Содержание к диссертации
Введение
Особенности многолетней изменчивости в полях температуры воздуха над европейской территорией 9
Анализ исследований, посвященных диагнозу и прогнозу среднемесячной температуры воздуха
Выявление устойчивых тенденций во временном ходе комплексных показателей полей температуры 20
1 Оценка многолетних колебаний температуры на основе интегрального показателя ДТга
2 Исследование полей температуры на основе комплексных параметров аномальности 29
3 Вероятность появления полей с «крупной» аномальностью по различным градациям и их непрерывная продолжительность 31
Установление циклических колебаний во временном ходе полей температуры 43
Пространственно-временные закономерности формирования давления над северным полушарием 53
Сезонные особенности распределения давления у поверхности Земли 53
1 Климатическое распределение ложбин и гребней в различных широтных зонах северного полушария 53
2 Исследование тенденции в изменении климатических особенностей циркуляционного режима 63
3 Статистические оценки колебаний давления над северным полушарием 68
Исследование пространственных синхронных связей приземных барических полей северного полушария 73
Анализ асинхронных связей приземного поля давления в различных широтных зонах Северного полушария 82
Связь циркуляции приземного поля давления с вышележащими слоями атмосферы 87
Оценка корреляционных связей между термическим режимом над европой и интенсивностью циркумполярного вихря северного полушария 98
Проверка исследуемых параметров на нормальность распределения 98
Методика расчета циркумполярного вихря и его временные закономерности 109
Оценки взаимно - корреляционных связей между полями температуры над Европейской территорией и интенсивностью циркумполярного вихря 114
Вертикальное распределение сред неширотных коэффициентов корреляции 126
Диагностические регрессионные модели прогнозов 137
Использование интенсивности циркумполярного вихря для прогноза комплексного параметра поля температуры 137
Оценка влияния циркумполярного вихря на распределение температуры воздуха в отдельных пунктах Европейской территории 141
Использование геофизических факторов для прогноза поля давления в Северном полушарии 152
Заключение 177
Список использованных источников 179
Приложения 198
- Выявление устойчивых тенденций во временном ходе комплексных показателей полей температуры
- Исследование тенденции в изменении климатических особенностей циркуляционного режима
- Методика расчета циркумполярного вихря и его временные закономерности
- Оценка влияния циркумполярного вихря на распределение температуры воздуха в отдельных пунктах Европейской территории
Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия все чаще появляются сообщения о глобальных и региональных колебаниях климата, приводящих к
материальному ущербу и неблагоприятным социальным последствиям. Это способствовало возникновению повышенного интереса ученых к проблеме изменения климата и долговременному предсказанию погоды. Хотя по данной проблеме проведено много исследований, как в России, так и за рубежом, однако до сих пор нет единой точки зрения на тенденцию его изменений в различных регионах Северного полушария. Об этом же, свидетельствует и проходившая в 2003 году в Гааге, под эгидой ООН, Международная конференция по проблеме климата планеты. Поэтому на сегодняшний день, данная проблема остается актуальной.
Одним из показателей климата является температура воздуха, с которой связаны значительные изменения погоды. Многолетние колебания температуры, как правило, связаны с глобальными факторами, которые в настоящее время не полностью выявлены, а также не в полной мере изучены закономерности их изменчивости во времени. В связи с этим, встает вопрос о поиске новых предикторов, способных управлять процессами большого масштаба на длительных промежутках времени. Необходимо также глубокое исследование их пространственно-временной структуры с целью выявления региональных закономерностей и получения прогностических рекомендаций для заблаговременного предупреждения о возможном развитии аномальных процессов, как в далекой перспективе, так и на коротких периодах времени.
Данная работа является очередной попыткой оценить многолетнюю и короткой ери одную тенденции в изменении климатических показателей, используя обобщенные характеристики термического режима в ограниченном регионе Европейской территории и циркуляционные параметры Северного полушария. С целью совершенствования долгосрочных прогнозов большой заблаговременное в качестве предикторов исследовались параметры о степени интенсивности циркуляции Северного полушария на различных изобарических уровнях и широтных зонах.
Объект исследования: пространственно-временные закономерности термических, циркуляционных и геофизических факторов.
Предмет исследования: циркумполярный вихрь (ЦПВ), угловая скорость вращения Земли и их влияние на формирование термического режима над ограниченной Европейской территорией.
Целью. работы является выявление тенденции изменения полей среднемесячной аномалии температуры воздуха над территорией Европы и оценка возможности использования циркумполярного вихря и угловой скорости вращения Земли для ее прогноза.
Данная цель достигается решением следующих задач:
Исследованием климатических тенденций во временном ходе полей температуры на ограниченном участке Европы и сопутствующих им полям давления на Северном полушарии;
Установлением максимальной продолжительности в тенденции одного знака и величины аномальности полей температуры по различным градациям, установлением значимых циклов в исследуемых рядах;
Исследованием климатических особенностей распределения геопотенциала на различных широтах Северного полушария и оценка их взаимосвязей во времени, в горизонтальном и вертикальном направлениях;
Оценкой взаимно - корреляционных связей между полями температуры и интенсивностью циркумполярного вихря на различных высотах и широтных зонах, а также выбором оптимального варианта предикторов для построения диагностических моделей прогноза температуры над Европой;
Выявлением особенностей влияния угловой скорости вращения Земли на распределение геопотенциала на различных высотах и широтных зонах Северного полушария, с целью возможного их использования для построения диагностической модели прогноза циркумполярного вихря.
Методологической основой для выполнения данных задач послужили научные разработки ведущих ученых по проблеме климатических изменений: Будыко М.И., Израэля ГО.А., Груза Г.В., Раньковой Э.Я., Кислова А.В., Бардина М.Ю., Винникова К.Я., Переведенцева Ю.П., Володина Е.М. Особенности циркумполярного вихря исследовались на основе теоретических и
6 практических исследований Педя Д.А., Глызя Г.А., Борисенкова Е.П., Нестерова Г.А. При оценке угловой скорости вращения Земли, использованы теоретические положения Максимова И.В., Сидоренкова Н.С., Смирнова Р.В.
В качестве исходных данных использовались архивы ГМЦ об аномалиях среднемесячных температур воздуха на 31 метеорологической станции Европейской территории. Архив среднемесячных значений геопотенциала па территории Северного полушария на стандартных изобарических поверхностях: 1000, 850, 700, 500, 300, 200, 100 гПа в узлах регулярной сетки 10x10 в широтной зоне 40-90с.ш. по данным Национального центра атмосферных исследований/Национального центра предсказания погоды (реанализ NCAR/NCAP). Среднемесячные значения угловой скорости вращения Земли, рассчитанные Сидоренковым Н.С., на основании данных Международной службы вращения Земли. По всем исходным данным, длина выборки 40 лет.
Методы исследования: статистические (корреляционно - регрессионный, спектральный анализ).
Достоверность полученных результатов подтверждается использованием большого объема объективных данных государственной и международной сети наблюдений, применением апробированных методов исследования, использованием стандартных критериев оценки полученных результатов и удовлетворительным согласованием расчетных и фактических данных, а также с данными ранее проведенных исследований.
Научная новизна работы:
2. Выявлена многолетняя изменчивость и короткопериодная устой
чивость в рядах температурного режима над ограниченным районом Евро
пы и сопутствующих им полях давления над Северным полушарием;
Установлены вертикальные, горизонтальные и временные особенности взаимно - корреляционных связей в полях давления над Северным полушарием, на различных широтных зонах;
Оценен вклад интенсивности циркумполярного вихря на различных изобарических поверхностях и широтных зонах в формирование полей температуры над Европой. Для каждого календарного месяца выявлены наи-
более информативные уровни и широтные зоны, на основании которых рассчитаны уравнения для прогноза температуры;
5. Выявлены пространственно-временные особенности влияния угловой скорости вращения Земли на режим циркуляции Северного полушария в различных слоях и широтных зонах, с учетом которых предложены регрессионные модели для прогноза циркумполярного вихря.
Теоретическая значимость. В результате проведенных исследований получены новые теоретические сведения, расширяющие представление об изменчивости, устойчивости и волновых колебаниях в полях термического режима Европейской территории, пространственно-временной структуре температуры, геопотенциала и угловой скорости вращения Земли и их взаимосвязях на различных изобарических поверхностях и широтных зонах. Оценены прогностические возможности циркумполярного вихря и влияние угловой скорости вращения Земли на его изменчивость.
Практическая ценность. Полученные результаты позволяют усовершенствовать долгосрочные прогнозы погоды, в том числе, температуры воздуха. Приведенные статистические оценки исследуемых параметров дают возможность корректировать численные прогнозы погоды и необходимы при решении задач мониторинга и моделирования климата.
