Аналіз та прогноз природних складових сучасної просторово-часової мінливості ландшафтних комплексів рівнинної України

Ураховуючи періодичний закон географічної зональності (А.А. Григорьев та М.И.Будико), це дозволяє припускати можливість виникнення у майбутньому відповідних меридіональних зсувів меж, що поділяють Лісостепову та Степову ландшафтну зону, а також підзони Степової зони України.

Аналіз тенденцій міжрічних змін ЗВО над різними ландшафтними областями Рівнинної України свідчить про те, що у період з 1979-го до 1996 року над всією Україною спостерігалось їх зменшення.

У подальший період тенденції міжрічних змін ЗВО, що спостерігаються у місяці, що належать до першого півріччя, у всіх її ландшафтних областях стали протилежними. У місяці, що належать до другого півріччя, над сходом України вони є такими ж, як у першому півріччі, але над її заходом зберігаються тенденції до руйнування озонового шару, що спостерігались у попередньому періоді.

Таким чином, результати аналізу особливостей сучасних тенденцій міжрічної динаміки ХВАЛК, що відповідають різним ландшафтним областям Рівнинної України, свідчать про те, що за період з 1979-го по 2008 рік деякі з них були стійкими. До них належали тенденції мінливості середньорічних та середньомісячних температур приземного шару атмосфери, а також змін місячних сум атмосферних опадів у весняні місяці. При цьому тенденції розвитку більшості інших ХВАЛК, у період, який розглядається, змінились на протилежні. Найбільш суттєвий вплив на розвиток ландшафтних комплексів, що розглядаються у цей час могли завдавати такі явища, як зміни їх водного та термічного режиму, а також характеристик підлеглої поверхні, що впливають на їх радіаційний баланс. Суттєвим міг бути також вплив тенденцій міжрічної динаміки характеристик відповідних сегментів озонового шару.

Розділ 6. Прогнози динаміки характеристик сегментів приземного шару атмосфери, а також їх глобальних та великомасштабних чинників.

Розглянуті прогнози динаміки глобальних та великомасштабних природних чинників розвитку ландшафтних комплексів Рівнинної України, та характеристик відповідних сегментів приземного шару атмосфери.

Якість будь-яких прогнозів визначається особливостями математичних моделей, з використанням яких вони розроблені. Тому до головних причин, з яких є актуальним моделювання міжрічних змін зазначених ХВАЛК, що відповідають тим чи іншим ландшафтним областям Рівнинної України, належить необхідність удосконалення методик їх прогнозування. Найбільш актуальним є підвищення точності прогнозів цих процесів з запередженнями одиниці- перші десятки років, які є достатніми для своєчасного реагування на них відповідних економічних комплексів.

Головними етапами будь-якої процедури прогнозування є оцінка апріорних вірогідностей здійснення у деяку мить майбутнього однієї з альтернативиних гіпотез про характер змін процесу, що розглядається, а також вибір серед них найвірогідніших. Для оцінювання вірогідностей кожної з таких гіпотез необхідно здійснити екстраполяцію сучасного стану цього процесу на момент майбутнього (ф), що задана, а також оцінити значення середнього м(ф) та середньоквадратичного відхилення у(ф) помилок прогнозу для цієї миті. Перше (екстраполяція) виконується за допомогою тої чи іншої моделі процесу, а друге може бути здійснене з використанням його відомої передісторії та методики, що розглянута у розділі 2.

Ураховуючи те, що динаміка характеристик приземного шару атмосфери здатна суттєво впливати на зміни багатьох інших характеристик ландшафтних комплексів, доцільно розглянути можливість їх урахування як процесів-аргументів при ідентифікації відповідних регресійних моделей. Оскільки компонентами таких моделей для багатьох з цих процесів є відповідні моделі динаміки характеристик приземного шару атмосфери, ефективність їх прогнозів суттєво залежить від ефективності прогнозів цих характеристик.

Математичні моделі міжрічної динаміки всіх характеристик приземного шару атмосфери, що вивчаються ідентифіковані, а їх ефективності при моделюванні цих процесів оцінені. Разом з тим можливості їх використання при прогнозуванні цих процесів раніше не вивчались. У цьому розділі розглянуті можливості прогнозування з використанням моделей як авторегресійних, так і регресійних всіх характеристик приземного та озонового шарів атмосфери, які належать до ХВАЛК, та їх глобальних і великомасштабних чинників.

По відношенню до такого процесу, як зміни середньорічних значень чисел Вольфа, ці можливості розглядались лише для його авторегресійної моделі (3), (4).

Можливості прогнозування змін середньорічних та середньомісячних температур приземного шару атмосфери розглядались не тільки для згаданих авторегресійних моделей цих процесів, але й їх регресійних моделей (3), (5), аргументом яких є зміни середньорічних чисел Вольфа.

При аналогічних дослідженнях, по відношенню до змін середньорічних та середньомісячних значень індексу Північноатлантичного коливання, як аргументи регресійних моделей (3), (5) розглядались всі згадані вище глобальні та великомасштабні процеси.

