Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури)
Основная цель исследования формулируется как необходимость разработки научно обоснованных географических обобщений годового стока рек в бассейне р. Уссури, составной частью которых является установление основных закономерностей в структуре полей годового стока....
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України
2007
|
| Назва видання: | Культура народов Причерноморья |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/35230 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) / Н.С. Лобода, Ву Ань Нгуен // Культура народов Причерноморья. — 2007. — № 120. — С. 158-162. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-35230 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-352302016-11-13T16:31:53Z Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) Лобода, Н.С. Нгуен, Ву Ань Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Основная цель исследования формулируется как необходимость разработки научно обоснованных географических обобщений годового стока рек в бассейне р. Уссури, составной частью которых является установление основных закономерностей в структуре полей годового стока. Основна мета дослідження формулюється як необхідність розробки науково обгрунтованих географічних узагальнень річкового стоку річок в басейні р. Уссурі, складовою частиною яких є встановлення основних закономірностей в структурі полів річкового стоку. 2007 Article Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) / Н.С. Лобода, Ву Ань Нгуен // Культура народов Причерноморья. — 2007. — № 120. — С. 158-162. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1562-0808 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/35230 ru Культура народов Причерноморья Кримський науковий центр НАН України і МОН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| spellingShingle |
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Лобода, Н.С. Нгуен, Ву Ань Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) Культура народов Причерноморья |
| description |
Основная цель исследования формулируется как необходимость разработки научно обоснованных географических обобщений годового стока рек в бассейне р. Уссури, составной частью которых является установление основных закономерностей в структуре полей годового стока. |
| format |
Article |
| author |
Лобода, Н.С. Нгуен, Ву Ань |
| author_facet |
Лобода, Н.С. Нгуен, Ву Ань |
| author_sort |
Лобода, Н.С. |
| title |
Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) |
| title_short |
Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) |
| title_full |
Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) |
| title_fullStr |
Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) |
| title_full_unstemmed |
Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) |
| title_sort |
формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. уссури) |
| publisher |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/35230 |
| citation_txt |
Формирование полей годового стока в условиях мусонного климата (бассейн р. Уссури) / Н.С. Лобода, Ву Ань Нгуен // Культура народов Причерноморья. — 2007. — № 120. — С. 158-162. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Культура народов Причерноморья |
| work_keys_str_mv |
AT lobodans formirovaniepolejgodovogostokavusloviâhmusonnogoklimatabassejnrussuri AT nguenvuanʹ formirovaniepolejgodovogostokavusloviâhmusonnogoklimatabassejnrussuri |
| first_indexed |
2025-07-03T16:27:02Z |
| last_indexed |
2025-07-03T16:27:02Z |
| _version_ |
1836643802595459072 |
| fulltext |
Лобода Н.С., Нгуен Ву Ань
ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛЕЙ ГОДОВОГО СТОКА В УСЛОВИЯХ МУСОННОГО КЛИМАТА
(БАССЕЙН Р.УССУРИ)
158
Лобода Н.С., Нгуен Ву Ань
ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛЕЙ ГОДОВОГО СТОКА В УСЛОВИЯХ МУСОННОГО
КЛИМАТА (БАССЕЙН Р.УССУРИ)
Вступление. Согласно физико-географическому районированию территории бывшего Советского
Союза бассейн р.Уссури расположен на территории физико-географической Северо-Притихоокеанской
страны в Сихоте-Алиньской горной области в районе муссонного дальневосточного климата. Средние вы-
соты водосборов изменяются от 150 до 1000 м над уровнем моря. На формирование стока влияют сложный
рельеф и мусонный характер атмосферной циркуляции [1,7]. Горный хребет Сихоте – Алинь, с которого
берут начало правые притоки р.Уссури, расположен на пути атмосферных потоков. В зимний период на
формирование климата оказывает влияние взаимодействие между Сибирским антициклоном и юго-
западной ложбиной Алеутской депрессии, в летний – между Азиатской депрессией и Тихоокеанским анти-
циклоном [2]. Количество выпадающих атмосферных осадков связано с высотой местности и ориентацией
горных склонов.
