Введение к работе
Актуальность темы. Значительная изменчивость урожаГности сельс-озяйствешшх культур во времен.! обусловливает практическую необ-имость оценки ожидаемой урожайности с целью принятия хозяйствен-решений и планирования производства зерна в стране.
В свою очередь изменчивость урожайности связана с рсзтом кул^-ы земледелия, а также с изменением условий погоды вегетациошого иода. Существующие методы прошозов урожайности, в основе которых ит учет агрометеорологических факторов вегетационного периода и тояния посевов к моменту составления прогнозов, позволяют соста-ь прогноз с заОлаговремеяностью один-три месяца, 'работы Улановой ., Чиркова Ю.И., Кулика М.С., Мельника Ю.С., Полевого А.Н., Стра-й А.И., Плупік С.Л., Забелина В.Н., Деревянно А.Н. и др). Ука-ная заблаговременность ограничивает возмозшости использования гностической информации для решения ряда bl-кных народнохозяйст-ных задач, связанлых с изменением структуры посєешх площадей, нированием объемов закупок и продажи зерна и т.д. .Поэтому увели-ие заблаговременное составления таких прогнозов, наряду о повнієм точности, является важной задачей.
Определенные возможности в этом направлении открывает сгаюп-о-статистический метод прогноза урожайности сельскохозяйственных ьтур. Увеличение заблаговременное прогнозов в этом случае дос-ается благодаря использованию нового методического подхода и шиоению базы исходной информации.
На основе синоптико-статпстичесчого метода во ВНШСХМ разраоо-ы методики прогноза урожайности яровой пшеницы по отдельным эко-ическим районам СССР, яровой и озимой пшеницы е США, т.е. для о-ых и ранних яровых культур; для поздних зерновых культур (куку-ы) и зернобобовых (сои) тЕкие методики не разрабатывались.
США занимает одно из ведущих мест в производстве сои и кукуру-
зы в мире, что позволязт им в значительной степени контролирові цени на мировом ринке зерня. Поэтому Сило признано целесообразі разработать мотолику прогноза урожайности указанных культур на щ мере этой страны.
Одним из недостатков существующих статистических методов пр нозов урожайности является то, что с течением времени постепешю ] рушаются связи, установленные на материалах предшествующих лет. : нарушения обусловлены изменениями, происходящими как в уровне ку. туры земледелия, так и в циркуляции атмосферы и ее взаимодействии подстилающей поверхностью (особенно с океаном). Поэтому поиск спо бов учета изменения связей при разработке методов прогноза урок ности представляется весьма актуальным и важным.
Цель работы состоит в развитии спюптико-статистического под да при прогнозировании урожайности зернових культур с большой з лагоьремеїгностью; при этом должка учитываться изменчивость свя
ЕО Времени.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд зад которые являются предметом зашиты:
изучить особенности развития атмосферных процессов как в риод вегетации, тэк и в предвегетационный период в годы с различной урожайностью кукурузы и сои з США;
выявить наиболее информативные периоды (сезоны,месяцы) районы, циркуляция атмосферы в которых оказывает влияние на фоі ровэние урожая сельскохозяйственных культур в исследуемом регионе
исследовать степень, устойчивости связей между урожайное культур и полем геопотенциала на уровне 500 ГЇЇА;
наследовать влияние теплового состояния Тихого океана Формирование урожайности сельокохезяйствеыых культур в разлив регионах;
разработать методику прогноза урожайности кукурузы и со:
JA с применением традиционных для синоптико-статистического метода доемив;
найти пути учета изменения статистических связей во времени;
на базе проведенных исследований разработать новый метод югноза урожайности зернових культур в различных регионах с учетом шлющихся связей.
ітодика исследования и исходная информация. Синоптическими и «тактическими методами выявлялись особенности щіркулящш атмосферы в щы с различной урожайностью сельскохозяйственных культур, которые госледствии служили основанием для получения количественных стп-:стических связей. 3 качестве математического аппарата в работе иользованы методы математической статистики: корреляционный и рег-'ссионный анализы, метод разложения случайных полей по естественным ітогональнш состарлящим.