Незважаючи на те, що ефективність моделювання попередніх змін ХВАЛК з використанням моделей (3), (5) завжди перевищує його ефективність, яку забезпечують моделі (3), (4), значення дисперсій помилок їх прогнозів, а також їх чинників, що розроблені з урахуванням регресійних моделей (3), (5), як правило, перевищують їх значення, що відповідають моделям авторегресійним. До того ж останні є менш чутливими до похибок апріорної інформації, що використовувалась при ідентифікації. Тому практичний інтерес мають особливості прогнозів згаданих процесів, що спираються саме на їх авторегресійні моделі.

Дослідження показали, що ефективність прогнозів цих процесів суттєво залежить від особливостей їх енергетичних спектрів. Високою вона є для процесів, найпотужнішим модам яких відповідають значення початкових періодів, що перевищують 2-3 роки. До таких процесів належать всі ХВАЛК, а також їх чинники, що вивчались.

Особливості прогнозів всіх цих процесів на найближче десятиріччя розглянуті на прикладах змін відповідних середньорічних характеристик.

Ці приклади свідчать про те, що тривалість наступного циклу сонячної активності може бути меншою, ніж тривалість сучасного, а його мінімум може мати місце у 2014 - 2015 роках. Слід очікувати, що у найближче десятиріччя процеси потепління триватимуть як у Північній, так і у Південній півкулях. При цьому в Північній півкулі у період з 2013-го по 2020 рік їх швидкість зменшиться, а у Північноатлантичному регіоні можливо, спостерігатимуться деяке похолодання, та погодні аномалії, які обумовлені зменшенням щільності вод Лабрадорської течії до рівня що відповідає щільності поверхневих вод Гольфстріму.

Розглянуті особливості розроблених прогнозів на період до 2022 року змін середньорічних температур, відносних вологостей повітря, швидкостей вітру в приземному шарі атмосфери, загального вмісту озону, а також річних сум атмосферних опадів для всіх ландшафтних областей Рівнинної України. З цих особливостей може бути зроблений висновок про можливість виникнення суттєвих метеорологічних аномалій у всіх її природних зонах у 2014 - 2015 роках. Початок суттєвих змін слід чекати вже у 2010 році, коли можливе зростання річних сум атмосферних опадів та середньорічної швидкості вітру над багатьма ландшафтними областями.

Аналіз особливостей прогнозів змін середньомісячних характеристик процесів, що вивчались, які розроблені на перше півріччя 2010 року, підтверджує цей висновок. Встановлено, що прогнози змін усіх ХВАЛК, що вивчались, у січні та квітні для більшості ландшафтних областей Рівнинної України є подібними, а також стійко відповідають один одному (що суттєво підвищує апріорну імовірність їх здійснення).

У січні 2010 р. на територіях більшості регіонів України з імовірністю більше 0,9 слід чекати суттєвого підвищення середньомісячних температур, швикостей вітру у приземному шарі атмосфери, а також місячних сум атмосферних опадів.

У квітні 2010 р. на всієї території Рівнинної України можливе зменшення, по відношенню до рівнів, що зафіксовані у квітні 2009 р., середньомісячних температур, а також зростання середньомісячних значень відносної вологості повітря, швидкостей вітру над земною поверхнею та місячних сум атмосферних опадів. Неважко побачити, що здійснення цих прогнозів може викликати зростання по весні на ланах України кількості шкідників, що не загинули взимку, та затримку розвитку деяких сільськогосподарських рослин. Обидва явища здатні не тільки погіршити стан ландшафтних комплексів Рівнинної України, але й викликати зменшення валових зборів урожаю зернових та багатьох інших культур, що погіршить добробут усього її населення.

Відповідність прогнозів змін характеристик приземного шару атмосфери, що розроблені з використанням різного фактичного матеріалу, та високі оцінки їх імовірностей підтверджують можливість їх здійснення, а також свідчать про доцільність їх ураховування при господарській діяльності. Як слідство процесів у Північній Атлантиці, у найближчі роки на Україні буде спостерігатись подальше потепління, а також зменшення місячних сум атмосферних опадів з квітня по червень, що здатне впливати на зміни характеристик її водних об'єктів та особливостей розвитку рослинності.

Розділ 7. Аналіз результатів моделювання природних складових сучасних змін характеристик інших компонентів ландшафтних комплексів Рівнинної України.

Представлені результати моделювання та прогнозування міжрічної динаміки інших ХВАЛК, а також, виходячи з них, висунуті припущення про особливості природних складових сучасних змін інерційних характеристик ландшафтних комплексів Рівнинної України та запропонована узагальнена математична модель природних змін будь яких їх характеристик.

Ураховуючи те що можливості моделювання динаміки таких ХВАЛК як рівнеіводойм нами підтверджені на прикладі Чорного моря у попередніх роботах, тут це питання розглянуте по відношенню лише до таких характеристик водних об'єктів України як середньорічні витрати її рік на деяких створах. До згаданих рік належали Дніпро (створи Київ, Речиця та Орша), Десна (створ Чернігів), Сож (створ Гомель), Прип'ять (створ Мозир) та Горинь (створ Оженин).

Як приклад отриманих результатів, на рисунку 6 представлений приклад фактичних міжрічних змін середньорічних витрат ріки Дніпро (створ Київ), та відповідної модельної залежності, що розрахована з використанням співвідношень (3, 4, 7)

Як бачимо з рисунку 6, максимальні відхилення модельних значень середньорічних витрат ріки Дніпро (створ Київ) від їх фактичних значень (1999 рік) дорівнюють 385 м³, що складає 29.6% від ріниці між відповідними фактичними максимальними та мінімальними значеннями. Це, а також значення коефіцієнту кореляції між цими залежностями, яке перевищує рівень 99% порогу за критерієм Стьюдента, свідчить про те, що модель (3, 4, 7) може розглядатись як адекватна.

