Файл: Дружинин, И. П. Космос - Земля. Прогнозы.pdf

работанным еще в 1898 г. [34]. Этот метод нашел до­ вольно широкое применение для выделения скрытых периодичностей.

Спектральные плотности имеют преимущество в том, что они позволяют провести оценку достоверности по­ лучаемого с их помощью результата с различными уров­ нями доверительных вероятностей. Но спектр не дает никакой информации о фазе колебаний. Зато и фаза и амплитуда колебаний хорошо устанавливаются методом А. Шустера. Именно поэтому появилось предложение использовать эти методы совместно, что обеспечивает, во-первых, хороший взаимный контроль, а во-вторых, позволяет получить все необходимые величины. Такая комбинация использовалась и в настоящей работе.

Практическое использование этих методов возможно только при условии применения электронно-вычисли­ тельных машин. Кроме того, в связи с относительно ма­ лой длительностью рядов натурных наблюдений они пригодны лишь для выявления коротко- и среднепери­ одических составляющих. Для изучения вековых и сверх­ вековых циклов необходимы, как правило, другие ме­ тоды.

Недостаточны эти методы и для выявления природы отдельных циклических составляющих.

Их главным назначением является предварительный анализ «теоремы существования» цикличностей, так как они позволяют относительно быстро и довольно уве­ ренно выявить наличие наиболее четких циклических составляющих, если таковые содержатся в анализируе­ мом временном ряду. Они не требуют никаких допол­ нительных сведений, кроме наблюденных показателей самого процесса. Это очень важно, так как позволяет начать исследование без какой-либо предварительно разработанной гипотезы и наперед сформированного представления исследователя, что, безусловно, способст­ вует его объективности.

Но эти методы далеко не всегда достаточны для окончательного доказательства «теоремы существования» цикличностей. Они, например, часто оказываются бес­ сильными, когда имеет место существенное изменение фазы колебаний определенной составляющей где-нибудь в середине рассматриваемого отрезка времени или когда эта составляющая появляется на некоторое время, а затем исчезает и т. д. Как уже отмечалось (гл. 2) и

126

будет показано далее, такие случаи наблюдаются в реальных условиях довольно часто. В этих ситуациях целесообразны дополнительный анализ и специфичес­ кие приемы применения тех же методов. Но окончатель­ ное доказательство существования циклических состав­ ляющих, их значимости, условий появления и исчезно­ вения (в результате взаимодействия многих факторов) в конкретных физико-географических районах и т. д. могут обеспечить только генетические методы, раскры­ вающие механизмы передачи влияний различных фак­ торов на рассматриваемый процесс, их наложение, взаимодействие и т. д.

Изученность этой проблемы в настоящее время та­ кова, что можно говорить пока главным образом о пред­ варительном доказательстве существования отдельных составляющих циклических колебаний, хотя имеются уже отдельные попытки дать их генетическое обоснова­ ние.

Ниже дается краткая характеристика современной изученности проблемы цикличности колебаний некото­ рых земных процессов и показана одна из попыток выявления природы отдельных составляющих.

Как отмечалось, имеется целый ряд внешних по отно­ шению к земным процессам факторов, которые могут оказать влияние на их многолетний ход. Предстоит выяс­ нить циклические составляющие, которые могут возник­ нуть под влиянием солнечной активности, приливообра­ зующих сил, миграций оси вращения Земли и т. д. [127, 128, 167]. Другие составляющие могут возникнуть и каким-то другим, еще не известным нам путем. Имен­ но поэтому прежде всего необходим объективный пред­ варительный анализ многолетних колебаний природных процессов на Земле и объективная характеристика сос­ тавляющих этих колебаний в различных районах земной поверхности.

Цикличность атмосферной циркуляции и колебаний речного стока

Под атмосферной циркуляцией понимается система движений атмосферного воздуха в масштабе всего зем­ ного шара (общая циркуляция атмосферы), или боль-

127

шей его части (часть общей циркуляции атмосферы), или над небольшой площадью земной поверхности (местная циркуляция). Это понятие относится как к мгновенному состоянию, так и к условиям, осредненным за какой-либо отрезок времени.