Для проведения работы привлекались опубликованные етатиетичес-:е материалы ЦСУ СССР, дашыэ наблюдений Госкомгидромета.
Исследования проводились в соответствии с шюном НИР и ОКР скомгидромета в рамках спецтемы "Бизон". 1984-1988 гг.(в работе і установлению типов циркуляции атмосферы в годы с различными южаями в рамках указанной темы принимала участив Лксарипа Е.Л.), а ,кже темы 6.029.1 "Разработать методы оперативной оценки влияния дрометеорологических условий на формирование урожая зерновых в [А, Канаде, Индии, Китае, странах Зопядной FBporai и СЗВ" (1989-1990
Научная норизна. В диссертационной работе впервые:
изучены особенности развития атмосферных процессов в годы с зличной урожайностью кукурузы и сои в США;
выявлены наиболее информативные периоды (сезоны,месяцы) и ро-оны, влияющие на процесс формирования урожайности кукурузы и сии в А;
исследована стэиень устойчивости связей между урожайносч культур и полем геоиотонциала на уровне 500 гПа;
исследовано влияние теплового состояния Тихого океана на фс мирование урожайности сельскохозяйственных культур в различных j гионах северного полушария.
разработаны методики прогноза урожайности кукурузы и" сои США, позволяющие составлять прогноз как до сева культур, так и в г род их вегетации.
разработан метод прогноза урожайности, основанный на исши зовании коротких (десятилетних) рядов наблюдений, позволяющий уч тывать изменение статистических связей во времени.
Практическая ценность работы заключается в том, что на осної ний выполненных исследований диссертантом разработан новий ит прогноза урожайности сельскохозлйственных культур с учетом измеш щихся во времени связей, позволяющий оценить ожидаемую урожайності большой ^благовремешюстью (до сеза яровых культур),который при терских испытаниях в различных регионах северного полушария пока вполне удовлетворительные результаты.
Разработаны методики прогнозов урожайности кукурузы и сои в С с различной заблаговремешюстыо (до сева и в период вегетации), с новашше на применении традиционных приемов синоптико - статиста* кого подхода.
Предлагаемые методики позволяют более обоснованно принимать : зяйствешше решения, связанные с размещением сельскохозяйствен] культур,планированием и прогнозированием производства зерна в ст] не, а также закупкой его'за рубежом.
Апробация работы. Ряд методик, изложенных в диссертационной ] боте прошли производственные испытания, рассмотрены на 1ЩКП (реї ниє от 21.05.90), используются при составлении оперативных проию: урожайности сельскохозяйственных культур для представления в гої
зственные планирующие органы.
Осиоинне результаты .диссертации доложены и получлли одобрение
ленинградской конференции молодих ученых и специалистов
:<туалзше проблемы гидрометеорологии и контроля природной
эдч"(Ленинград, 1988г.), на научном семинаре ВЮСХМ "Проблемы аг-
летеорологического обеспечения сельского хозяйства",1991г.
Материалы диссертации опубликованы в 6 работах, приведенных в горефорате.
Структура работа. Диссертация состоит из введения, трех глав, и стечения. Объем текста 146 страниц, 20 страниц приложений и списка гературы из 161 источника, из них 64 на английском языке. Работа тюстрирована 26 рисунками и 17 таблицами.
Во введении обосновывается актуальность и важность темы иссле-зания, определяется цель работы, формулируются задачи, кото-? явліются предметом защиты.
8 первой главе изложены общие принципы традиционного синопти-- статистического метода, суть которого заключается в том, что па шве синоптического анализа карт АТ500 в годы с экстремальными зжаями сельскохозяйственных культур устанавливаются опобешости жуляции атмосферы как в предвегетационный период, так и в период стации. Выявляются барические образования, формирующие метеороло-іеский режим, а -:ерез него и урожай сельскохозяйственных культур; ?ашвливается интенсивность развития барических образ званий и их соположение. Полученные при указанном подходе выводы могут Зыть ггверждены количественными оценками, в частности, парными коэффи-штами корреляции между геопотэнциплом, снятым в узлах регулярной 'ки и урожайностью культур. При наличии истиьшх (а не случайных) ізєй между геопотенциалом в определенных точках северного полуша-
- & -
рия и урожайностью культур должна существовать связь между гео тенциалом в этих же (или соседних) точках с температурой или осад ми вегетационного периода в исследуемом районе.
