Статья

Наименование	Исследование временных рядов климатических показателей с помощью метода сингулярного спектрального анализа
Авторы	Подлипенская Л. Е., к. т. н., доц. Долгих Е. Д., ст. преп. Горельников С. А., директор
Раздел	Геоэкология
Год	2021	Выпуск	2	Страницы	41 - 49
УДК	551.582:551.577/.578:551.593.52			EDN	WQHAKD
Аннотация	В работе исследовались временные ряды климатических показателей по данным Центра гидрометеорологии города Луганска. Выполнен SSA анализ атмосферных осадков и показателя солнечной активности (СА) — чисел Вольфа. Определены структуры рядов и выявлены их взаимосвязи. Установлены закономерности изменения глобальных трендциклических компонент годовых осадков и чисел Вольфа. Выполнен прогноз атмосферных осадков.
Реферат	Цель. Исследование временных рядов региональных климатических показателей гидрологического цикла и внешних влияющих факторов. Методика. В качестве основного метода, позволяющего выделить во временных рядах данных трендовые и циклические компоненты, был использован метод сингулярного спектрального анализа (SSA) в сочетании с методами математической статистики, реализованными в пакете программ STATISTICA. Для выявления циклов и осуществления разложения временных показателей на компоненты в работе использовалась компьютерная программа, созданная в ДонГТИ на основе алгоритма SSA. Результаты. По данным наблюдений на Луганской метеостанции (синоптический индекс по классификации ВМО — 34523) выполнен статистический анализ климатических данных за 183 года, начиная с 1838 по 2020 гг. Для выяснения степени регионального сходства климатических показателей и выявления их уникальности были проанализированы годовые осадки и температура воздуха по трем синоптическим станциям городов Луганск, Дебальцево и Чертково. Выявлены особенности метеостанции г. Луганска. Для оценки влияния солнечной активности на климатические характеристики в работе исследовались временные ряды чисел солнечных пятен, называемых пятнами Вольфа. Применение кросс-спектрального анализа к паре признаков «число пятен Вольфа — сумма годовых осадков» позволило определить значимые гармоники 91; 30, 3; 16, 5; 10, 7; 12, 1 лет (по функциям когерентности и кросс-спектральной плотности), на которых обнаруживается тесная связь признаков. В результате применения метода SSA исследованы на региональном уровне особенности влияния векового цикла солнечной активности на трендциклическую компоненту суммы годовых осадков, определенных на Луганской метеостанции. Выполнен рекуррентный прогноз по модели SSA, в которую вошли наиболее значимые тренды и гармоники. Научная новизна. Научная новизна работы состоит в совместном исследовании методом сингулярного спектрального анализа климатических показателей, таких как сумма годовых осадков, температура воздуха, показатель солнечной активности, определении их тенденций в условиях региона. Установлены закономерности изменения трендциклической компоненты годовой суммы осадков (данные метеостанции Луганска) при изменении трендциклической компоненты чисел Вольфа. Практическая значимость. Результаты анализа и прогнозирования количества осадков, выявление, описание и моделирование их глобальных трендов, установленные связи с солнечной активностью могут использоваться для среднесрочного и долгосрочного планирования в области рационального природопользования водных объектов.
Ключевые слова	климатические показатели, атмосферные осадки, солнечная активность, Луганск, Центр гидрометеорологии, метод SSA, циклические компоненты, тренды.
Финансирование
Список источников	1. Изменения климата Луганщины и их прогнозирование. Основания для оптимизма [Текст] / И. Д. Соколов и др. — Луганск: ФЛП Пальчак А. В., 2017. — 200 с. 2. SILSO, Мировой центр данных. Число солнечных пятен и долгосрочные солнечные наблюдения [Электронный ресурс]: Королевская обсерватория Бельгии, онлайн-каталог номеров солнечных пятен. — Режим доступа: http://sidc.be/silso/datafiles (22.03.2021). 3. Компьютерное моделирование динамических рядов метановыделения выемочного участка [Текст] / Подлипенская Л. Е., Хмелева А. В., Бубунец Ю. В., Долгопятенко С. И. // Сб. научн. трудов ДонГТУ. — 2008. — № 27. — С. 153–160. 4. Голяндина, Н. Э. Метод «Гусеница»-SSA: анализ временных рядов [Текст]: учеб. пособ. / Н. Э. Голяндина. — СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004. — 76 с. 5. Голяндина, Н. Э. Метод «Гусеница»-SSA: прогноз временных рядов [Текст]: учеб. пособ. / Н. Э. Голяндина. — СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004. — 52 с. 6. Сервер ВНИИГМИ-МЦД [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://meteo.ru/it/178-aisori (23.03.2021). 7. Вительс, Л. А. Аномалии циклического хода солнечной активности и тенденция современных колебаний климата [Текст] / Л. А. Вительс // Труды Главной геофизической обсерватории. — 1962. — Вып.133. — С. 33–52. 8. Чижевский, А. Л. Космический пульс жизни: Земля в объятьях Солнца. Гелиотераксия [Текст] / А. Л. Чижевский. — М.: Мысль. 1995. — 768 с. 9. Кулик, К. Н. Катастрофические засухи в степной Европейской части России, их дендрохронологическая индикация и связь с цикличностью солнечной активности [Текст] / К. Н. Кулик, А. Т. Барабанов, В. И. Панов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. — 2016. — Т. 18. — № 2-2. — С. 438–443. 10. Eddy, J. A. The Case of the Missing Sunspot [Text] // Scientific American. — 1977. — Vol. 236. — No. 5. — P.80–92. 11. Бубин, М. Н. Ритмичность многолетних колебаний стока как интегральный показатель изменчивости климата (на примере Урала) [Текст]: монография / М. Н. Бубин, Н. С. Рассказова. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. — 279 с.
Полный текст