Наиболее разработанными в настоящее время явля­

барнко-циркуляцпониые характеристики Л. А. Вительса и А. Л. Каца.

К числу основных факторов, которые должны учи­ тываться при типизации атмосферных процессов, отно­ сятся [57]:

1)неравномерность распределения тепловой энергии на земном шаре;

2)вращение Земли;

3)неравномерность распределения и нагревания суши и моря и орографические особенности подстилаю­ щей поверхности;

4)циклоническая деятельность на тропосферных фронтах как один из механизмов общей циркуляции атмосферы, обусловливающий междуширотный обмен массой и энергией, а также как механизм, способствую­ щий преобразованию потенциальной энергии в кине­ тическую;

5)солнечная активность и другие космосо-геофизи­ ческие факторы.

По типизации, названной именами ее создателей — Г. Я. Вангенгейма и А. А. Гирса, северное полушарие разделяется на два сектора — атлантико-европейский и тихоокеано-американский. В каждом из них выделены по три основных формы циркуляции атмосферы, харак­ теризующие условия именно данного сектора. В первом

системы алеутского минимума смещаются на северовосток и, огибая с севера американский антициклон, уходят на юго-восток.

Для характеристики циркуляционных условий сразу на всем северном полушарии служат девять типов мак­

128

ропроцессов, которые могут также рассматриваться как разновидности основных форм первого сектора: W3— зональные переносы в обоих секторах; Wmi— зональные переносы в первом секторе и меридиональные первого типа во втором; Wm3— зональные в первом и меридио­ нальные второго типа во втором; аналогично Е3, ЕМь Емг, С3, Смл, Смъ учитывающие одновременность про­ цессов в первом и втором секторах. Соответствующие количественные показатели по всем формам циркуляции первого сектора за 1891—1968 гг., второго сектора и по полушарию в целом за 1900—1968 гг. имеются в книге А. А. Гирса [57].

Здесь мы обратим внимание лишь на результаты анализа структуры многолетних колебаний повторяемос­

две группы (табл. 13). К первой группе (верхняя часть табл. 13) условно отнесены такие, спектры которых отчетливо выделяют основные (преобладающие) циклы:

14-15-летние; Смх — 3- и 8-летние. Все они имеют высо­

циклы не обнаруживаются, хотя многие из них статис­ тически достоверны.

Самыми распространенными и достоверными явля­ ются циклы 2—2,8 года, а также 3—3,3 и 3,5—4,8 года.

Типизация Б. Л. Дзердзеевского [66] основана на классификации атмосферных процессов по всему север­ ному полушарию с одновременным отображением их протекания в шести секторах; Атлантическом, Европей­ ском, Сибирском, Дальневосточном, Тихоокеанском и Американском. Основными формами циркуляции явля­ ются зональная (широтная) западная, меридиональная (долготная) северная и меридиональная южная. Но для более детальной Характеристики атмосферных про­ цессов установлено еще несколько обобщенных групп — от пяти до девяти в разных секторах. (Материалы мете­ орологических исследований. Циркуляция атмосферы.

М. 1970).

Особенности выявившейся цикличности представлены

Т а бл и ц а 13

Показатели цикличности многолетних колебании повторяемости форм циркуляции Г. Я. Вангенгейма — А. А. Гнрса

циклы. В большинстве случаев они же являются и пре­ обладающими (основными).

Значительно реже встречаются 4—5, 5—6 и 6—7- летние циклы, но они выявляются (если выявляются вообще) обычно довольно уверенно (с 5%-ым и 1%-ым уровнями значимости). Наибольшее распространение они имеют в меридиональных северных формах цирку­ ляции.

Кроме названных встречаются также 8, 9—10, 10—11, 15—16, 16—18, 18—20 и 25—30-летние циклы.

130