На защиту выносятся:
Выявленные особенности многолетней изменчивости и устойчивости в полях температуры воздуха над ограниченной территорией Европы;
Установленные пространственно-временные закономерности и характер взаимосвязей в полях геопотенциала над Северным полушарием;
Результаты расчетов корреляционных связей, между термическим режимом над Европой и циркумполярным вихрем на различных высотах и широтных зонах Северного полушария;
Диагностические регрессионные модели прогнозов месячной аномалии температуры с учетом интенсивности циркумполярного вихря.
Оценки влияния угловой скорости вращения Земли на изменение полей давления и циркумполярный вихрь Северного полушария.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и семи приложений. Общий объем диссертации составляет 217 страниц, включая 147 рисунков и 61 таблицу. Список литературных источников включает 213 наименований, из них 60 зарубежных.
В первой главе приводится: анализ исследований, посвященных диагнозу и прогнозу среднемесячной температуры воздуха; результаты по выявлению устойчивых тенденций во временном ходе комплексных показателей полей температуры; циклические колебания во временном ходе полей температуры.
Во второй главе приводятся: сезонные особенности распределения давления у поверхности Земли; результаты исследования пространственных синхронных связей приземных барических полей Северного полушария; анализ асинхронных связей приземного поля давления в различных широтных зонах; установленные связи циркуляции приземного поля давления с вышележащими слоями атмосферы.
В третьей главе приводится: анализ исследуемых параметров на нормальность распределения; методика расчета циркумполярного вихря и его временные закономерности; оценка взаимно-корреляционных связей между полями температуры над Европейской территорией и интенсивностью циркумполярного вихря; результаты анализа вертикального распределения сред-неширотных коэффициентов корреляции.
Четвертая глава посвящена оценке информативности циркумполярного вихря для прогноза, как комплексного параметра аномальности поля температуры Kt, так и аномалии температуры в отдельных пунктах Европейской территории; выявлению влияния угловой скорости вращения Земли и возможности ее использования для прогноза поля давления в Северном полушарии.
В заключении сформулированы основные выводы.
Выявление устойчивых тенденций во временном ходе комплексных показателей полей температуры
В последние годы возрос интерес к проблеме колебаний климата, так как направленность его изменений, имеет большое практическое значение. Одним из показателей климата, является температура воздуха, с которой связаны глобальные изменения погоды.
Для выявления общих тенденций в изменении климата, обычно используют данные о режиме метеоэлементов на больших территориях. Однако, как показали исследования [19, 34-37, 59, 81, 89, 161, 187, 197, 208], климаты отдельных районов, расположенных даже на близком расстоянии, могут существенно отличаться от многолетней картины на полушарии. В связи с этим, для выявления тенденции необходимо детальное исследование мно голетнего режима того района, для которого разрабатывается прогноз. В данной работе проведено исследование для ограниченной территории Европы.
В качестве информативной базы при выполнении настоящей работы, был использован архив данных ГМЦ РФ, об аномалиях средних месячных температур воздуха на 31 метеорологической станции, расположенных на территории Европы, ограниченной широтами 45-70с.ш. и долготами 20в.д-60в.д. Период наблюдения составил 40 лет. В результате реализация для одного пункта имела 480 ежемесячных наблюдений.
Закономерности района лучше проявляются, если анализ проводить не по отдельным точкам, а для района в целом. В этом случае, поля температуры находящиеся на выбранном участке северного полушария, необходимо представить в виде комплексного показателя, способного описать особенности каждого индивидуального поля. Несмотря на то, что в этом направлении проведено много исследований [7, 8, 102] и применялись различные параметры, однозначного ответа на вопрос о том, какой параметр для описания поля является наиболее информативным, в настоящее время не существует.
Из анализа рисунка следует, что в ходе осредненных полей температуры по пятилетним периодам отчетливо обнаруживается колебательный характер с четко выраженными экстремумами температуры, после которых в двух последующих пятилетних периодах наблюдается тенденция к понижению температуры вплоть до отрицательных значений. Так за рассматриваемый период наблюдалось три экстремальных пятилетки: с 1958 по 1967годы, с 1978 по 1982 и с 1988 по 1992 год. Наиболее холодный период наблюдался с 1973 по 1977 годы. В этот период преобладала отрицательная аномалия температуры, достигающая значения -2,4С. Самыми теплыми, были годы с 1988 по 1992 год. Разница между максимумом тепла, наблюдаемого с 1963 по 1967 годы и максимумом 1988-92 годов составила +24С, а амплитуда колебаний, осредненной по годам аномалии температуры, составила А=45.7С.
