УДК 519.233.5

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЛЕДОВОГО ПОКРЫТИЯ АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА

Маковеев Роман Евгеньевич1, Зеленина Лариса Ивановна2
1Северный (Арктический) Федеральный Университет им. М.В.Ломоносова, Высшая школа экономики и управления, магистрант
2Северный (Арктический) Федеральный Университет им. М.В.Ломоносова, кандидат технических наук, доцент кафедры Прикладной математики и высокопроизводительных вычислений Института математики, информационных и космических технологий

Аннотация
В данной статье анализируется важный показатель ледовых условий – площадь ледовых покрытий. Данный показатель формирует представление о площади льда, а также о «кучности» ледового покрытия, что влияет на скорость таяния, потенциальное распределение льдов, а также на объем мелких дрейфующих льдов, не входящих в нормальное исчисление площади ледового покрытия.

Ключевые слова: адекватность модели, Арктический регион, площадь ледовых покрытий, прогнозное значение, точность модели


STUDY THE STATE OF THE ICE COVER OF THE ARCTIC REGION

Makoveev Roman Evgenyevich1, Zelenina Larisa Ivanovna2
1Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Higher school of Economics and management, master student
2Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, candidate of technical Sciences, associate Professor At Kladno mathematics and highly productive on calculations of the Institute of Math, information and space technologies

Abstract
This paper analyzes an important indicator of ice conditions - the area of ice coating. This indicator gives an idea about the ice area, as well as the "accuracy" of ice cover, which affects the rate of melting, the potential distribution of ice, as well as the small amount of drift ice outside the normal calculus area of ice cover.

Рубрика: Математика

Библиографическая ссылка на статью:
Маковеев Р.Е., Зеленина Л.И. Исследование состояния ледового покрытия Арктического региона // Исследования в области естественных наук. 2015. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2015/01/8929 (дата обращения: 29.04.2017).

Регион Арктика располагается за Северным полярным кругом  и включает в себя Северный Ледовитый океан, Гренландию, несколько островов, а также северные оконечности Европы, России (Сибири), Аляски и Канады.

Арктика поделена на пять секторов ответственности между США, Россией, Норвегией, Канадой и Данией. Тем не менее, точная граница Арктики не определена.

В соответствии с Указом Президента России «О сухопутных территориях Арктической зоны Российской Федерации", российская часть Арктики включает в себя:

  • Мурманскую область;
  • Ненецкий автономный округ;
  • Чукотский автономный округ;
  • Ямало-Ненецкий автономный округ;
  • Муниципальное образование городского округа "Воркута" (Республика Коми);
  • Территории Аллаиховского улуса, Анабарского национального (Долгано-Эвенкийского) улуса, Булунского улуса, Нижнеколымского района, Усть-Янского улуса (Республика Саха (Якутия));
  • Территории городского округа города Норильска, Таймырского (Долгано-Ненецкого) муниципального района, Туруханского района (Красноярский Край);
  • Территории муниципальных образований "город Архангельск", "Мезенский муниципальный район", "Новая Земля", "Город Новодвинск", "Онежский муниципальный район", "Приморский муниципальный район", "Северодвинск" (Архангельская область)

Рассмотрим  показатель, характеризующие ледовый покров Арктики, именуемый  площадью ледового покрытия.

Данный показатель формирует представление о площади льда, а также о «кучности» ледового покрытия, что влияет на скорость таяния, потенциальное распределение льдов, а также на объем мелких дрейфующих льдов, не входящих в нормальное исчисление площади ледового покрытия. [3]

Данные рассматриваемого показателя сформированы на основании помесячной информации в период с 2000 по 2014 года:

Таблица 1. Площадь ледового покрытия (январь-июль)  [1]

Год

Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль

2000

12,22

13,02

13,10

12,51

11,18

8,99

6,31

2001

12,27

13,14

13,57

12,99

11,32

9,01

6,22

2002

12,19

13,36

13,36

12,35

11,11

9,13

6,34

2003

12,21

13,16

13,36

12,38

10,82

9,05

6,06

2004

12,19

12,87

12,93

12,08

10,86

9,18

6,43

2005

11,84

12,27

12,67

12,16

10,83

8,74

5,81

2006

11,57

12,28

12,44

11,97

10,39

8,34

5,71

2007

11,79

12,52

12,49

11,75

10,71

8,15

5,03

2008

11,95

12,87

13,20

12,43

10,92

8,52

5,74

2009

11,97

12,87

13,08

12,58

11,15

8,92

5,77

2010

11,68

12,60

13,19

12,50

10,54

8,02

5,27

2011

11,47

12,41

12,48

12,11

10,41

8,20

5,04

2012

11,87

12,37

13,08

12,53

10,72

7,77

4,76

2013

11,57

12,84

13,10

12,39

10,93

8,63

5,46

2014

11,66

12,12

12,52

12,02

10,66

8,37

5,56

Таблица 2. Площадь ледового покрытия (август-декабрь)  [1]