Можливості моделювання динаміки характеристик біоценозів розглянуті на прикладі міжрічних змін валових обсягів збору врожаю зернових культур на територіях усіх регіонів України. Як приклад, на рисунку 7 відображені фактична залежність від часу валових обсягів зборів врожаю зернових культур на території Кіровоградської області та результат її моделювання з використанням моделі (3, 4, 7).

Рисунок 7 свідчить про те, що роки, яким відповідають екстремуми фактичних та модельних залежностей від часу валових обсягів зборів врожаю зернових культур на території Кіровоградської області є аналогічними. Це, а також перевищення рівня 99% порогу за критерієм Стьюдента значенням коефіцієнту кореляції між цими залежностями, свідчить про адекватність моделі (3, 4, 7), що запропонована. З рисунку 7 бачимо, що у 2010 та 2011 роках слід чекати несприятливих умов для розвитку рослин, що вивчались.

Розглянутий прогноз відповідає висновкам відносно імовірних змін у цих роках метеорологічних умов на території не тільки Кіровоградської області, але й багатьох інших регіонів України.

Результати досліджень підтверджують уявлення, згідно з якими динаміка характеристик сегментів приземного шару атмосфери понад територіями ландшафтних областей Рівнинної України, адекватно відображає особливості природних змін інших їх ХВАЛК.

Підтверджена ефективність запропонованих авторегресійних моделей (3), (4) при моделюванні змін таких характеристик грунтів, як швидкість ґрунтоутворення, що визначається енерговитратами на його здійснення.

Досліджені тенденції міжрічних змін витрат енергії на ґрунтоутворення, а також радіаційного коефіцієнту сухості на територіях всіх ландшафтних областей Рівнинної України.

Аналіз результатів моделювання цих процесів дозволив висунути припущення про можливі особливості природних складових змін характеристик грунтів та розташувань меж ландшафтних комплексів, що вивчались. Деякі з них відповідають сучасним уявленням про зміни цих характеристик, що виникли як результат спільної дії чинників кліматичних та антропогенних. Разом з тим на багатьох територіях висунуті припущення суперечать цим уявленням, що є непрямим підтвердженням суттєвості впливів антропогенних чинників.

Запропонована узагальнена математична модель природних змін характеристик ландшафтних комплексів, що вивчались, яким притаманні різні інерційності:

(8)

де Xj(t) - процес, що моделюється;

Тjх(t) - його лінійний тренд Xj(t);

Кj (t) - авторегресійна модель Xj(t) (4);

Nj - кількість аргументів, які враховуються при моделюванні Xj(t);

Tij - максимальна тривалість інтервалу передісторії змін i - аргументу, у межах якого його вплив на Xj(t) є суттєвим;

hij () - імпульсна характеристика, що відображає реакцію процесу Xj(t) на зміни i - аргументу;

bij - константы;

uji () - залежність від часу i - аргументу (ХВАЛК), що відповідає процесу Xj(t), математичною моделлю якої є співвідношення (3), (4).

Якщо динаміка характеристики ландшафтного комплексу Xj(t), що моделюється, є процесом суттєво інерційним, ідентифікація складової Кj(t) його авторегресійної моделі неможлива, бо достовірна реєстрація змін її стану протягом сучасного періоду з використанням існуючих технологій спостереження проблематична. У цьому випадку Кj(t)=0, а модель цього процесу має вигляд:

(9)

Як моделлю імпульсної характеристики при цьому можливо скористатись співвідношенням:

, (10)

де Hk - поліном Ерміту порядку k;

б ijk - дійсна константа.

Якщо процес, що розглядається, є малоінерційним, то

, (11)

де д() - д-функція Дірака, а ш ij - дійсна константа. У цьому випадку співвідношення (9) перетворюється до вигляду

, (12)

який відповідає регресійній моделі (3), (5).

Адекватність запропонованої моделі (8) підтверджено для всіх мало- інерційних процесів, що вивчались. Неважко побачити, що фактично пропонується розглядати зміни будь-яких характеристик ландшафтних комплексів як реакції відповідних лінійних динамічних систем на впливи, якими є зміни або ХВАЛК, або параметрів, що можуть бути розраховані з використанням їх значень. Зв'язки цих реакцій та впливів, що їх викликають, пропонується відображати інтегральним оператором згортки.

Останнє дозволяє передбачати можливість використання при прогнозуванні природних складових сучасних змін ландшафтних комплексів Рівнинної України математичного апарату та висновків деяких наукових теорій, де зв'язок реакції системи та впливу на неї також відображається оператором згортки. До таких теорій належать теорія лінійних динамічних систем, теорія керування, теорія катастроф та теорія зв'язку, що свідчить про те, що заходи, спрямовані на попередження деградації ландшафтів Рівнинної України, які можуть бути розроблені за допомогою запропонованої модели, визначаться як ефективні.

