Пространственная организация регионального мезоклимата

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В статье рассмотрен метод выделения иерархических уровней организации климатических переменных в масштабах области. На основе анализа базы данных Worldclim выделяются основные интегральные факторы, отражающие варьирование климатических переменных, и проводится их декомпозиция на иерархические уровни с различными линейными размерами колебаний. Иерархические уровни выделяются через изучение фрактальных размерностей различных участков спектра полученных факторов и выделения субгармоник на основе исследования остатков фрактальной модели. Проведенный анализ показывает факт наличия сложной иерархической организации мезоклимата региона. Подход позволяет выделить наиболее значимые масштабы и амплитуды колебаний климатических переменных, как для естественных, так и для сельскохозяйственных экосистем. Дифференциация варьирования климатических переменных в различных пространственных масштабах и влияние этих элементов на конкретный экосистемный объект создает единую основу для построения статистических моделей экосистемных процессов или моделей урожайности различных сельскохозяйственных культур. Показаны возможности визуализации варьирования климата на разных иерархических уровнях и отражения равновесных (нормативных) отношений между исследуемыми экосистемными процессами и текущим состоянием климата в регионе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Кренке

Институт географии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Krenke-igras@yandex.ru
Россия, Москва

Ю. Г. Пузаченко

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова

Email: Krenke-igras@yandex.ru
Россия, Москва

М. Ю. Пузаченко

Институт географии РАН

Email: Krenke-igras@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Исаченко А.Г. Введение в экологическую географию // Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2003. 192 с.
  2. Пузаченко Ю.Г. Инварианты динамической геосистемы // Изв. РАН. Сер. геогр. 2010. № 5. С. 6–16.
  3. Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях. М.: Академия, 2004. 416 c.
  4. Пузаченко Ю.Г. Организация ландшафта // Вопр. географии. № 138. М.: Изд. дом “Кодекс”, 2014. С. 35–65.
  5. Пузаченко Ю.Г., Сандлерский Р.Б., Кренке А.Н., Пузаченко М.Ю. Мультиспектральная дистанционная информация в исследовании лесов // Лесоведение. 2014. № 7. С. 838–854.
  6. Пузаченко Ю.Г., Алещенко Г.М., Онуфреня И.А. Анализ иерархической организации рельефа // Изв. РАН. Сер. геогр. 2002. № 4. С. 29–38.
  7. Солнцев Н.А. Учение о ландшафте: Избранные труды. М.: Изд-во МГУ, 2001. 383 с.
  8. Шарая Л С. Прогнозное ландшафтно-экологическое картографирование (методологические аспекты) // Автореф. дисс. … докт. биол. наук. Тольятти. 2017. 246 с.
  9. Dauphine A. Fractal geography. London: ISTE; Hoboken, NJ: Wiley, 2012. 241 p.
  10. Fick S.E., Hijmans R.J. Worldclim 2: New 1-km spatial resolution climate surfaces for global land areas // Int. J. of Clim. 2017. doi: 10.1002/joc.5086.
  11. Turcotte D.L. Fractals and chaos in geology and geophysics. NY: Cornell Univ., 1997. 418 p.
  12. Xu T., Hutchinson M.F. New developments and applications in the ANUCLIM spatial climatic and bioclimatic modelling package // Env. Model. and Soft. V. 40. 2013. Р. 267–279.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Оценка размерности пространства климата методом “падающей осыпи”.

Скачать (98KB)
3. Рис. 2. Пространственное варьирование шести главных компонент (параметров порядка), описывающих 86.69% варьирования 60 переменных.

Скачать (225KB)
4. Рис. 3. Двухмерный спектр первой компоненты.

Скачать (89KB)
5. Рис. 4. Остатки от линейной зависимости логарифма мощности спектра от периода и их полиномиальная аппроксимация.

Скачать (113KB)
6. Рис. 5. Два иерархических уровня пространственного варьирвания первой компоненты.

Скачать (115KB)
7. Рис. 6. Воспроизведение субгармонических колебаний в остатках от семифрактальной модели двумя нелинейными автоколебательными процессами. R2 = 0.26. Среднеквадратическая ошибка – 0.08. Точки на верхнем графике – остатки спектра. Нижний график – две субгармоники с периодами, порождающие колебания 205.4 и 62.2 км.

Скачать (186KB)
8. Рис. 7. Полный спектр субгармоник, генерируемый шестью независимыми автоколебательными системами (цифры около пиков – начальная частота субгармоник).

Скачать (144KB)
9. Рис. 8. Линейная связь между номером гармоники и максимальной (минимальной) частотой.

Скачать (105KB)
10. Рис. 9. Иерархическая организация первой компоненты климата.

Скачать (190KB)
11. Рис. 10. Зависимость логарифма мощности спектра от периода при фрактальной размерности на уровне черного шума (третья компонента) и размерности существенно меньше 2 (пятая компонента) для периода меньше 10 км.

Скачать (109KB)
12. Рис. 11. Пространственное варьирование температуры в январе на первом (1) и втором (2) уровнях и в июле (3 – первый уровень, 4 – второй уровень).

Скачать (219KB)
13. Рис. 12. Пространственное варьирование суммы осадков в январе на первом (1) и втором (2) уровнях и в июле (3 – первый уровень, 4 – второй уровень).

Скачать (211KB)

© Российская академия наук, 2019