Таким образом, в пределах северного полушария для каждой культур (в нашем случае для сои и кукурузы в США) можно выделить точек, в которых значения геопотенциала в те или иные месяцы пред гетациошюго или вегетационного периода, с одной стороны, согласу ся с результатами сшюптического анализа (точки расположены в з действия выделенных при синоптическом анализе барических образо ний), а с другой - связаны не только с урокайностью указанных ку тур, но и с температурой и осадками периода вегетации.
Значения геопотенциала в точках, отобранных указанным выше с собом (как в предвегетационный период, так и в период вегетаци могут характеризовать условия формирования урожая оєльскохозяйсте ных культур и поэтому могут быть использовачы в качестве предиктс для количественной оценки его величины. При таком подходе ( уровня просеивания предикторов) уменьшается вероятность ИСПОЬЗОВЕ случайных связей.
В результате наших исследований было установлено, что ме особенностями циркуляции атмосферы над северным полушарием и урон ноетыо кукурузы и сои в США существует вполне определенная свя при оценке условий циркуляции атмосферы над северным полушарием і но учитывать состояние следующих макроциркуляциошшх систем: \щі полярного вихря и его наиболее глубоких ложбин, атлантического и хоокеанского гребней. Положение и степень развития этих баричес образований являются индикаторами преобразования атмосферных npoi сов как в районе стациониравания этих систем, так и на значиталі удалении от них.
Одновременно были рассчитаны парные коэффициенты коррел< между геопотенциалом в узлах регулярной сетки северного полуші
0х10) и среднемесячными значениями температури, а также месячни-суммами осадков вегетационного периода на исследуемой территории тати кукурузного пояса). В пределах северного полушария имеется д точек, в которых геопотенциэл в те или шше месяци предвогета-онного периода (октябрь-март) связан (при 5 'л-ном уровне значимос-) не только с урожайностью кукурузи и сои , но и с температурой и адками отдел!них месяцев вегетации.
Расположение отодранных то чек, в основном, согласуется с ре-льтатамн синоптического анализа, приведенного выше. В воготоцион-tl период, согласно результатам корреляционного анализа, принятым нее условиям удовлетворяет ряд точек. Геопотенциал в каждой из их точек характеризует особенности циркуляции атмосФфц в снроде-нном месяце (июль-август - &>,л кукурузы и май-июль - для сон)
Поскольку отобр&шше предикторы характеризуют особенности цир-ляции и погоду как в предвегв-ационний період, так и в период цитации, можно построить два уравнения регрессии для оценгаї величины идоемой урожайности каждой из культур : одно - для расчета урожай -сти с большой заблаговремешюстыв (до сева), а другеє - для расче-в период вегетации ,с использованием информации летних месяцев.
Для кукурузи: Ау, = 0,0042В, f П,0001В2 - 0.0008B.J - 0.0026В4 + 0,003UB5 -0012В6 + 0,0030BY - 0.0029В8 - 4,4267, R = 0,79, п = 30; ЛУ = - 0,0070В, у 0,008982 + 0,(ХЖ)В3 + 0,0120В4- 0,W)t«B5 0071В6 - 5.6124, R = 0,Ь7, n = 30.
Для сои: ДУ, = - 0,003В, - 0,002В2 - 0.00..'b3 t- 0,004В4 - 0,003Ь& t 3,'л&Г(, = 0.78, n = 30;
ДУ2 = 0,0032В. - 0,0031В2 f 0,Ш53В3 - 0.0031В4 tO.OUbfcb^ 0034В6 »0,0030В7 - 10.2709, Н = 0.7а, n = 30.