Анализ последних достижений и публикаций. В “Ресурсах поверхностных вод” [9] приводится 15
райнов, выделенных на основе связей норм годовых осадков с высотой местности. По комплексу гидроло-
гических и ландшафтно-гидрологических характеристик в пределах водосбора р.Уссури выделено три рай-
она: Центральная часть хребта Сихоте-Алинь; Западный склон хребта Сихоте-Алинь; Западно-Приморская
низменность. Выделенные районы отличаются вкладом паводков и половодий в формирование годового
стока и делят водосбор р. Уссури меридионально, в соответствии с распределением высоты. Выделение зон
повышенного, умеренного и низкого стока является отображением проявления закона вертикальной пояс-
ности в формировании климата и стока горных регионов. В СНИП 2.01-14-83 предложено 3 района для оп-
ределения норм годового стока по характеру их зависимости от средней высоты водосборов [8]. Таким об-
разом в качестве основного предиктора расчетных зависимостей используется средняя высота водосборов.
Исходя из выше сказанного, основная цель исследования формулируется как необходимость разработ-
ки научно обоснованных географических обобщений годового стока рек в бассейне р. Уссури, составной
частью которых является установление основных закономерностей в структуре полей годового стока. Ста-
тистическая структура полей устанавливается на основе метода главных компонент (разложения по естест-
венным ортогональным функциям). Поиск связей между структурными элементами полей и показателями
стокоформирующих факторов осуществлялся на основе методов множественной линейной регрессии [4,11].
Материалы и методы исследования. В соответствии с основными положениями метода главных
компонент любой элемент матрицы исходных наблюденных значений ijϕ (на i -том рассматриваемом
объекте в j - тый момент времени) может быть рассчитан, если проблема собственных векторов решена
[10,11]
∑=
=
m
k
kjkiij zU
1
ϕ , при mi ,1= ; nj ,1= (1)
где ijϕ - составляющие j -того случайного вектора (поля) центрированных и нормированных исход-
ных данных, которое подлежит разложению;
kiU - весовые коэффициенты, отражающие вклад i -того объекта в каждую k -тую компоненту, или
составляющие собственных векторов матрицы корреляций;
kjz - составляющие k -той компоненты разложения;
m - число объектов;
n - длина исходных рядов.
Значения kiU изменяются в пространстве при переходе от объекта к объекту, но не зависят от време-
ни. Система функций kiU , так называемые базисные функции, зависит от координат ),( ii yx i - того объ-
екта
),(),( iikiiki yxUyxfU == (2)
Составляющие вектора-строки матрицы Z [ knkpkk zzzz ⋅⋅⋅⋅⋅21 ] могут быть
представлены как функция времени (амплитудная функция) и являются общими для всех объектов
)()( tztfz kkj == (3)
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
159
В связи с вышеизложенным, формула (1) может быть представлена в виде
∑=
=
m
k
kk tzyxUtyx
1
)(),(),,(ϕ , (4)
При рассмотрении только первых компонент разложения, в которых содержится основная часть ин-
формации, заключенная в исходных полях, выражение (1) преобразуется к виду
∑=
=
p
k
kjkiij zU
1
ϕ , при mi ,1= ; nj ,1= (5)
где p - число первых компонент.
Если речь идет о разложении по естественным ортогональным функциям матрицы ковариаций, то
∑=∆
=
p
k
kjkiij zwx
1
(6)
Возможен и обратный переход от результатов разложения к исходным рядам, которое осуществляется
по выражению
или
ε+∑+=
=
p
k
kjkiiij zwxx
1
~ ; при mi ,1= ; nj ,1= , (7)
где ijx~ - сглаженное (восстановленное по первым p - компонентам) значение исходной характери-
стики;
ix - среднее арифметическое значение исходного ряда;
iσ - среднее квадратическое отклонение исходного ряда;
kiw - составляющие собственного вектора разложения матрицы ковариаций;
ε - случайная ошибка, вызванная сокращением числа компонент.