Если такая закономерность сохранится и в дальнейшем, то следующий экстремум необходимо ожидать в наступающей пятилетке 2002 - 2008 годах. Анализ проведенного тренда, имеющего уравнение вида: у = 2,83х + 0,384 также свидетельствует о повышении температуры за весь период наблюдений на 0,02С/год.
Дополнительной характеристикой колебания температуры, может служить вероятность появления суммарной по полю аномалии температуры определенного знака. В таблице 1.2 представлен годовой ход вероятности преобладающей по полю положительной аномалии температуры Д Т,я 0.
Существуют также и другие точки зрения на причины наблюдаемого потепления: как, изменения альбедо поверхности суши (за счет хозяйствен- ной деятельности), так и естественные, включая накопление случайных флуктуации, аналогично броуновскому движению [41]. Так, в соответствие с популярной гипотезой «нелинейной парадигмы Палмера», высокий климатический сигнал проявляется в форме изменения частоты некоторых основных мод естественной климатической изменчивости, таких как Эль - Ниныо -южное колебание (ЭНЮК), северо - атлантическое колебание (САК) и другие. В последнее время, эта гипотеза получила подтверждение в работах [159, 200].
Исследование тенденции в изменении климатических особенностей циркуляционного режима
Описанные результаты многолетнего распределения получены на выборке по 40 годам. Однако в атмосфере существуют периоды однородной циркуляции со своими особыми закономерностями, которые не характерны для других эпох. Поэтому, вопрос о том, насколько полученные результаты, являются устойчивыми и достоверными, остается открытым.
Оптимальным периодом для осреднения является 30 лет [75, 21, 141]. Для выявления того, как может измениться характер пространственного распределения давления и локализация основных компонентов общей циркуляции атмосферы, в данном разделе, на примере января, произведен расчет климатических показателей по скользящему 30-летнему ряду наблюдений, начиная с 1959 года постепенно, смещая выборку на один год. При этом использовались данные в тех же узлах регулярной сетки, но по значениям геопотенциала Hj,. В этом случае решалась еще одна задача: намного ли различаются результаты, полученные по данным о давлении у поверхности Земли и геопотенциалу на АТ-1000гПа, в каких широтных зонах и географических районах это происходит наиболее заметно.
Прежде всего, следует отметить, что характер кривых, полученных как по приземному давлению, так и по данным геопотенциала не изменился. Климатические области высокого и низкого давления отмечаются в одних и тех же районах, лишь произошло смещение осей на 10 к востоку. Что касается барических гребней, располагающихся над континентами, то проведенное скользящее осреднение, на их местоположение и интенсивность, не по 65 влияло. Барическая ложбина, находящаяся над Тихим океаном, также не изменила своего местоположения, однако в последние годы немного углубилась. Видимо, увеличилась меридиональность процессов с устойчивой географической локализацией основных барических объектов.
Значительные изменения геопотенциала происходили в районе Северной Атлантики и над Европейским континентом. Максимум изменчивости наблюдался над Западной Европой, при переходе с океана на материк. Здесь колебания геопотенциала достигали 17гПа. Над континентом Европы значительные колебания наблюдались вплоть до Уральских гор. В западной и Восточной Сибири существенных изменений геопотенциала не происходило.
Как и в случае расчета климатических параметров по данным приземного давления, так и в данном случае, на широте ф=50с.ш. (рис. 2.8) меридиональность выражена более четко: увеличивается давление в центрах барических максимумов, и значительно уменьшается в центрах низкого давления. Характер изменчивости давления, по сравнению с широтой ф=40с.ш. сохранился, но величина несколько уменьшилась.
Отличительной чертой распределения геопотенциала на широте ф = 60 (рис.2.11) является наличие более глубокой ложбины в районе Северной Атлантики, по сравнению с ложбиной в Тихом океане. В этом же районе наблюдается и максимальная изменчивость геопотенциала, хотя она заметна практически во всех регионах Северного полушария, исключением может являться лишь район Восточной Сибири.
С увеличением широты (ф=60, рис. 2.12), степень изменчивости геопотенциала во всех регионах Северного полушария увеличивается, достигая максимальных значений в районе Гринвичского меридиана. Здесь разность геопотенциалов за последние десять лет достигла ЗОгПа. Смещаясь вглубь континента, величина изменчивости геопотенциала уменьшается, однако сохраняется даже в районах осей барических ложбин и гребней. Причем, в последние годы изменение направлено на ослабление геопотенциалов в центрах барических максимумов и углубление депрессий.
Такое поведение величины G объясняется частой сменой знака барических полей в зимний период и сравнительно простой структурой барического поля летом, когда субтропическая полоса высокого давления смещена в более северные районы, по сравнению с холодным периодом. Поэтому синоптические процессы, вплоть до 60 с.ш., развиваются на фоне области повышенного давления. Циклоны и антициклоны, занимают большие площади, однако интенсивность их не велика [1,94,96,140].
Дополнить описанную климатическую характеристику могут экстремальные значения давления, наблюдаемые в каждом календарном месяце за исследуемый период. В таблице 2.1 представлены самые минимальные и максимальные значения давления, которые наблюдались на различных широтных зонах. Жирным шрифтом выделены экстремальные значения давления в пределах календарного года, наблюдаемые на каждой широте.
Анализ таблицы показывает, что диапазон изменения давления весьма широк и колеблется от 995,8гПа до 1040,ЗгПа. Самые высокие значения давления наблюдаются в холодное время года на средних широтах ф=50-60 с.ш. При этом экстремальные (1040,ЗгПа и 995,8гПа) значения отмечены в январе на широте ф=50с.ш. В северных широтах ф=80 - 70с.ш. границы изменения давления не столь значительны, и колеблются на ф = 80с.ш. в пределах от 1007,2 в сентябре до 1023,8гПа в марте, и на широте ф = 70с.ш. - от 1003,0 в декабре до 1023,8гПа в феврале.
Методика расчета циркумполярного вихря и его временные закономерности
Как было отмечено в разделе 2.1, температура воздуха в Европе зависит от циркуляции атмосферы. Однако, в виду большого объема исходных данных, описывающих циркуляцию всего Северного полушария, возникает много технических трудностей, требующих для получения устойчивых оценок, огромные ряды наблюдений, которые в настоящее время отсутствуют. Поэтому имеется необходимость, заменить всю совокупность данных некоторым параметром, описывающим характер циркуляции над северным полушарием. Чаще всего, в качестве параметра циркуляции атмосферы используются различные индексы [2, 10, 63, 79], оценивающие интенсивность и направленность воздушных потоков в широтной зоне 35-70с.ш. В то же время, характер циркуляции, а следовательно и особенности перемещения барических образований у поверхности Земли, которые обуславливают формирование температуры, не могут ограничиваться этими характеристиками, так как в данном случае в расчет не принимается состояние циркуляции в районе полюса - основного источника холода в Северном полушарии.
В этом плане следует уточнить, что интенсивность и направленность атмосферных процессов, зависит именно от контраста температур между полюсом и южными широтами. Поэтому в данном исследовании в качестве рабочей выдвигается гипотеза о том, что погоду приземного поля давления определяет характер атмосферной циркуляции с центром в районе полюса. Согласно исследованиям Е.П. Борисенкова [18], полярные области являются зонами стока энергии, в заметной мере регулирующими глобальную циркуляцию. От степени изученности протекающих в них процессов, зависит успешность в познании закономерностей климата и методах долгосрочных прогнозов погоды. Интенсивность потерь энергии в полярных районах в несколько по раз больше, чем скорость ее поступления в экваториальной зоне, в расчете на единицу площади. Такое соотношение, между поступлением и потерей энергии в указанных областях, существенно сказывается на характере формирования погоды всего Северного полушария.
