Application of statistical criteria for identifying outliers in the analysis of hydrochemical characteristics of small lakes in Karelia

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

The hydrochemical characterization of small lakes typical for different landscapes of the Republic of Karelia was compiled on the basis of statistical assessments. The test sample to be studied was formed on the basis of hydrochemical data on 223 most studied small lakes of Karelia, divided into groups based on their belonging to one or another landscape. The possibility of identifying atypical (anomalous) lakes for a certain territory, including unique lakes, has been assessed by applying statistical criteria for identifying outliers in the analysis of hydrochemical data. The search for anomalous values was carried out by classical methods of statistical analysis, among which the graphical method of box diagram and the statistical criteria for finding outliers Chauvenet and Roscher (Thompson). The effectiveness of these methods in detecting anomalies was evaluated. An expert analysis of the obtained sample of lakes with anomalous values of hydrochemical parameters was performed in order to identify the nature and causes of anomalies, as well as the uniqueness of lakes. The ways of further research on the possibility of using mathematical statistics methods to search for anomalies, as well as the development of criteria for the hydrochemical uniqueness of lakes are outlined.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

V. Krylova

Institute of Limnology of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: krylova.v@spcras.ru
Ресей, Saint Petersburg

N. Ignatyeva

Institute of Limnology of the Russian Academy of Sciences

Email: krylova.v@spcras.ru
Ресей, Saint Petersburg

Әдебиет тізімі

  1. Галазий Г.И. Байкал в вопросах и ответах. Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1987. 380 с.
  2. Егоров А.Н., Космаков И.В. География и природопользование соленых озер. Новосибирск: Наука, 2010. 183 с.
  3. Измайлова А.В., Расулова А.М. Возможности применения математического аппарата при анализе озер на предмет их уникальности // Геология, геоэкология, эволюционная география: Коллективная монография. Т. XIX / Под ред. Е.М. Нестерова, В.А. Снытко. СПб.: РГПУ, 2020. С. 263–266.
  4. Измайлова А.В., Расулова А.М., Шмакова В.Ю. Выделение озер, обладающих уникальными свойствами, статистическими методами // Гидрометеорология и экология. 2021. № 62. С. 27–51.
  5. Карта геохимических ландшафтов и ландшафтно-геохимических процессов. https://geographyofrussia.com/wp-content/uploads/2015/01/406-407.jpg (дата обращения: 25.03.2024)
  6. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 816 с.
  7. Кубеев М.Н., Ионина Н.А. 100 великих катастроф. М.: Вече, 2010. 432 с.
  8. Озера Карелии. Справочник / Под ред. Н.Н. Филатова, В.И. Кухарева. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2013. 464 с.
  9. Поздняков Ш.Р., Измайлова А.В., Расулова А.М. Уникальные озера как объект научного интереса // Изв. РГО. 2020. Т. 152. № 3. С. 17–31.
  10. Расулова А.М., Измайлова А.В. Идентификация уникальных озер различного происхождения методами машинного обучения // Бюлл. науки и практики. 2022. Т. 8. № 12. С. 180–194.
  11. Расулова А.М., Измайлова А.В. Методы поиска аномальных характеристик озерных экосистем на примере трансграничных водоемов // Трансграничные водные объекты: использование, управление, охрана. Материалы Всерос. науч-практ. конф. Новочеркасск: Лик, 2021. С. 309–314.
  12. Расулова А.М., Измайлова А.В. Применение алгоритма Isolation Forest для обоснования уникальности водоемов в группе карстовых озер // Бюлл. науки и практики. 2021. Т. 7. № 11. С. 63–79.
  13. Румянцев В.А., Драбкова В.Г., Измайлова А.В. Озера европейской части России. СПб.: ЛЕМА, 2015. 392 с.
  14. Состояние водных объектов Республики Карелия. По результатам мониторинга 1998–2006 гг. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. 210 с.
  15. Downing J.A., Prairie Y.T., Cole J.J., Duarte C.M., Tranvik L.J., Striegl R.G., McDowell W.H., Kortelainen P., Caraco N.F., Melack J.M., Middelburg J.J. The Global Abundance and Size Distribution of Lakes, Ponds, and Impoundments // Limnol. Oceanogr. 2006. V. 51. № 5. P. 2388–2397.
  16. Thompson R.A. Note on Restricted Maximum Likelihood Estimation with an Alternative Outlier Model // J. Royal Statistical Soc. Ser. B (Methodological). 1985. V. 47. № 1. P. 53–55.
  17. Tukey J.W. Exploratory Data Analysis. Reading, Mass: Addison-Wesley Pub. Co., 1977. 688 p.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Digitised cartogram of geochemical landscapes of the Republic of Karelia, according to A.G. Isachenko [5], and location of the studied lakes.

Жүктеу (435KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Box plots for K+ (a), SO42- (b), colour (c) and pH (d) (circles are emissions outside 1.5 interquartile ranges from the nearest quartile, asterisks are outside three interquartile ranges).

Жүктеу (132KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Digitised cartogram of the location of lakes with atypical values of hydrochemical characteristics on the territory of the Republic of Karelia.

Жүктеу (438KB)
Метадеректер

© Russian academy of sciences, 2025