Прикладное применение выражений (7) носит название “фильтрации” исходных данных и позволяет
представить процесс в виде искусственного хронологического ряда, который отражает свойства только
первых p компонент, а, следовательно, и соответствующих им физических процессов различных масшта-
бов. Полученный хронологический ряд является сглаженным, так как не учитывает влияние на формирова-
ние исследуемой величины процессов более мелкого масштаба. Чтобы использовать (8) в гидрологических
расчетах, необходимо установить физическое содержание входящих в него величин и функций.
Для разложения полей годового стока по естественным ортогональным функциям стока были исполь-
зованы данные по 20 рядам годового стока за период совместных наблюдений с 1960 по 1986 гг., т.е. про-
должительность наблюдений составила 27 лет.
Результаты исследования и их анализ. Распределение весовых kiw в пространстве является детер-
минированным. Весовые коэффициенты kiw (нагрузки) k - той компоненты разложения показывают роль
этой компоненты в формировании ряда годового стока на каждом из i - том водосборе. Поскольку каждая
из компонент является математическим описанием определенного физического процесса заданного мас-
штаба, определяющего вид поля годового стока в пространстве, то логически правильным будет предполо-
жение о том, что весовые коэффициенты первых компонент описывают основные особенности структуры
поля исследуемой величины и могут быть связаны с количественными показателями условий формирова-
ния стока на водосборе [3]. Таким образом, поиск пространственных закономерностей распределения весо-
вых нагрузок kiw на первые компоненты разложения и выявление их связей с различными стокоформи-
рующими факторами, позволит выделить среди них наиболее значимые.
При использовании для разложения полей годового стока по естественным ортогональным функциям
(ЕОФ) вклад первой составляющей разложения полей годового стока по естественным ортогональным
функциям составляет 65% суммарной дисперсии исходных данных, вклад второй – 21%, третьей – 6%, чет-
вертой – 2%. Первые две компоненты разложения описывают 86% информации, содержащейся в исходных
данных, а первые четыре – 94%.
Параметризация полей годового стока в виде весовых коэффициентов kiw позволила установить свя-
зи с различными показателями стокоформирующих факторов, как климатических, так и отражающих осо-
бенности подстилающей поверхности [4,5,6]. В качестве основных показателей стокоформирующих факто-
ров были рассмотрены: условные координаты центров тяжести водосборов (ϕ - широта, λ -долгота); ло-
Лобода Н.С., Нгуен Ву Ань
ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛЕЙ ГОДОВОГО СТОКА В УСЛОВИЯХ МУСОННОГО КЛИМАТА
(БАССЕЙН Р.УССУРИ)
160
гарифмы площадей водосбора Flg ; X - средние многолетние величины осадков; средние высоты водо-
сборов CPH ; значения заболоченности Бf , залесенности Лf , уклона I .
Установлено [6], что пространственное распределение весовых коэффициентов первой компоненты
разложения полей годового стока по естественным ортогональным функциям связано с долготой положе-
ния центров тяжести водосборов ( 62,0−=r ), второй с широтой ( 97,0−=r ), третьей с нормой годо-
вых осадков )48,0( =r , четвертой – со средней высотой водосборов )53,0( =r , где r - коэффициент
корреляции.
