ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ВРЕМЕННЫХ  РЯДОВ  ПРИ  ПРОГНОЗИРОВАНИИ  И  ОПРЕДЕЛЕНИИ  ПРОШЛЫХ  СОСТОЯНИЙ  КАРТЫ  РАСПРОСТРАНЕНИЯ  ЛЕДНИКОВ

Иван  Чариков

Павел  Около-Кулак

10  «А»  класс,  ГБОУ  Лицей  №597 
РФ,  г.  Санкт-Петербург

Виноградова  Марина  Валерьевна
научный  руководитель,  преподаватель  географии  и  экономики,  зам.  директора  по  УВР

РФ,  г.  Санкт-Петербург

Введение.  Прогнозирование  и  информация  о  состоянии  ледников  в  прошлом  имеет  большое  значение.  Распространение  льдов  определяет  период  судоходства,  потенциальные  запасы  пресной  воды,  ареал  обитания  некоторых  видов  животных.  Зная  распространение  ледников  в  прошлом  мы  можем  сказать,  какое  влияние  они  оказали  на  формирование  климата,  рельефа  и  др.

Цель  работы:  на  основании  имеющихся  измерений  величины  распространения  ледников  за  прошедший,  настоящий  и  некоторый  будущий  периоды  определить  величину  распространения  ледников  в  прошлом  и  сравнить  с  результатами  исследований  другими  методами.

Временной  ряд  (или  ряд  динамики)  –  собранный  в  разные  моменты  времени  статистический  материал  о  значении  каких-либо  параметров  исследуемого  процесса.  Во  временном  ряде  для  каждого  отсчёта  должно  быть  указано  время  измерения  или  номер  измерения  по  порядку.  Временной  ряд  существенно  отличается  от  простой  выборки  данных,  так  как  при  анализе  учитывается  взаимосвязь  измерений  со  временем,  а  не  только  статистическое  разнообразие  и  статистические  характеристики  выборки.  Временные  ряды  бывают  одномерные  (изменение  в  зависимости  от  времени  одной  величины)  и  многомерные  (изменение  нескольких  величин).  Для  более  точного  отражения  исследуемого  процесса  обычно  используют  многомерные  временные  ряды.  Норберт  Винер  в  своей  книге  «Кибернетика,  или  управление  и  связь  в  животном  и  машине»  доказал,  что  при  использовании  многомерных  временных  рядов  вовсе  не  обязательно  знать  значение  всех  переменных.  Т.  е.,  точно  зная  значение  всего  нескольких  переменных,  мы  можем  узнать  другие  неизвестные,  и  чем  более  точно  мы  знаем  эти  значения,  тем  точнее  можем  определить  неизвестные. 

Зачастую  мы  не  знаем  всех  значений,  например,  при  прогнозировании  будущих  положений  переменных  временного  ряда  или  при  определении  их  состояний  в  отдаленном  прошлом.  Однако  все  временные  ряды  имеют  свойство  повторяться.  Чем  за  больший  отрезок  времени  известны  переменные,  тем  на  больший  отрезок  времени  и  с  большей  точностью  мы  модем  прогнозировать  в  прошлое  или  будущее.  Это  свойство  имеет  важное  значение  при  решении  множества  практических  задач.  Мы  рассмотрим  одну  из  них,  основываясь  на  методе  использования  временных  рядов,  а  именно  -  распространение  ледников  в  прошлом.  Статистика  изменения  распространения  ледников  начала  формироваться  относительно  недавно,  примерно  с  начала  XX  века,  т.  е.  достоверный  период  для  составления  временного  ряда,  указывающего  распространение  ледников,  составляет  чуть  более  100  лет.  Современные  ледники  имеют  следующие  размеры:

Таблица  1.

Размеры  современных  ледников

Источник  [2] 

Как  видно  из  таблицы,  ледники  на  территории  суши  занимают  гораздо  больший  объем,  нежели  на  территории  морей  и  океанов.  Т.  к.  изменения  рельефа  происходят  достаточно  медленно,  для  прогнозирования  событий  ±100  тыс.  лет  можно,  пренебрегая  погрешностью,  учитывать  современный  рельеф  и  географию  суши.  Изменение  размеров  ледников  зависит: 

1.  от  наклона  эклиптики,  период  изменения  этой  величины  составляет  ~40  000  лет,  т.  е.  для  составления  нашего  временного  ряда  мы  можем  учитывать  современное  состояние  с  периодом  40  000  лет; 

2.  величины  эксцентриситета  земной  орбиты  –  расстояние  между  центром  эллипса  и  его  фокусом,  в  котором  находится  Солнце.  Регулярное  изменение  этой  величины  происходит  в  период  90800  лет; 

3.  периодического  смещения  перигелия  и,  следовательно,  изменение  расстояния  Земли  от  Солнца.  Сезон,  совпадающий  с  перигелием,  будет  коротким  и  теплым.  Период  изменения  равен  примерно  21000  лет.  Югославским  ученым  Миланковичем  на  основании  произведенных  вычислений  была  построена  кривая,  на  которой  выделяются  четыре  температурных  минимума. 