Из таблицы следует, что интенсивность вихря зависит как от широты, так и от высоты изобарической поверхности. Причем, различия могут составлять в десятки раз. Минимальная интенсивность вихря Q на всех стандартных высотах имеет место в северных широтах, к югу величина 0.г9 значительно увеличивается. Анализируя распределение вихря по высотам, обнаруживается, что с увеличением высоты, интенсивность вихря увеличивается. Причем, если на широтах ф=80-70с.ш. это происходит монотонно, то на южных широтах (ф=60-40с.ш.), характер увеличения более резкий. Наименьшее значение вихря (0=7,7гПа) наблюдается на АТ-1000гПа на широте
Ф=80с.ш., а максимальное (П 716,9гПа) на АТ-200гПа (ф=400с.ш.). Проведенный анализ позволил составить представление о том, в каких пределах могут меняться значения циркумполярного вихря на различных широтах. Для выявления возможных временных закономерностей к данным II на всех изобарических поверхностях и широтных зонах ф=40-80 с.ш., применен спектральный анализ. Для примера, на рисунке 3.7 для указанных широт приведены графики спектральной плотности на АТ-1000гПа. Spectral analysis КІїСШ Spccl/al analysis 70СШ
Из рисунков следует, что на всех широтах, четко просматривается шестимесячная цикличность, что может быть связано с сезонной сменой знака полярного вихря. Аналогичная цикличность была обнаружена в работе [129] при анализе полей давления и в разделе 1.3 для параметров аномальности АП1 и Кт. Наибольший вклад, в общую дисперсию данный цикл вносит на широтах ф=80-60с.ш., что согласно [129], объясняется полугодовой составляющей приливообразующей силы Солнца. На более южных широтах (р=50-40с.ш. преобладает двенадцатимесячная цикличность, а вклад шестимесячной цикличности уменьшается, что связано с внутренними процессами на данных широтах. Кроме того, также на всех широтах обнаруживается 32-ти двухмесячный цикл, возможно связанный с изменениями скорости вращения Земли.
В июле влияние циркумполярного вихря на величину параметра аномальности Кт увеличивается, при этом знак этой связи обратный, то - есть чем интенсивнее вихрь Qt, тем меньше возмущенны температурные поля. В этом месяце величина коэффициента корреляции R[Q[,Kt] для всех широтных зон практически одинакова и колеблется от -0,51 до -0,61. Относительно высокие связи отмечаются для ср = 50с.ш.
Еще выше теснота связей отмечается в августе, причем знак - положительный. Значения коэффициентов корреляции на всех широтных зонах высоки, максимум (R[nt,Kt]=0,63) наблюдается на широтах ф=50-60с.ш.
В годовом ходе самые высокие связи обнаружены в октябре. В этом месяце абсолютные величины на всех широтах не опускаются ниже 0,60, однако максимальное влияние вихря обнаруживается при использовании информации Северного полушария, на широте ф=80с.ш. (R=0,77).
Оценка влияния циркумполярного вихря на распределение температуры воздуха в отдельных пунктах Европейской территории
В целях детализации по оценке вклада циркумполярного вихря в распределение аномалии температуры воздуха на Европейской территории, проведены дополнительные эксперименты по выявлению тесноты связей между интенсивностью циркумполярного вихря, рассчитанного на различных широтах и изобарических поверхностях и аномалией температуры воздуха в каждом из рассматриваемых пунктов.
Исследуя распределение коэффициентов корреляции для вектора Х2 (ф=70с.ш.), становится очевидным, что по сравнению с XI, зона высоких ко 144 эффициентов корреляции уменьшается по площади, кроме того, уменьшается и уровень корреляционных связей, хотя локализация очагов сохраняется в тех же географических районах.
Еще ниже уровень корреляции наблюдается для вектора ХЗ (ф=60). При этом варианте выборки основной полюс корреляции по-прежнему находится на северо-западе исследуемой территории. Однако максимальные значения i?(fi=60,ATj не превышают величины 0,5. Южная периферия данного очага ограничивается 65с.ш. Второй небольшой значимый очаг коэффициентов корреляции на данном поле находится в центральных районах рассматриваемой территории. Максимальные значения R\Q 60,ATK) в нем колеблются около 0,4.
При использовании информации об интенсивности вихря на ф=50 с.ш. (Х4) зона значимого влияния приобретает широтное направление с двумя замкнутыми областями, достигающими в центрах величины 0,5. Д)
Поле вектора Х5 (ф=40 с.ш.), характеризуется более выраженной широтной зоной значимых коэффициентов корреляции, ограниченной на севере широтой ф=60с.ш., на юге - ф=50с.ш., хотя на западе и востоке она опускается до южной границы исследуемой территории. Значение R в центрах очагов повысилось до 0,6. Проведенный таким образом анализ пространственных распределений коэффициентов корреляции показал, что использованные данные об интенсивности вихря на поверхности АТ-1000гПа имеют различную информативность, в зависимости от занимаемой вихрем площади. Наиболее тесные связи отмечаются при ф=80 с.ш. В этом случае высокие связи отмечаются на северо-западе и в центре рассматриваемой территории.