Под крупномасштабными процессами следует понимать, прежде всего, атмосферные процессы. Бас-
сейн р.Уссури находится в зоне действия воздушных течений восточно-азиатской мусонной системы, на
пути движения которых находится горная система Сихоте-Алинь, что и объясняет зависимость весовых ко-
эффициентов первой компоненты от долготы. Особенности пространственного распределения второй ба-
зисной функции интерпретируются как результат существующих различий в характере муссонов. В север-
ной части водосбора р.Уссури преобладает воздействие муссона умеренных широт, а в южной – муссона
субтропических широт. Нулевая изолиния весовых коэффициентов второй компоненты делит территорию
пополам [5]. Зона муссонов умеренных широт располагается между ..45 шco и ..65 шco ; зона субтропи-
ческих муссонов - ниже ..45 шco Связь между весовыми коэффициентами третьей компоненты разложе-
ния и нормами годовых осадков устанавливается только при условии исключения водосборов, на формиро-
вание годового стока которых оказывают влияние подземные карстовые и трещинные воды. Водосборы, в
границах которых происходит разгрузка подземных вод, характеризуются повышенными, в сравнении с
другими водосборами, коэффициентами стока. Муссоны благоприятствуют выпадению осадков, но не яв-
ляются их основной причиной. Для образования осадков необходимо не только большое влагосодержание
воздуха, но и условия для конденсации водяного пара, которые создаются за счет восходящих орографиче-
ских потоков на склонах хребта Сихоте –Алинь. Таким образом, можно сделать вывод, что влияние оро-
графии проявляется только на уровне четвертой компоненты разложения.
Принимая во внимание, что амплитудные функции (компоненты) являются общими для всех рассмот-
ренных водосборов, были исследованы их связи с индексами ТДО (Тихоокеанская декадная осцилляция).
Индексы ТДО представляют собой первую амплитудную функцию разложения полей аномалий температур
поверхности Северной части Тихого океана по естественным ортогональным функциям (главным компо-
нентам) и широко используются для анализа влияния изменений климата на гидро- и биосистемы
[12,13,14]. Значения второй амплитудной функции разложения полей годового стока связаны с индексами
ТДО зимних месяцев (январь, февраль). Коэффициенты корреляции r , описывающих тесноту этих связей,
имеют значения превышающие 0,4 . Более слабая связь прослеживается между третьей компонентой и ин-
дексами ТДО за сентябрь месяц 35,0=r .
Важно отметить наличие общих закономерностей в многолетних колебаниях стока (рис.1) и индексов
ТДО (рис.2), рассмотренных за период, соответствующий наиболее длинным наблюдениям за годовым сто-
ком (наблюдения на р.Иман – пос.Вагутон).
1920 1940 1960 1980 2000
4.00
8.00
12.00
16.00
20.00
годы
q,л/с кв.км
1
2
Рис. 1. Хронологический ход
годового стока с водосбора
р. Иман – с. Вагутон
1 – наблюденный ряд;
2 – сглаженный методом сколь-
зящего осреднения по 11-леткам ряд
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
161
С начала 20-х и до начала 50-х годов прошедшего столетия наблюдалась теплая (положительная фаза)
ТДО, которая сопровождалась пониженной водностью р. Уссури. Многоводная фаза стока начинается с
1955 года и длится до 1974 года, что соответствует холодной (отрицательной) фазе ТДО. Начавшаяся в се-
редине 70-х прошедшего столетия положительная фаза ТДО вновь сопровожается переходом в маловодную
фазу стока.
Рис. 2. Хронологический ход индексов ТДО
(кривая соответствует сглаженному методом скользящего осреднения по 11-леткам ряду)
Выводы. На основе полученных результатов можно сделать вывод об обусловленности временных и
пространственных закономерностей распределения годового стока р. Уссури атмосферными процессами,
протекающими на границе материк – океан. В холодный период года действует зимний муссон, направлен-
ный с континента на океан [1]. Влияние на формирование годового стока зимнего муссона нашло свое про-
явление в связях между второй амплитудной функцией и индексами ТДО. В летний период воздушные по-
токи направлены с океана на континент, т.е. становится выраженным взаимодействие Азиатской депрессии
и Тихоокеанского антициклона. Влияние Тихоокеанского антициклона усиливается во второй половине ле-
та, именно поэтому и была получена связь между третьей амплитудной функцией и индесами ТДО за сен-
тябрь. Поиск региональных связей норм годового стока с показателями стокоформирующих факторов на
основе регресионных моделей позволил установить, что наиболее оптимальным предиктором является
норма годовых осадков, которая в интегральном виде учитывает как влияние атмосферных процессов, так и
орографические факторы.
Источники и литература
1. Гарцман И.Н. и др. Соотношения между составляющими водного баланса речных водосборов Примо-
рья // Труды ДВНИГМИ. – Л.: Гидрометеоиздат. – 1969. – Вып.28. – C. 3–14.
2. Гончарова Л.Д., Серга Е.М., Школьний Є.П. Клімат і загальна циркуляція атмосфери. – К.:КНТ, 2005.
– 252 с.
3. Карасев И.Ф., Савельева Л.Н. Разложение гидрологических полей на естественные ортогональные со-
ставляющие и расчет слоев стока весеннего половодья неизученных рек // Моделирование и прогнозы
гидрологических процессов. – Л.: РГГМИ, 1992. – Вып.113. – С.76–84.
4. Лобода Н.С., Нгуен Ву Ань Установление факторов формирования годового стока в бассейне р.Уссури
– с. Княжеское на основе метода множественной регрессии // Вісник Одеського державного еко-
логічного університету. – Вип.1. - К:КНТ, 2005. – С. 168–174.
5. Лобода Н.С., Нгуен Ву Ань Районирование бассейна р.Уссури с использованием методов многомерно-
го статистического анализа // Вісник Одеського державного екологічного університету. – Вип.2. –
К:КНТ, 2006. – С. 168–174.
1920 1940 1960 1980 2000
-2.00
-1.00
0.00
1.00
2.00
Индекс ТДО
годы
Лобода Н.С., Нгуен Ву Ань
ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛЕЙ ГОДОВОГО СТОКА В УСЛОВИЯХ МУСОННОГО КЛИМАТА
(БАССЕЙН Р.УССУРИ)
162
6. Лобода Н.С., Нгуен Ву Ань Статистическая структура полей годового стока в бассейне р. Уссури и сто-
коформирующие факторы // Український гідрометеорологічний журнал. – Одеса. – 2006. – № 1. – С. 6-
10.
7. Нгуен Ву Ань Основные характеристики рек Приморья // Матеріали V наукової конференції молодих
вчених. – Одеса. – 2005. – С.32–33.
8. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. – Л.: Гидрометеоиздат,- 1984. -
447с.
9. Ресурсы поверхностных вод СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1972. – Т.18. Вып.3: Приморье. – 628 с.
10. Смирнов Н.П., Скляренко В.Л. Методы многомерного статистического анализа в гидрологических ис-
следованиях. – Л.: Ленингр. ун-т, 1986. – 192 с.
11. Школьний Є.П., Лоєва І.Д., Гончарова Л.Д. Обробка та аналіз гідрометеорологічної інформації:
підручник. - К.: Міносвіти України, 1999. - 600 с.
12. Mantua N.J., Hare S.R., Zhang Y., Wallace J.M., Francis R.C. A Pacific interdecadel oscillation with impact
on salmon production // Bulletin of the American Meteorological Society, 78,1997. – P. 1069-1079.
13. Miller A.J., Cayan D.R., Barnett T.P., Graham N.E., Oberhuber J.M. The 1976-77 climate shift of the Pacific
Ocean. Oceanography 7, 1994, P. 21-26.
14. Polonsky A., Voskresenskaya E., Basharin D. Coupled Ocean – atmosphere system and its impacts on
Europian climate // In book “Climat in Transition” // Edited by prof. L.C. Nkemderin. – Minuteman Press. –
2003. – P.15–28.
|