где ду, 2 ~ отклонение урожайности от тренда, в долях от него; й1 2 8~ гвопотенциал в Узлах регулярной сетки А, 2 q
в соответствующие месяцы; R - множественный коэффициент корреляции, значимый при 5 %-ном уро не; п - длина ряда.
Уравнения получены методом разложения случайных полей естественным ортогональным составляющим, при этом использова первые две-три компоненты.
Расчет урожайности по тренду осуществляется ежегодно с учет данных последнего перед составлением прогноза года.
Для того, чтобы перейти от полученных по уравнениям отклон ый урожайности.кукурузы и сои в долях от тренда { лу ) к урожайно ти в т/га ( у ), несводимо значение урожайности по тренду ( у умножить на рассчитанное отклонение ( лу ) и полученное значен алгебраически слолять со значением урожайности по тренду ( у ).
Оправдаваемость предлагаемых в первой глава методов прогноз урожайности кукурузы за десятилетний период (1989-1989гг.), рав ТО % для прогнозов, составляемых как до сева, так и в период вегет Пии культуры, а относительная ошибка равна соответственно 9 % 8 %. Оправдываемость инерционного и климатологического метод прогнозов з: этот же период составила соответственно 30 % и 60 %.
Оправдываемость обоих методов прогнозов урожайности сои, указанный десятилетий период, составила 80 %, а средняя ошиб оправдавшихся прогнозов соответственно 4 % и 5 Ж. Оправдываемое инерционного метода прогноза для сои равна 40 Ж, а климатолог чеокого - 70 % гля прогноза, составляемого до сева и 6G % - в пер од вегетапии сои.
Вторея глава посвящена исследованию трансформации во времє связей между урожайностью сельскохозяйственных культур и характері.
- II -
сами режима атмосфери.
Для проверю! степени устойчивости связей между урожайностью иьтур и значениями геопотеїщиала рассмотрено поле парных коэффи-энтов корреляции между урожейностью KyKypv3H в США и геопотенциа-л в 198 узлах регулярной сетки в январе (в каждом узле было пост-энс к9 скользящих десятилетних рядов значений геопотенциала за пе~ зд с 1948ЧО 1986 гг.); при этом исследований приводилось путем зложения рядов коэффициентов корреляции по естественным ортого-яьннм функциям (е.о.Ф).
В поле первой е.о.ф. коэффициентов корреляции (описывающей шпние связей, вызванные крупномасштабными факторами ) выде-ются две области противоположных знаков: очаг одной из областей сполагается над северным полюсом и севером Евразии (до 60 ст.), угой - на 50- 60с.ш. над Северной Америкой и с^еверо- востоком Ат-нтини. В указанных очагах четко,,внражен тренд коэффициентов корре-ции (в положительной и отрицательной областях тренды имеют проти-положную направленность, там где е.о.ф. приблизительно равны нулю, ходе коэффициентов корреляции тринд практически отсутствует. ІІ0-димому, изменение связей между урожайностью кукурузы в США и ЗНГ-нг.ями геопотенциала в узлах регулярной сетки в значительной степе-: обусловлено изменением геопотенциала во времени так как очаги іибольших изменений геопотенциала поля H5QQ в январе за указанный фиод приблизительно совпадают с очагами наибольших изменений коэф-[циентов корреляции.
Таким образом, удалось выделить районы, в которых связи мелду зокайностью и геопотенциалом более всего подвержены ізменеігаю во вмени; казалось бы, что при разработке метода прогноза в качестве эедикторов целесообразно использовать те точки, которые распол-ь зются на границах выявленных областей и в которых связи отиоситель-з устойчивы во Еремени. Однако, как известно, рассматриваемые
естественные функции ортогональны и, следовательно, точки, находя щиеся, например, на границах областей первой е.о.ф., соответствую очагам второй е.о.ф., вклад которой в суммарную дисперсию весьма ве лик .около 30 %,( то же относится к третьей составляющей - 10-15 Ж дисперсии поля).