Использование информации более южных широтных зон приводит к перемещению зоны значимой корреляционной связи к югу, сопровождаясь понижением уровня тесноты связи в центральных районах Европейского континента и последующим повышением в южных широтах.
Исходя из вида рисунка 4.5а, характер распределения связей на поверхности АТ-850гПа, (широта ф=80 - XI) почти не отличается от соответствующего распределения на АТ-1000гПа. Однако следует отметить, что в этом случае средний уровень связей, несколько повысился, хотя максималь 146 ные значения в очаге понизились до - 0,70. Район значимой корреляционной связи опустился к югу и занимает, практически, всю рассматриваемую территорию, кроме крайнего юго-востока. Область коэффициентов корреляции, ограниченных изолинией 0,40, опустилась к югу и занимает северную территорию вплоть до ф=50, а экстремум переместился на район Архангельска.
Из анализа таблицы следует, что для прогноза аномалии температуры воздуха в отдельных точках, с учетом информации об интенсивности вихря на поверхности АТ-ЮООгПа, наиболее полно описывается исследуемая территория, если расчет производить на широте р = 40с.ш. В этом случае, значимый вклад вихря обнаруживается на 68% площади.
С увеличением высоты изобарической поверхности наблюдается смещение значимых широт. И с высоты АТ-850гПа, основной вклад вносит информация об интенсивности вихря, рассчитанного на широте ф=80с.ш. Максимум влияния этого фактора наступает на высоте у=500гПа. На этой высоте данный предиктор обуславливает значимые коэффициенты корреляции на 94% территории. Вихри, рассчитанные на остальных широтах, на различных изобарических поверхностях, вносят лишь дополнительный вклад.
Таким образом, исходя и проведенного анализа, можно сделать предварительный вывод о том, что характер корреляционных связей на одной и той широте, но представленных информацией с разных изобарических по 149 верхностей, имеют похожую структуру и распределение, вместе с тем, С ВЫСОТОЙ уровень связи повышается.
Из таблицы следует, что, в среднем, наиболее тесные связи отмечаются при использовании информации о приполюсном вихре на широте 80с.ш. Здесь, практически на всех высотах, кроме АТ-100гПа, коэффициенты корреляции превышают уровень значимости. При этом от поверхности земли до АТ-500гПа, он монотонно растет, достигая максимального значения 0,59, что при 95% доверительном интервале выше случайного нуля на 0,28, а фактические значения коэффициентов корреляции на данной поверхности в отдельных точках могут достигать 0,8. Выше слоя АТ-500гПа, средний уровень коэффициентов корреляции снова понижается, хотя и остается довольно высоким (на АТ-200гПа, г = 0,41).
Для поверхности АТ-100гПа значимые связи отсутствуют. В широтном распределении наибольшие значения обнаруживаются на широте ф =80, несколько ниже — на ф=70 . На остальных высотах и широтах значения коэффициентов корреляции становятся довольно низкими.
Таким образом, наиболее успешно возможно описание поля температуры, если использовать информацию о вихре на поверхности АТ-500гПа, причем размер вихря достаточно ограничить широтой ф=80с.ш.
Проведенные исследования показали, что использование данных о циркумполярном вихре, рассчитанном для различных широт, дополняют информацию конкретной широты. Поэтому можно предположить, что использование некоторой их совокупности будет более успешным при разработке прогноза.
Используя выше описанную методику пошаговой множественной регрессии для каждой точки, на исследуемой территории рассчитаны прогностические уравнения регрессии, представленные в Приложении 6. В качестве ошибок прогноза использовались параметры 6 и р.
Анализ таблицы показывает, что по параметру 5 наиболее успешным является прогноз, если использовать информацию о циркумполярном вихре на поверхности АТ-500гПа. Исходя из критерия значимости параметра р, оп-равдываемость прогноза аномалии температуры по знаку на всех поверхностях является успешной. Однако наиболее высокая оправдываемость, отмечается также для поверхности АТ-500гПа. Об этом свидетельствуют коэффициенты корреляции R. При этом на поверхности АТ-500гПа основной вклад вносят широтные зоны ф=80 с.ш.