ВИСНОВКИ

В дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове розв'язання фундаментальної наукової проблеми, яке визначається розробкою узагальненої математичної моделі природних складових сучасної динаміки характеристик ландшафтних комплексів Рівнинної України, яка є придатною для прогнозування їх подальшого розвитку. Невід'ємними її частинами є математичні моделі сучасної динаміки ХВАЛК, що відповідають кожній ландшафтній області Рівнинної України. Згадані моделі відображують найбільш суттєві особливості змін природних впливів на ландшафтні комплекси, до яких ці області належать. Дослідження виконано шляхом збору, систематизації та аналізу адекватного масиву ландшафтної та метеорологічної інформації, а також синтезу нових знань на їх основі з урахуванням законів фізичної географії.

1. Експертиза численних та різноманітних джерел та матеріалів, де містяться результати досліджень закономірностей розвитку рівнинних ландшафтних комплексів, показала, що їх непередбачені зміни у сучасному періоді являють собою все більшу загрозу населенню, економіці та екосистемам багатьох регіонів планети, до яких належить і Рівнинна Україна. Найбільш дослідженими є особливості змін таких характеристик її ландшафтних комплексів, як ХВАЛК, динаміка яких викликає відповідні зміни інших їх характеристик, що є більш інерційними. Це дозволяє здійснити моделювання динаміки ХВАЛК, а також отримати деякі уявлення про природні складові мінливості інших характеристик ландшафтних комплексів, які є необхідними при розробці заходів щодо соціально-економічного розвитку відповідних територій. Разом з тим, наявна інформація про зміни характеристик сегментів атмосфери, гідросфери та літосфери, що визначають ХВАЛК, має не регіональний, а місцевий характер, статистични властивості динаміки ХВАЛК, що відповідають кожному ландшафтному комплексу, не визначені, а уявлення про можливі тенденції розвитку інших їх характеристик мають переважно якісний характер, що ускладнює їх використання при математичному моделюванні та прогнозуванні. В наслідок цього аналіз та прогноз таких природних складових сучасної просторово-часової мінливості ландшафтних комплексів Рівнинної Україн, як ХВАЛК, є актуальним.

2. Розроблено методику оцінки ХВАЛК для кожного ландшафтному комплексу Рівнинної України, яка використовує наявну емпіричну інформацію, базується на методі тріангуляції Делоне та ураховує особливості рельєфу відповідної території. З її допомогою досліджені статистичні властивості міжрічних змін ХВАЛК, що відповідали у період сучасного потепління клімату всім ландшафтним та адміністративним областям Рівнинної України, а також басейнам деяких її рік .

3. Встановлено, що завдяки своїм статистичним властивостям, зміни ХВАЛК доцільно розглядати як процеси нестаціонарні та багатомодові, а при їх моделюванні використовувати математичні моделі (3)- (7). Ці моделі ідентифіковані для всіх ХВАЛК та природних процесів, що у період сучасного потепління клімату належали до їх суттєвих чинників. З використанням наявних результатів метеорологічних спостережень за період з 1973-го по 2008 р., що відбувались на всіх метеостанціях України, оцінена стійкість отриманих результатів та похибки моделювання. Встановлено, що точність моделювання, яка забезпечується лінійними регресійними моделями (5), завжди вище, але значення дисперсій помилок прогнозування, що їм відповідають, у більшості випадків більше.

4. Вивчені статистичні зв'язки змін ХВАЛК на територіях всіх ландшафтних областей Рівнинної України з найсуттєвішими глобальними, та великомасштабними природними чинниками. Встановлено, що суттєвими вони є не завжди та не для всіх ландшафтних областей. Це свідчить про наявність помітного впливу на динаміку ХВАЛК регіональних чинників, до яких належать і зміни інших характеристик ландшафтів. До найбільш впливових влітку на територіях ландшафтних областей Лісостепової, Мішанолісової та Широколистої лісової зон Рівнинної України належать такі зміни, як зменшення площ ареалів деревинної рослинності та зростання площ територій, що практично звільнені від неї (у тому числі забудованих та сильно еродованих).

5. З використанням ідентифікованих моделей розроблені прогнози на найближче десятиріччя змін ХВАЛК, що відповідають всім ландшафтним областям Рівнинної України та їх глобальних і великомасштабних чинників. Встановлено, що з великою вірогідністю середній рівень сонячної активності у наступному циклі буде нижчим ніж у сучасному, а його мінімум спостерігатиметься у 2014 - 2015 роках; у обох півкулях планети потепління триватиме, разом з тим у Північній півкулі швидкість цього процесу у період з 2013-го по 2020 рік зменшиться, при цьому у Північноатлантичному регіоні та зокрема на території України можливе виникнення суттєвого похолодання, обумовленого збільшенням обсягів розпріснених вод, що формуються у Арктиці та відповідними змінами характеристик атмосферної циркуляції. Вірогідними є також зростання інтенсивності зволоження територій її ландшафтних комплексів у зимові місяці, та її зменшення у період вегетації, що може викликати відповідну міжрічну динаміку валових зборів врожаїв зернових культур та середньорічних і середньомісячних витрат деяких її річок.

6. Досліджені особливості просторово-часової мінливості значень радіаційного коефіцієнту сухості та витрат енергії на ґрунтоутворення на територіях всіх ландшафтних областей Рівнинної України, що мали місце у період з 1973-го по 2002 рр., а також прогнозуються на період з 1992-го по 2021 рр. Встановлено, що для багатьох областей тенденції цих процесів не були стійкими. Внаслідок цього кліматообумовлені зміни характеристик грунтів та зсуви зональних меж ландшафтних комплексів могли виникнути лише в окремих регіонах України. Аналогічні зміни, що можуть бути визначені в інших її регіонах, доцільно вважати результатами дії антропогенних чинників.

7. Запропонована узагальнена математична модель змін характеристик рівнинних ландшафтних комплексів з будь-якою інерційністю, що враховує особливості динаміки відповідних ХВАЛК. Її особливості свідчать про можливість застосування при моделюванні та прогнозуванні природних складових динаміки характеристик ландшафтних комплексів Рівнинної України математичного апарату та висновків наукових теорій, у яких зв'язок реакції складної системи та впливу на неї відображається оператором згортки. До таких теорій належать теорія лінійних динамічних систем, теорія керування, теорія катастроф, теорія зв'язку, що свідчить про можливість розробки ефективних заходів, спрямованих на попередження деградації ландшафтних комплексів Рівнинної України.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Холопцев О. В. Взаємодія між Арктикою та Північною Атлантикою, та можливі зміни ландшафтів України/О. В. Холопцев// Людина і довкілля проблеми неоекології. - 2009. - №1(12). - С. 15 - 26.

2. Холопцев О. В. Деякі сценарії потепління в Арктиці та вірогідні зміни особливостей атмосферної циркуляції у Північноатлантичному регіоні і ландшафтів України /О. В. Холопцев// Людина і довкілля проблеми неоекології. - 2009. - №2 (13). - С. 17 - 28.

3. Холопцев О.В. Динаміка ландшафтів як реакція на зовнішні впливи складних систем, що є лінійними та динамічними/ О.В. Холопцев Культура народов Причерноморья. - 2009. - №172. - С. 21-28.

4. Холопцев А.В. Стратегия управления природними ресурсами как фактор развития цивилизации на примере ландшафтов и культур Северного Причерноморья в среднем и позднем голоцене/ А.В. Холопцев //Культура народов Причерноморья. - 2009. - №155. - С. 10 - 18.

5. Холопцев А.В. Изменения характеристик подстилающей поверхности как фактор глобального потепления / А.В. Холопцев, Ю.Д. Шуйский // Причорноморський екологічний бюлетень. - 2007. - Декабрь. - С. 12 - 23.(Особистий внесок автора: сформував основні положення, виконав розрахунки - 0,8 д.а)

6. Холопцев А.В. О связи тенденций изменения аномалий среднемесячных температур поверхности регионов лесостепной и степной зоны Украины с тенденциями изменения общего содержания озона в умеренных широтах Северного полушария, проявляющейся в интервале климатической изменчивости /А.В. Холопцев, М.Ю. Денисюк // Культура народов Причерноморья. - 2005. - № 71. - С.125 - 129.(Особистий внесок автора: здійснено аналіз результатів, сформульовані висновки - 0,4 д.а)

7. Чайкина А.В. Особенности гидрохимического состава атмосферных осадков летнего периода 2004 г. в районе пос. Кацивели (Южный берег Крыма) /А.В. Чайкина, А.В. Холопцев // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Сборник научных трудов. - 2005. - Вып.12.- С. 215 - 219.(Особистий внесок автора: розробив математичну модель, узагальнив результати - 0,3 д.а).

8. Холопцев О.В. Особливості зв'язку кліматичної мінливості середньомісячних температур у Причорноморському степу та у Лісостеповій зоні України / А.В. Холопцев // Людина і довкілля. Проблеми неоекології. Журнал наукових праць Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна. - 2005. - Вип. 7. - С. 62 - 69.

9. Холопцев А.В. Особенности связи климатической изменчивости среднемесячных температур воздуха в юго-восточном Крыму с динамикой разностей аномалий средних температур поверхности Южного и Северного полушарий в ХХ веке / А.В. Холопцев, А.В. Буракова, Г.П. Белая // Культура народов Причерноморья. - 2006. - № 73. - С.161 - 165.(Особистий внесок автора: розроблема методика дослідження, висновки - 0,3 д.а)

10. Холопцев А.В. О связи изменений значений аномалии средней температуры поверхности Северного полушария Земли с изменениями среднемесячных значений общего содержания озона в атмосфере над его умеренными широтами, проявляющиеся в интервале климатической изменчивости / А.В.Холопцев // Культура народов Причерноморья. - 2006. - № 74. - С.128 - 132.

11. Холопцев А.В. Особенности статистической связи изменений значений индекса североатлантического колебания, а также средних температур поверхности Северного полушария планеты, проявляющиеся в интервале климатической изменчивости / А.В. Холопцев, А.В. Буракова // Культура народов Причерноморья. - 2006. - № 79. - С.34 - 36.(Особистий внесок автора: постановка проблеми, проведення розрахунків - 0,25 д.а).

12. Холопцев А.В. Особенности статистической связи изменений значений индекса североатлантического колебания, а также среднемесячных температур воздуха и месячных сумм атмосферных осадков в центральной части Лесостепной зоны Украины, проявляющиеся в интервале климатической изменчивости / А.В. Холопцев // Культура народов Причерноморья. - 2006. - № 81. - С.10 - 13.