Таким образом, найти точки, в которых связи устойчивы в полі нескольких векторов одновременно, практически невозможно. Следова тельно, побходимо искать другие пути рещения проблемы. Мы попыта лись в рамках синоптико-статистического подхода разработать мето, прогноза, позволяющий учитывать изменение этих связей во времени.
При использовании компонентного анализа обычно фактические выборки значительно превосходят по объему минимально возможную выборку, допускаемую теорией. Минимально допустимый объем выборки (N) равен гиЗ (где п - порядок матрицы). В нашем случае порядок матриці выбран эмпирически равным 5, следовательно, объем выборки должеі быть нэ ..іеньше 8.
Для проверки эффективности такого подхода в качестве предикторов были использованы значения геопотенциала в узлах регулярной сетки северного полушария на'уровне 500 гПа с октября по март за десяті (N=10) предшествующих прогнозируемому году лет.
Использование десятилетних рядов при построении уравнений позволяет относительно быстро реагировать на изменение связей. При это! особое значение приобретает оценка устойчивости взаимосвязей мевд: рядами геопотекциала в нескольких заданных узлах при скользящем смещении на один год.
Для оценки анало^чности двух полей геопотонциала, смещении: относительно друг друга на один год (в пределах двух скользящих десятилеток) в качестве одной из характеристик аналогичности полей использованы парные коэффициенты корреляции между значениями геопотен циала в любых двух узлах регулярной сетки, предварительно отобран
- ІЗ -
пых по принципу: коэффициенты корреляции должны быть ВЫШ9 5 %-НОГО уровня значимости. При этом, ни один из соответствующих парных коэффициентов корреляции в сравниваемых двух скользявдх десятилетках не должен отличаться от другого более, чем на 0,15. Оценка достовернос-ги разности мевду двумя коэффициэнтами (аг) производится с помощью треобразования Р.Фишера (показателя Z).
В качестве другой характеристики аналогичности был использован <осинус угла между первыми коэффициентами разложения поля геопотен-хиала в двух смещенных относительно друг друга, десятилетках (он должен быть равен или больше 0,999):
J-1
7ов(9 ) = - —j—.
f 10 а 10 а ] /3
Z[VV] *Z[W]
{ J-i J-i J
да aftj - коэффициент разложения пол:; геопотенциала в десятилетке, предшествующей году прогноза;
a(tx) - коэффициент разложения поля геопотенциала в
десятилетке, включающей прогнозируемый год;
При таком подходе методика прогноза урожайности сельскохозяйст-тнных культур по десятилетним рядам значений геопотенциала может !ыть представлена в следующем виде.
-
Расчитывается матрица парных коэффициентов корреляции между 'еопотенциалом в узлах регулярной сетки на северном полушарии с жтября по март и отклонениями от тренда урожайности сельскохозяйст-юнной культуры за десятилетний период .При этом отбираются значе-шя геопотенциала только в тех узлах, в которых парный коэффициент юрреляции больше или равен 0,63 (выше 5 %-ного уровня значимости гри десятилетних рядах).
-
Отобранные узлы группируются в различных сочетаниях (по шть) и на базе десятилетних рядов геопотенциалов в каждой группе
осуществляется разложение по ортогональным фушсциям. Такая процедур? проделивается дважды: один раз без дашшх прогностического года, t другой - с ним.
3. Проверяется степень аналогичности связей ыевду рядами геопо
тенциалов в одной и той же группе до и после смещения на одт
год. При этом:
а) элементы матриц парных коэффициентов корреляции ні должны отличаться между собой больше чем на 0,15;
0) косинус угла между Викторами, составленными из коэффициентов разложения, в сравниваемых случаях не должен быть мэне< 0,999;
в) собственное значение, соответствующее перші составляющей, должно быть больше 3 (больш 60 % суммарной дисшр сии поля).
4. Если соблюдаются перечисленные условия, то на основе отоб
ранных предикторов приступают к построению уравнения регрессии н
главных компонентах. В уравнении регрессии, построенном на деоят
предшествующих прогнозу годах, множественный коэффициент корреляци
должен быть не меньше 0,94 ;5 55-ный уровень значимости).
