие работы