13. Холопцев А.В. Особенности связи климатической изменчивости среднемесячных температур воздуха в приморской степи Украины с динамикой разностей аномалий средних температур поверхности Южного и Северного полушарий в ХХ веке / А.В. Холопцев, О.А. Багаева, Н.А. Ворфоломеева // Культура народов Причерноморья. - 2006. - № 82. - С.18 -22. (Особистий внесок автора: розробив модель, виконав аналіз фактологічного матеріалу, висновки - 0,35 д.а).

14. Холопцев А.В. Климатическая изменчивость среднемесячных температур воздуха в Северном Причерноморье как отображение перемен климата Европы в ХХ веке / А.В. Холопцев // Вісник Одеського національного університету. Географічні та геологічні науки. - 2006.- Т. 11. - Вип. 11. - С. 85 - 94.

15. Холопцев А.В. Особенности связи климатической изменчивости месячных сумм осадков в Юго-Восточном Крыму с динамикой разностей аномалий средних температур поверхностей Южного и Северного полушарий планеты в ХХ веке / А.В. Холопцев, А.В. Буракова, Г.П. Белая// Культура народов Причерноморья. - 2006. - № 85. - С.128 - 132.(Особистий внесок автора: здійснив розрахунки та провів узагальнення отриманих результатів - 0,3 д.а)

16. Черкашина Н.А. О роли метана в процессах разрушения стратосферного озона над различными климатическими поясами Северного и Южного полушарий Земли / Н.А. Черкашина, А.В. Холопцев// Культура народов Причерноморья. - 2006. - № 86. - С. 11 - 18 (Особистий внесок автора: розробка методики дослідження, формулювання основних положень - 0,5 д.а).

17. Холопцев А.В. Солнечная активность как фактор межгодовой изменчивости месячных сумм атмосферных осадков и среднемесячных температур / А.В.Холопцев // Вісник Одеського національного університету. - 2006. - Т. 11. - Вип. 3. Географічні та геологічні науки. - С. 128 - 137.

18. Холопцев А.В. Интегральный оператор свертки в задачах моделирования изменений характеристик региональных климатов (на примере динамики среднемесячных температур приземного слоя атмосферы над Керченским полуостровом в ХХ веке / А.В. Холопцев, А.В. Буракова // Культура народов Причерноморья. - 2006 . - № 89. - С. 8 - 15 (Особистий внесок автора: запропонував ідею роботи, постановка цілей, аналіз отриманих результатів - 0,4 д.а).

19. Холопцев А.В. Особенности межгодовой изменчивости амплитуд 22-летних гармоник энергетических спектров временных рядов среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным и Южным полушариями Земли, а также чисел Вольфа (в период с 1856-го по 2005 год) / А.В. Холопцев // Культура народов Причерноморья. - 2006. - №95. - С. 87 - 99.

20. Холопцев А.В. Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса Cевероатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906-го по 2005 г. / А.В. Холопцев, А.В. Буракова// Культура народов Причерноморья. - 2006. -№96. - С. 11 - 17.(Особистий внесок автора: методологія та методика дослідження, висновки - 0,3 д.а).

21. Холопцев А.В. Об особенностях статистической связи между изменениями среднемесячных температур приземного слоя атмосферы и общего содержания озона над территорией Украины в период с 1979-го по 2006 г. / А.В. Холопцев, М.П. Никифорова, М.Б. Силаков // Вісник Одеського національного університету. - 2008. - Т. 13. - Вип. 6. Географічні та геологічні науки. - С. 228 - 237 (Особистий внесок автора: методика дослідження, аналіз результатів - 0,5 д.а)

22. Холопцев А.В. О тенденциях изменения распределения общего содержания озона в атмосфере над территорией Украины в период с 1979-го по 2006 г./ А.В. Холопцев, А.Н. Одинцов // Вісник Одеського національного університету. - 2008. - Т. 13. Вип. 6. Географічні та геологічні науки. - С. 238 - 247. (Особистий внесок автора: виконав розрахунки та проаналізував результати - 0,45 д.а).

23. Холопцев А.В. Особенности связи климатической изменчивости среднемесячных сумм атмосферных осадков в Одессе с динамикой разностей аномалий средних температур поверхности Южного и Северного полушарий в ХХ веке / А.В. Холопцев, Е.В. Драгомирецкая // Науковий вісник Національного гірничого університету. - 2007. - №7. - С. 79 - 82.(Особистий внесок автора: розробив методику та здійснив розрахунки, сформулював висновки - 0,25 д.а).

24. Холопцев А.В. Сравнение результатов спектрального анализа временной изменчивости в период с 1856-го по 2005 год среднегодовых значений аномалий средних температур приземного слоя атмосферы над Северным полушарием Земли и чисел Вольфа / А.В.Холопцев // Культура народов Причерноморья. - 2007. - №104. - С. 82 - 94.

25. Холопцев А.В. Особенности распределения по территории Лесостепной, Степной ландшафтных зон Украины и Крыма амплитуд гармоник энергетических спектров среднегодовых температур, а также годовых сумм атмосферных осадков в период с 1936-го по 2005 г. / А.В.Холопцев // Культура народов Причерноморья. - 2008. - №123. - С. 11 - 19.

26. Холопцев А.В. Изменения состояния солнечной активности как фактор динамики распределения ОСО над Украиной // А.В. Холопцев, Е.К. Горалевич, Е.В. Пашкова // Культура народов Причерноморья. - 2008. - №125. - С. 15 - 18.(Особистий внесок автора:розробка методики та узагальнення результатів - 0,3 д.а).