Год

Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Среднегодовое значение

2000

4,71

4,31

6,64

8,81

10,93

9,39

2001

4,87

4,55

6,59

9,02

10,90

9,54

2002

4,23

3,98

6,20

8,69

10,49

9,29

2003

4,44

4,01

5,93

8,50

10,58

9,21

2004

4,57

4,35

6,35

8,90

10,74

9,29

2005

4,14

4,03

5,71

8,73

10,91

8,99

2006

4,24

3,97

5,74

8,07

10,51

8,77

2007

3,11

2,78

4,21

8,00

10,10

8,39

2008

3,47

2,99

5,45

8,73

10,11

8,87

2009

3,84

3,47

4,92

8,05

10,64

8,94

2010

3,60

3,07

5,19

8,11

10,25

8,67

2011

3,06

2,94

4,66

8,18

10,08

8,42

2012

2,56

2,15

4,27

7,74

10,28

8,34

2013

3,88

3,54

5,65

8,33

10,11

8,87

2014

3,99

3,39

5,27

8,35

10,48

8,70

 Рисунок 1 – Среднегодовые значения  площади ледового покрытия за 2000-2014гг, млн. км. кв.

На диаграмме (рисунок 1) приведены данные о площадях ледового покрытия за рассматриваемые периоды. На данном графике просматривается основная тенденция показателя: его уменьшение, и,  как следствие, и снижение общего объема, площади и концентрации  ледового покрытия Арктического региона.

Выполним прогноз для определения площади ледового покрытия на последующий период [4].

На основе предполагаемых линий тренда построим модель, представленную на рисунке 2.

Рисунок 2 – Тренд толщины ледового покрытия морской поверхности

Построенную модель проверим на основе предпосылок метода наименьших квадратов, в частности с использованием критерия поворотных точек, критерия Дарбина-Уотсона, R/S-критерия[5]. Для данной модели критерии выполняются:

- подтверждена случайность остаточной компоненты;

- подтверждено отсутствие автокорреляции в остатках;

- подтверждена независимость распределения остаточной компоненты.

Ниже приведено исследование адекватности модели.

Таблица 3. Расчетные данные

Показатель (х)

Год

Результат (y)

Результат факт

Остатки

1

2000

9,55

9,39

0,152

2

2001

9,41

9,54

-       0,132

3

2002

9,28

9,29

-       0,010

4

2003

9,16

9,21

-       0,052

5

2004

9,05

9,29

-       0,238

6

2005

8,95

8,99

-       0,034

7

2006

8,87

8,77

0,098

8

2007

8,79

8,39

0,407

9

2008

8,73

8,87

-       0,134

10

2009

8,68

8,94

-       0,259

11

2010

8,64

8,67

-       0,030

12

2011

8,61

8,42

0,189

13

2012

8,59

8,34

0,250

14

2013

8,58

8,87

-       0,285

15

2014

8,59

8,70

-       0,110

16

8,60

133,66

-         0,19

Рисунок 3 – График остатков

Таким образом, основываясь на построенную модель, можно прогнозировать следующие показатели (таблица 4):

 Таблица 4. Фактические и прогнозные показатели состояния ледового покрытия

t

Площадь льда, млн.км.кв.

2000

9,39

2001

9,54

2002

9,29

2003

9,21

2004

9,29

2005

8,99

2006

8,77

2007

8,39

2008

8,87

2009

8,94

2010

8,67

2011

8,42

2012

8,34

2013

8,87

2014

8,70

2015 (прогноз)

8,60

Построение эконометрической модели может быть использовано для прогнозирования состояния ледового покрытия  в дальнейшие периоды, что позволит прогнозировать изменения погодных условий как арктического региона, так и близлежащих регионов, находящихся в непосредственной близости к региону. Кроме этого данные могут быть использованы для определения трендов состояния льда, отслеживания их цикличности или нециклического характера изменений  с целью формирования глобальных выводов о грядущих изменениях и анализе данных.


Библиографический список
  1.  Официальная статистика [Электронный ресурс] Сайт Национального информационного центра Снега и Льда (Университет Колорадо, США, Колорадо). URL:  ftp://sidads.colorado.edu/pub/DATASETS/nsidc0001_polar_stereo _tbs/north/ (дата обращения: 05.01.2015).
  2.  Информационный портал  [Электронный ресурс] Сайт посвященный описанию материков, континентов, регионов и климата. URL: http://www.world-globe.ru/regions/arctic/ (дата обращения: 05.01.2015).
  3. Антипин А.Л., Зеленина Л.И. Прогнозирование и последствия изменения площади льда в Артике// Экономика и социум: научный журнал. - 2014. -  №4(13) URL: http://iupr.ru/sovremennye_nauki_i_obrazovanie__4_13__2014g_/ (дата обращения: 08.01.2015).
  4. Антипин А.Л., Зеленина Л.И. Исследование динамики льдов Арктики  // Исследования в области естественных наук. 2014. №12. URL:     http://science.snauka.ru/2014/12/8674 (дата обращения: 08.01.2015).
  5. Зеленина Л.И., Федькушова С.И. Прогнозирование и последствия изменения климата Арктического региона // Электронное научное издание «Арктика и Север» №5 (январь) 2012- Архангельск:  Северный (Арктический) федеральный университет,2012. - с. 109-114
  6. Зеленина Л.И., Федькушова С.И. Арктические льды: прогноз и адаптация // Инноватика: научный журнал. - Санкт-Петербург: ООО ИННОВАТИКА, 2014, №2.– ЭЛ № ФС 77-57224, ISSN 2312-2765, с.27-31


Все статьи автора «Зеленина Лариса Ивановна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: