Климат и его изменения

1. Берущий начало с середины XIX века процесс глобального потепления продолжается, что уже привело к повышению средней глобальной температуры на 0, 59°С. Около 90 % этой величины объясняется вариациями CO2 и прозрачностью атмосферы.

2. Внутривековые изменения средних годовых температур воздуха на полушариях имели волнообразную природу и характеризовались заметной обособленностью, что объясн

яется различиями физического состава и условий функционирования климатической системы на полушариях. Осредненные по Северному полушарию ежегодные значения средних годовых температур воздуха в течение всего исследуемого периода неизменно превышали их значения для Южного полушария; средняя величина разностей средних годовых температур воздуха между полушариями составила 1, 28°С.

Однако волны тепла на Южном полушарии имели большую продолжительность, а волны холода были короче, чем на Северном полушарии при характерной их продолжительности в 25-30 лет (за 142 года указанные разности уменьшились почти на 0, 06°С)

3. Темпы потепления на Земле и в Северном полушарии в годы появлений волн тепла неуклонно возрастали и, начиная с 1970-х гг., достигли наибольших значений (0, 184 и 0, 229°С/10 лет – соответственно). Последнее, вероятно, подтверждает гипотезу о частично антропогенном характере потепления последних десятилетий, на Южном полушарии, - напротив, начиная с 1950-х гг., проявилось заметное «отставание» темпов потепления (0, 104°С/10 лет), было связано с ростом затрат тепла, обусловленных таянием материкового льда и тепловым расширением океана, большая часть массы которого находилась здесь.

4. Ускорение темпов потепления последних лет в Северном полушарии сопровождалось мощным всплеском межгодовой изменчивости средних годовых температур воздуха (МИ СГТВ) . В то же время в полных рядах МИ СГТВ линейный тренд отсутствует.

Были рассчитаны характеристики линейного тренда (Ю.П. Переведенцев, М.А. Верещагин, К.И. Шанталинский) [6] и, с целью подавления высокочастотного климатического шума, проведено сглаживание рядов температуры низкочастотным фильтром Поттера (L > 3 лет) в ряде метеорологических станций, в частности Перми:

Таблица 1

Характеристики линейного тренда, определенного по средним суточным и срочным значениям температуры воздуха за период 1966-1990 гг.

В таблице приведены показатели линейного тренда и дана оценка статистической значимости ( a – коэффициент наклона линейного тренда, p – уровень значимости его определения, R2 – коэффициент детерминации, показывающий вклад линейного тренда в общую дисперсию исследуемого ряда).

Анализ результатов расчетов позволил сделать вывод, что наблюдается рост значений температуры в рядах средних суточных значений, а также значений температуры в 00 и 12 часов в исследуемый период. При этом обнаруживается колебательный характер хода температуры.

Таким образом, региональное проявление глобального потепления заметно сказывается на структуре временных рядов температуры.

Было показано, что территориальное распределение средней месячной температуры и среднеквадратических отклонений (СКО) особенно в холодный период (1958-1977) определяется в первую очередь географическими особенностями района – наличием холодных поверхностей Арктики и Гренландии, теплых – Атлантики, юга Европы и Средиземноморья. Береговая линия способствует формированию контрастов в температурных полях. Северные районы отличаются повышенными значениями СКО, достигающими 7, 5°С. Процесс неоднороден и по вертикали: если вблизи земной поверхности имеет место рост температуры, то в верхней тропосфере и нижней стратосфере, наоборот, падение.

ВИЗУАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЦИКЛИЧНОСТИ В ХОДЕ МЕТЕОЭЛЕМЕНТОВ

Метод скользящих n-летних средних кривых

Метод крайне субъективен и результаты сглаживания очень подвержены влиянию длины периода сглаживания. С одной стороны при небольших периодах не удается выявить трендовую компоненту сильно зашумленного процесса, при больших же периодах происходят значительные потери данных на концах анализируемого интервала.

Скользящее среднее порядка L - это временной ряд, состоящий из средних арифметических L соседних значений Yi, по всем возможным значениям времени. В качестве L выбирается нечетное число, обычно 3, 5 или 7, и эти схемы называют трехточечной, пятиточечной и т.д. Для примера рассмотрим трехточечную схему и обобщим ее на другие случаи.

Среднее рассчитывается по трем значениям Yi, одно из которых относится к прошлому периоду, одно – к искомому и одно – к будущему. Так как для i = 1 не существует прошлого значения, то в первой точке невозможно рассчитать сглаженное значение. Для i = 2 сглаженное значение будет средним арифметическим Yi при i = 1, 2, 3; для i = 3 среднее арифметическое берется для 2-го, 3-го и 4-го значений Yi; в последней точке исходного интервала скользящее среднее также невозможно рассчитать из-за отсутствия будущего значения по отношению к рассчитываемому. В общем случае это можно представить как:

, (2.1)

где MAi – значение скользящего среднего по L-точечной схеме в i-ом элементе ряда.

Как следует из формулы, для схемы из L точек первое сглаженное значение будет приходиться на (L - 1) / 2 + 1-й момент времени, и таким образом на концах исходного интервала будет теряться по (L - 1) / 2 исходных точек; так для 5-точечного сглаживания будут потеряны два первых и два последних значения.

Способ скользящих n-летних средних кривых (например, 3-, 5- и 15-летних) был впервые предложен в 1896 г. П. Шрайбером и им же использован для оценки колебаний некоторых элементов климата. Этот способ получил очень широкое распространение применительно к анализу многолетнего хода и ценки циклических колебаний различных природных элементов. Между тем в отношении его использования существуют различные мнения.

Е.С. Рубинштейн отметила, что метод скользящих средних позволяет полностью или частично погасить волны сравнительно коротких колебаний и выявить колебания длительностью большей, чем период осреднения.

В.Г. Андреянов показал, что скользящие n-летние средние значения чисел Вольфа дают смещение циклических фаз во времени относительно реальных их границ на величину, зависящую от принятого периода осреднения

 Скачать реферат