27. Холопцев А.В. Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи межгодовых изменений ОСО над различными регионами Украины с динамикой их значений во всей земной атмосфере в период с 1979-го по 2007 г. /А. В. Холопцев, Е.И. Потапчук// Культура народов Причерноморья. - 2008. - №129. - С. 21 - 26.(Особистий внесок автора: аналіз результатів дослідження, методичні підходи - 0,5 д.а).

28. Холопцев А.В. Глобальное потепление как фактор межгодовой изменчивости среднемесячных значений общего содержания озона над Украиной / А.В. Холопцев, Л.Я. Жерновая, Е.В. Ленская, В.И. Свитченко // Культура народов Причерноморья. - 2008. - №143. - С. 7 - 11 (Особистий внесок автора: постановка проблеми, результати дослідження - 0,32 д.а).

29. Холопцев А.В. Особенности сезонной изменчивости характеристик статистической связи динамики среднемесячных значений средних температур приземного слоя атмосферы над Северным, Южным полушариями Земли и индекса Cевероатлантического колебания с вариациями солнечной активности в период с 1906-го по 2005 г. / А.В. Холопцев, А.В. Буракова // Культура народов Причерноморья. -2008. - №144. - С. 7 - 15. (Особистий внесок автора: сформульовані цілі та методологічні підходи - 0,5 д.а)

30. Холопцев А.В. Сезонные изменения тенденций динамики общего содержания озона над Украиной в период вторичного потепления и их причины/ А.В. Холопцев, Е.И. Потапчук // Культура народов Причерноморья. - 2008. - №145.- С.131-140.(Особистий внесок автора: постановка проблеми, методика, висновки - 0,52 д.а).

31. Холопцев А.В. О возможностях использования метода триангуляции Делоне при экстраполяции значений среднемесячных температур приземного слоя атмосферы над различными пунктами территории Украины / А.В. Холопцев, А.В. Буракова, В.В. Севриков // Культура народов Причерноморья. - 2008. - №147. - С. 155 - 161.(Особистий внесок автора: основні положення, розрахунки, методика - 0,45 д.а).

32. Холопцев А.В. О тенденциях межгодовых изменений месячных сумм атмосферных осадков на Южном берегу Крыма в период с 1979-го по 2006 г. /А.В. Холопцев, Ю.В. Ананьева// Культура народов Причерноморья. - 2008. - № 148. - С. 116 - 122.(Особистий внесок автора: методика, аналіз результатів, висновки - 0,3 д.а).

33. Холопцев А.В. Особенности энергетических спектров межгодовой изменчивости общего содержания озона над территорией Украины в период с 1979-го по 2006 г. / А.В. Холопцев, М.П. Никифорова// Причорноморський екологічний бюлетень. - 2009. - №1(31). - С. 186 - 197. (Особистий внесок автора: методика аналізу часових рядів нестаціонарних процесів, узагальнення результатів - 0,6 д.а).

34. Холопцев А.В. О тенденциях потепления на Южном берегу Крыма в период с 1979-го по 2006 г. / А.В. Холопцев, Ю.В. Ананьева //Людина і довкілля: Проблеми неоекології. - 2008. - №1 - 2. - С. 68 - 73.(Особистий внесок автра: постановка проблеми, аналіз та узагальнення отриманих результатів - 0,4 д.а).

35. Холопцев А.В. Сравнительный анализ особенностей статистической связи межгодовых изменений среднемесячных значений ОСО над регионами умеренных и тропических климатических поясов Земли и солнечной активности/ А.В. Холопцев, М.П. Никифорова// Культура народов Причерноморья. - 2009. - №156. - С. 15 - 23.(Особистий внесок автора: здійснив кореляційний аналіз та узагальнив його результати - 0,45 д.а).

36. Холопцев А.В. Об особенностях статистической связи межгодовых изменений среднемесячных значений ОСО над регионами умеренного и торопического климатических поясов планеты, а также средних температур ее Северного полушария в период с 1979-го по 2006 г. / А.В. Холопцев, М.П. Никифорова// Культура народов Причерноморья. - 2009. - №160. - С. 11 - 16 (Особистий внесок автора: аналіз зв'язків між процесами, висновки - 0,3 д.а).

37. Холопцев А.В. Моделирование и прогнозирование межгодовых изменений уровня Черного моря у г. Ялта в период с 1979 по 2005 г./ А.В. Холопцев, Ю.В. Ананьева// Культура народов Причерноморья. - 2009. - № 167. с.113-121.(Особистий внесок автора: методика моделювання та прогнозування, оцінка похибок, висновки - 0,3 д.а).

38. Холопцев А.В. Метод триангуляции Делоне в задачах интерполяции динамики уровня Черного моря у Южного берега Крыма/ А.В. Холопцев, Ю.В. Ананьева// Культура народов Причерноморья. - 2008. - №151. - С. 101 - 105.(Особистий внесок автора: застосування методики інтерполяції та оцінка її похибок - 0,2 д.а).

39. Холопцев А.В. Особенности пространственно-временной изменчивости тенденций изменения уровня моря на Западном побережье Крыма при вторичном потеплении/ А.В. Холопцев, А.С. Жесткая// Культура народов Причерноморья. - 2009. - №152. - С. 46 - 50.(Особистий внесок автора: методика, опрацювання результатів - 0,25 д.а).