б.По'получен-шм уравнениям (таких уравнений может быть от одно го- двух до нескольких дисятков) расчитываются ожидаемые отклонена урожайности от тренда (ду) в долях от кего, которые затем осредняют ся.
6. Рассчитывается ожидаемая урожайность культуры в т/га.
Одним из достоинств предлагаемого метода является то, что с позволяет при относительно небольшом объеме использованного материй ла (40-45 лет) получить большое число независимых прогнозов (в наше случае при проверке на независимом матерале количество прогнозе достигало 20-25).
Оправдываемость метода прогноза урожайности кукурузы в целом г
- lb -
IDA за 25-летний период на независимом материале составила 76 %, что а 36 % выше оправдаваемости инерционного и на 28 % выше оправдывае-ости климатологического прогаоэов. Средняя ошибка оправдавшихся ргнозов во всех трех методах примерно одинакова - 4-6 % от тренда.
Оценка успешности прогнозов урожайности кукурузы в США, раз-аоотаїшая на материалах тридцатилетних и десятилетних рядов значе-ий геопотенциала на уровне 500 гПа, дает основание считать, что редложенный метод расчета ожидаемой урожайности кукурузы в США на эротких рядах имеет определешше приимущества. За десять последних эзавиеимых лет для ^боих методов (1980-1989 гг.) оправдываемость этода прогноза по тридцатилетнему ряду (гл.1) составила 70 %, а по эсягалетнему (гл.2) - 90 %. Средняя ошибка прогнозов примерно однакова.
Эта же методика использовалась для расчета ожидаемой урожайнос-ї кукурузы по отдельным штатам США. Оправдываемость метода (за I- летний период по каждому из шести штатов) составила 73-91 % при шбке оправдавшихся прогнозов 5-8 %. В пяти штатах оправдываемость тавтологического прогиоза ниже чем предлагаемого метода, исключена составляет штат Небраска, где оправдываемость климатологического этода оказалась на 4 Ж выше, чем у предлагаемого. Оправдываемость шрционного метода во всех шести штатах ниже, чем оправдываемость шоптико- статистического метода.
Методика прогноза урожайности зерновых культур, основанная на эсятилетних рядах значений гегпотенциала на уровне 500 гПа, исгшты-элась также ка материалах других регионов (Канада, страла в злом;СССР,страна в целом,отдельный экономический район) и на других доьтурах (озимая пшеница, яровая пшеница, зеровые и зернобобовые доьтуры в целом).
Оправдываемость синоптико-статистического метода по десятилет-ш рядам для озимой пшеницы в СЩА (в целом по стране), в штате Кан-
ззс, а также в целом по СССР и по Северо-Кавкчзскому экономическо» району шше оправдоваемости климатологического метода и составлж 73-87 Ж (против 59-83.» ); исклшешіем является штат Оклахома, rj оправдываемооть климатологического метода на 5 % вшив сшюптико-статистического. Оправдиваемость инерционного метода -прогноза і всех; пяти случаях ниже чем предлагаемого метода (52-76 Ж) Среднш ошибки во всех методах для одних и тех кэ регионов примерно одинакс
BU (4-Ю Ж).
Для яровой шюницц проверка методики осуществлялась на матерш лах двух стран: Канады и СССР. При этом использовались значения урс жадности в цолом по каждой стране. В обоих случаях оправдоваемосі сшюптико-статистического метода (90 Ж и 91 Ж соответственно) ВЫ оправдиваемости климатологического (80 % и 83 Ж) и инерционно; (70 Ж и 83 Ж) прогнозов. При атом средняя ошибка оправдавшихся irpc гнозов урожайности яровой пшеницы в Канаде 7-9 Ж для всех сравнивав шх методов/а для СССР ощибка 'предлагаемого метода составшіа 10 5 что ниже, чем ошибка климатологического (13 Ж) и инерционно] (17 Ж) методов прогнозов.