С  этими  минимумами  температур  некоторые  исследователи  пытаются  отождествлять  четыре  последних  оледенения.  Но  и  против  этой  гипотезы  возник  целый  ряд  существенных  возражений  со  стороны  метеорологов,  геологов  и  др.  Главные  возражения  сводятся  к  тому,  что  сторонники  ее,  опираясь  на  астрономические  факторы,  не  учитывают  влияния  атмосферной  циркуляции  и  многих  земных  факторов,  имеющих  большое  значение  в  изменениях  климата. 

Рисунок  1.  Палеоледниковая  кривая  Эмилиани  –  Дансгора  (1)  и  кривая  инсоляции  на  65°с.  ш.  Миланковича  (2)  [4]

На  рисунке  четные  цифры  –  холодные  ледниковые  эпохи,  нечетные  –  теплые  межледниковые.  Для  кривой  Эмилиани  –  Дансгора  за  единицу  принята  масса  льда,  растаявшего  со  времени  максимума  последнего  оледенения,  что  соответствует  100–130-метровому  слою  воды  Мирового  океана  (36–47  млн.  км³  воды).  Кривая  3  показывает  колебания  средней  температуры  летнего  полугодия  на  65°  с.  ш.,  зависящие  от  колебаний  инсоляции  по  расчетам  Д.  Шоу  и  В.  Донна  (1968).

Опираясь  на  выше  указанный  материал  мы  можем  составить  многомерный  временной  ряд  с  параметрами  рельефа,  наклона  эклиптики,  величины  эксцентриситета  земной  орбиты,  периодического  смещения  перигелия.  Для  примера  рассмотрим  состояние  40  000  лет  назад.  В  это  время  наклон  эклиптики  с  Т=40  000  лет  и  периодическое  смещение  перигелия  с  Т=21  000  лет  будут  примерно  соответствовать  нынешним  состояниям,  а  величина  эксцентриситета  земной  орбиты  с  Т=  90  800,  и  величину  эксцентриситета  40  000  лет  назад  мы  сейчас  вычислим. 

Самый  эксцентриситет  земной  орбиты  не  остаётся  неизменным:  его  величина  подвержена  медленным  вековым  колебаниям  почти  от  нуля  (0,003),  когда  орбита  Земли  превращается  почти  в  круг,  до  0,077,  когда  она  получает  наибольшую  растянутость  и  уподобляется  по  форме  орбите  Марса.  В  настоящее  время  её  эксцентриситет  находится  в  периоде  убывания;  он  будет  уменьшаться  ещё  24  тысячелетия  –  до  0,003,  затем  станет  увеличиваться  в  течение  40  тысячелетий.  Значит,  40  000  лет  назад  все  переменные  в  нашем  временном  ряду  были  приблизительно  равны  таковым  сегодняшним.  Что  же  было  с  состоянием  ледников  40  000  лет  назад?  Большинство  источников  утверждает,  что  ~40  000  лет  назад  в  мире  закончился  пик  похолодания,  и  происходили  значительные  колебания  температур  с  преобладанием  потепления.  Эта  ситуация  не  похожа  на  настоящую  достаточно  посмотреть  любые  исторические  хроники,  чтобы  убедиться,  что  в  пределах  последних  2  000  лет  не  было  глобальных  похолоданий,  после  которых  может  происходить  оттаивание,  однако  все  же  наблюдается  тенденция  к  глобальному  потеплению. 

Результаты.  На  примере  составленного  временного  ряда  мы  проследили  совпадение  общих  тенденций  с  несовпадением  по  ряду  более  мелких  деталей  и  параметров,  однако  мелкие  несовпадения  могли  быть  следствием  статистических  ошибок,  неточности  вычислений  или  огрехами  в  исследованиях  другими  способами.  Зная  прошлое  состояние  ледников  мы  можем  понять  как  они  влияли  на  формирование  Земли  в  тот  период,  как  будут  изменяться  переменные  в  нашем  временном  ряду  и  прогнозировать  будущие  изменения. 

Вывод.  Для  более  точного  прогнозирования  распространения  ледников  необходимо  накапливать  большее  количество  статистического  материала  и  использовать  при  исследовании  разные  подходы  и  методы,  например,  геологические  исследования,  моделирование  процесса  и  др.

Список  литературы:

1. Говорушко  С.М.  Ледники  и  их  значение  для  человеческой  деятельности.  Вестник  ДВО  РАН.  –  2006.  –  №  6.  –  с.  60–71.
2. Горшков  Г.П.,  Якушова  А.Ф.  Общая  геология.  Учебник.  –  Издание  третье.  –  М.:  МГУ,  1973.  –  589  с. 
3. Перельман  Я.И.  Занимательная  астрономия.  10-е  издание,  1966.  –  320  с.
4. [Электронный  ресурс]  –  Режим  доступа.  –  URL:  http://www.e-reading.by/chapter.php/1033211/52/Gernet_-_Ledyanye_lishai.html
5. [Электронный  ресурс]  –  Режим  доступа.  –  URL:  http://www.planeta-zemla.info/atkul.html