40. Холопцев О.В. Зміни характеристик рослинності як чинник потепління (на прикладі України) / А.В. Холопцев, А.В. Буракова, А.С. Жесткая // Культура народов Причерноморья. - 2008. - №140. - С. 131 - 142.(Особистий внесок автора: постановка проблеми, розрахунки, аналіз результатів - 0,6 д.а)

41. Холопцев А.В. О влиянии изменений климата Юго-Западного Крыма на динамику запасов основных лесообразующих пород древесной растительности в его лесных массивах/ А.В. Холопцев, В.А. Нефедов, С.Г. Сереветников//Вісник Одеського національного університету. - 2007. - Том12. Вип. 8. Географічні та геологічні науки. - С. 180 - 189 (Особистий внесок автора: постановка проблеми, висновки, розрахунки - 0,5 д.а).

АНОТАЦІЯ

Холопцев О.В. Аналіз та прогноз природних складових сучасної просторово-часової мінливості ландшафтних комплексів Рівнинної України . - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора географічних наук за спеціальністю 11.00.01 - фізична географія, геофізика та геохімія ландшафтів. - Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, Одеса, 2009.

У роботі розроблені математичні моделі та прогнози природних складових сучасної динаміки деяких характеристик приземного та озонового шару атмосфери над територіями різних ландшафтних комплексів Рівнинної України, їх водних об'єктів та біоценозів. Оцінені зміни характеристик їх грунтів та розташувань ландшафтних меж, що могли б виникнути у другій половині ХХ сторіччя під впливом природних чинників. Запропонована узагальнена математична модель природних складових міжрічних змін будь-яких інших характеристик ландшафтних комплексів, яка дозволяє використовувати при відображенні цих процесів аппарат теорії лінійних динамічних систем.

Ключові слова: метеорологічні чинники, динаміка ландшафтів, Рівнинна Україна, згортка, моделювання, прогнозування.

Холопцев А.В. Анализ и прогноз природных составляющих современной пространственно-временной изменчивости ландшафтных комплексов Равнинной Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук по специальности 11.00.01 - физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов. - Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Одесса, 2009.

В работе разработаны математические модели и прогнозы природных составляющих современной динамики некоторых характеристик приземного и озонового слоев атмосферы над территориями различных ландшафтных комплексов Равнинной Украины, их водных объектов и биоценозов. Упомянутые модели учитывают нестационарность рассматриваемых процессов, их многомодовость, а также влияние на них глобальных, крупномасштабных и региональных физико-географических факторов.

Разработана методика идентификации подобных моделей, основанная на использовании метода случайного поиска. С ее помощью оценены параметры моделей, описывающих межгодовые изменения таких характеристик, как среднегодовые и среднемесячные значения температуры, относительной влажности воздуха, скорости ветра в приземном слое атмосферы, общего содержания озона, расходов некоторых рек, годовые и месячные суммы выпадающих в них атмосферных осадков, а также объемы валовых сборов урожая зерновых культур в различных регионах Украины.

Оценены адекватность перечисленных моделей, а также обеспечиваемые ими эффективности моделирования и прогнозирования.

Также изучены закономерности изменения во второй половине ХХ века радиационного коэффициента сухости и энергозатрат на почвообразование на территориях всех ландшафтных комплексов Равнинной Украины. Это позволило оцененить тенденции изменения характеристик их почв и расположений ландшафтных границ, которые могли бы возникнуть во второй половине ХХ века в результате изменения упомянутых характеристик, а также разработать их прогнозы.

Предложена обобщенная математическая модель природних составляющих межгодовых изменений любых других характеристик ландшафтных комплексов, описывающая подобные их реакции интегральным оператором свертки.

Эта особенность позволяет применить при описании этих процессов математический апарат и выводы теории линейных динамических систем, теории управления, теории связи, а также теории катастроф. О на свидетельствуют о возможности разработки эффективных мероприятий направленных на предотвращение деградации ландшафтных комплексов Равнинной Украины, а также оптимизацию соответствующих им систем природопользования.

Ключевые слова: метеорологические факторы, свертка, динамика ландшафтов, Равнинная Украина, моделирование, прогнозирование.

Kholoptsev A.V. The analysis and the forecast of natural components of modern existential variability of landscape complexes Plain Ukrain. - Manuscript copy.

Thesis for Doctor of Geographical Sciences degree by 11.00.01 speciality - Physical Geography, Geophysics, and Geochemistry of landscapes - Odessa National University named after I.I. Mechnikov. - Odessa, 2009.

The mathematical models and forecasts of natural components of modern dynamics of some characteristics of surface air and ozone layer of atmosphere above the territories of various landscape complexes of Plain Ukraine, their water objects and biocenoses are developed in dessertation. The tendencies of changes of characteristics of their soils and location of landscape boundaries, which could have appeared in the second half of the XX century triggered by natural factors are assessed in the work. The work suggestes a unitec mathematical model of natural components of annual changes of any other characteristics of the landscape complexes, which allows to apply the instrument of the theory of linear dynamic systems.

Key words: meteorological factors, dynamics of landscape complexes, Ukrainian Plain country, convolution, modelling, forecasting.

Размещено на Allbest.ru