Применение статистических критериев идентификации выбросов при анализе гидрохимических характеристик малых озер Карелии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основе статистических оценок составлена гидрохимическая характеристика малых озер, типичных для различных ландшафтов Республики Карелии. Тестовая выборка, подлежавшая исследованию, сформирована на основе гидрохимических данных относительно 223 наиболее изученных малых озер Карелии, разделенных на группы на основе их принадлежности тому или иному ландшафту. Оценена возможность выявления атипичных (аномальных) для определенной территории, в том числе уникальных, озер путем применения статистических критериев идентификации выбросов при анализе гидрохимических данных. Поиск аномальных значений проводился классическими методами статистического анализа, среди которых квантильный анализ (ящиковая диаграмма) и статистические критерии поиска выбросов Шовене и Рошера (Томпсона). Оценена эффективность применения данных методов для выявления аномалий. Выполнен экспертный анализ полученной выборки озер с аномальными значениями гидрохимических параметров с целью выявления характера и причин аномалий, а также на предмет уникальности озер. Намечены пути дальнейших исследований возможности использования методов математической статистики для поиска аномалий, а также разработки критериев уникальности озер с позиции гидрохимии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Ю. Крылова

Институт озероведения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: krylova.v@spcras.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. В. Игнатьева

Институт озероведения РАН

Email: krylova.v@spcras.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Оцифрованная картосхема геохимических ландшафтов Республики Карелии, по А.Г. Исаченко [5], и расположение исследуемых озер.

Скачать (435KB)
3. Рис. 2. Ящиковые диаграммы для К+ (а), SO42– (б), цветности (в) и рН (г) (кружки – выбросы за пределами 1.5 межквартильных размахов от ближайшего квартиля, звездочки – за пределами трех межквартильных размахов).

Скачать (132KB)
4. Рис. 3. Оцифрованная картосхема расположения озер, имеющих атипичные значения гидрохимических характеристик, на территории Республики Карелии.

Скачать (438KB)

© Российская академия наук, 2025