Оправдасаемость прэдлагаемогометода прогноза урожайности зе] нових культур в целом по СССР также више оправдиваемооти климате логического и инерционного методов (91 Ж. 87 % и 74 % соответственно). Средняя ошибка оправдавшихся прогнозов составила 8-Ю Ж о^ тронда для всех еравшшаемцх методов. Таким образом, проверка і большом независимом материале показала, что предложешшй метод раї чета ожидаемой урожайности по десятилетним рядам себя оправдал и, і нашому мнению, моког быть использован для разработки методик прогж за урожайности сельскохозяйственных культур в различных региона: Шесте с тем в отделите годи (1970,1974,1983.1938гг.) ошибки про! цозов урожайности зернових культур в различных регионах даотиги. значительных величин. Следовательно,. при прогнозировании нэ ба
чтены фактори, оказывающие влияние в отдельные годы и приводящие к шбкам прогнозов. Одним из таких факторов, по нашему мнению, вляется тепловое состояние океана.
Третья глава посвящена исследованию влияния теплового состояния ихого океана на формирование урожайности сельскохозяйственных куль-'ур в различных регионах.
Тепловые аномалии, возникающие на поверхности океана, злияют на юрмирование крупных аномалий атмосферной циркуляции погода, особен-ю длительных в силу большой тепловой инерции океана.
В тропической зоне Тихого океана межгодовые изменения темпера-уры воды обусловлены, в первую очередь, явлением известным под наз-іанием "Эль-Ниньо".
Появление Эль-Ниньо связано с Южным колебанием (ЮК). Ш -іаиболее выраженное проявление межгодовой изменчивости климата в "лобальном масштабе. В тропической части Тихого океана ЮК связано со іначительшми межгодовывд изменениями температуры воды в восточной и (ентральной частях Тихого океана.
Особенности циркуляционного и термического режима атмосферы в 'меренных широтах северного полушария проявляются как в годы с )ль- Ниньо , так и спустя 1-2 года. То, что наибольшие изменения в шркуляции атмосферы после Эль-Ниньо обнаруживаются в умеренных ши-)отах на 2-ой и в некоторых случаях на 3-й год, позволяет допустить юзможность существования причшшо-следственной связи процессов грйэкваториальной зоны с процессами умеренных широт северного полу-іария.
Проведенный нами анализ зависимости урожайности зерновых культур от явления Эль-Ниньо - Юашое КолеОаше (ЭНШ) показал, что в США ш урожайность кукурузы и озимой пшешцы Эль-Ниньо оказывает влияние з год наступления явления и через год после его начала; в СССР по-кэбноа влияние на урожайность озимой пшеницы наблюдается через один,
и два года после начала Эль-Ниньо. (В качестве характеристики ЭЯЮ использован индекс Южного колебания.
Особый интерес для нас представляет существование связи межд индексами Ш и ошибками прогаозируемой урожайности зерновых культур рассчитанной по методике, предложенной в гл. 2. Окззагось, что зна чимая при 5 Ж-ном уровне связь существует как в год начала ЭНЮК, та и через один, два, три года после его наступления.
Зависимость между ошибками прогноза и индексами ЮК свндетельст вует о том, что учет влияния ЭНЮК монет повысить оправдываемост прогнозов.
С учетом выше оказанного была разработана методика, с помощь которой в прогнозах урожайности, основанных на учете поля геопотен циала, вводится поправке на тепловое сосюяние Тихого океана.
Для этого используются значения температуры вочц Тихого окега в узлах пятиградусной сетки, а также индекса ЮК (1<>зО-1989гг.)
На основе матрицы парных коэффициентов корреляции мзжду средне месячными значениями температуры воды в океане (в узлах регулярне сетки) и индексом Ж (в отдельные месяцы), с одной стороны, И ОИШС ками прогнозов урожайности зерновых культур - с другой, отбиралис 6-8 предикторов :г >0,45). При этом ряды температуры воды и индексе Ш вводились смещенными на один год по отношению к ошибкам и с янвї ря го март - в год, соответствующий гсду составления прогноза.
Отобранные таким образом предикторы использовались для постро! ния уравнений регрессии. Уравнения получены путем разложения мете< рологических полей по естественным ортогональным функциям, при эт< учитывалась только первая компоненте.
Чтобы оценить, на сколько значимо влияние поправки на качест прогноза, необходимо иметь достаточно большой независимый материа. поэтому в данной работе'используется метод "складного ножа". П; этом используется весь независимый проверочный материал главы 2.
Таким образом, били получены поправки к пргнозу ожидаемой уро-айнооти зерновых культур, которые необходимо учитывать при состав-знии прогноза урожайности.
Посла взедония поправки оправдиваемость метода прогноза урожай-зсти кукурузы в целом по США увєличихасі на 12 % (25-летний незави-вдый материал). Для последнего десятилетия 1980-1989 гг. оправды-земость метода составила 100 ?, что на 30 % выше оправдиваемости зогноза урожайности кукурузы в США по тридцатилетнему ряду; ігри гом средняя ошибка оправдавшихся прогнозов после введения поправки леньшшш'сь в два раза по сравнению с методикой, предложенной в пер-эй главе.
Оправдиваемость метода для отдельных штэтов после введения поп-ззки повысилась и составила 82-95 %. Оправдиваемость метода прог-зза озимой пшеницы в США и СССР после введения поправки на тепловое зстояние Тихого океана также увеличилась и составила 90-100 %.
Для яровой пшеницы в целом по Канаде, СССР оправдиваемость ме-ада после введения поправки повысилась нз 9-Ю % и оказа-.ась равной 30 X.
Средние ошибки оправдавшихся прогнозов после -зведення поправки /ществонно не изменились.
Таким образом, введение поправки привело к повышению оправда-земости прогнозов урожайности зерновых культур.
вместе с тем, учитывая специфические особенности использован эго нами методического приема (метод "складного ножа"), ьельзя быть злностью уверенным в том, что при составлении прогноза урожайности будущем введение указанной поправки даст столь же хороший резуль-ат. В то же время проверка на трех годах (1987-1989 гг.) дала обна-зживающий результат.
Попытка ввести аналогичную поправку на тепловое состояние тлантического океан,*! для прогнозов урожайности зерновых культур по
территории Советского Союза существенно не улучшила результаты. В заключении сформулированы основные результаты работыг
-
На основании анализа матриц парных коэффициентов корреля'Ч между значениями поля геопотенциала в узлзх регулярй сетки и урожаї ностью культур с одной стороны, а также с полем температуры и ocaj ков вэсбнне-летнего периода в изучаемом районе - с другой, выявлв! наиболее информативные периоды (сезоны, месяцы) и регионы, влияш на процесс форсирования урожайности кукурузы и сои.
-
Исследована степень устойчивости связей между урожайності культур и полем геопотенциала на уровне 600 гПа. Установлено,что значительной степени изменение связей между урожайностью зернові культур и значениями геопотенциала в узлах регулярной сетки обуслої лено изменчивостью поля геопотенциала во времен::.
-
Исследовано ВЛИЯНИ9 теплового состояния Тихого океана і формирование урожайности сельскохозяйственных культур в различш регионах северного полушария. Установлено, что существует свя: между индексами Южного колебания и ошибками прогнозов урожайное! зерновых культур как в год наступления явления Эль-Никьо - Южное к< лебание, так и спустя один, два, три года после его начала. Показі но, что для уточнения прогнозов урожашости зерновых культур вам учитывать тепловое состояние Тихого океана.
-
Разработана Методика прогноза урожайности кукурузы и сои США с применением традиционного подхода, предполагающего использов; ние достаточно длинных рядов (30-40 лет).
5. Впервые разработан метод прогноза урожайности, основанный і использовании коротких (досятилетних- рядов) наблюдений. Такой подо дает возможность учесть изменение статистических связей во времени
6. Проведено сравнение различных методов прогноз урожайности.
Полученные результаты позволяют надеяться, что предложенный м
ід может быть иопользоваї» для прогнозирования урожайности других льтур в различных регионах.
Таким образом, поставленная в работе цель достигнута.
