Оцінювання тенденцій, однорідності та стаціонарності температури повітря на Українській антарктичній станції «Академік Вернадський» протягом 1951—2020 рр.
DOI:
https://doi.org/10.24028/gj.v44i4.264848Ключові слова:
температура повітря, циклічні коливання, стаціонарність, однорідність, Антарктида, статистичні тести, графічні методиАнотація
У цій праці представлено результати комплексного аналізу тенденцій приземної температури повітря на Українській антарктичній станції «Академік Вернадський». Антарктида є регіоном, у якому спостерігається висока швидкість підвищення приземної температури повітря. Особливо стрімкого потепління зазнав Антарктичний півострів, на якому спостерігається найбільше підвищення температури повітря у Південній півкулі. Отже, в Антарктиді дослідження зміни приземної температури повітря має важливе значення.
Українська антарктична станція «Академік Вернадський» розташована на острові Галіндез поблизу Антарктичного півострова. Дослідження приземної температури повітря є особливо актуальним саме для станції «Академік Вернадський», оскільки вона має складні умови формування. Мета досліджень — оцінювання тенденцій, однорідності та стаціонарності річних і середньомісячних значень приземної температури повітря на основі комбінованого підходу з використанням декількох статистичних та графічних методів на Українській антарктичній станції «Академік Вернадський». Використання різних статистичних методів, які різняться за характеристиками (чутливість до закону розподілу, автокореляційних зв’язків та ін.) дає змогу отримати достовірніші оцінки. Графічні методи надають можливість простежити тенденції з часом та ідентифікувати періоди змін, проаналізувати циклічні коливання та їхні характеристики (фази підвищення і зниження, їх тривалість, синхронність, синфазність). Отже, для дослідження використано 4 статистичні тести (стандартний нормальний тест Алєксандерссона, тест Буішанда, тест Петтітта, відношення фон Неймана) та 2 графічні методи (сумарна крива і інтегральна крива відхилень).
На Українській антарктичній станції «Академік Вернадський» ряд спостережень за середньою річною температурою повітря є квазіоднорідним і квазістаціонарним, оскільки він має тільки фазу похолодання і фазу потепління тривалих циклічних коливань, які є ще і незавершеними. Перехід від фази похолодання до фази потепління відбувся у 1982 р. Тенденції середніх місячних температур повітря подібні до тенденцій середньої річної температури. Відмінності є тільки для деяких місяців, а саме для періоду з вересня по грудень.
Посилання
Andreyanov, V.G. (1959). Cyclical fluctuations of annual runoff and their account at hydrological calculations. Proceedings State Hydrological Institute, 68, 3—49 (in Russian).
Barrand, N.E., Vaughan, D.G., Steiner, N., Tedesco, M., Kuipers Munneke, P., van den Broeke, M.R., & Hosking, J.S. (2013). Trends in Antarctic Peninsula surface melting conditions from observations and regional climate modeling. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 118, 315—330. https://doi.org/10.1029/2012JF002559.
Cape, M.R., Vernet, M., Skvarca, P., Marinsek, S., Scambos, T., & Domack, E. (2015). Foehn winds link climate-driven warming to ice shelf evolution in Antarctica. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 120, 11 037—11 057. https://doi.org/10.1002/2015JD023465.
Chernov, A., Ivko, A., & Bulakh, O. (2021). Reconnaissance GPR investigation of the ice caps on islands of Wilhelm Archipelago and on Berthelot Island (West Antarctica). Geofizicheskiy Zurnal, 43(6), 266—280. https://doi.org/10.24028/gzh.v43i6.251567.
Diener, T., Sasgen, I., Agosta, C., Fürst, J.J., Braun, M.H., Konrad, H., & Fettweism, X. (2021). Acceleration of Dynamic Ice Loss in Antarctica from Satellite Gravimetry. Frontiers in Earth Science, 9, 741789. https://doi.org/10.3389/feart.2021.741789.
Ehlert, K.W. (1972). Homogeni tets kontroll av hydrologiska tidsserier. Nordisk Hydrologisk Konferanse, Sandefjord (pp. 47—59).
Franzke, C. (2013). Significant reduction of cold temperature extremes at Faraday/Vernadsky station in the Antarctic Peninsula. International Journal of Climatology, 33(5), 1070—1078. https://doi.org/10.1002/joc.3490.
Gonzalez, S., & Fortuny, D. (2018). How robust are the temperature trends on the Antarctic Peninsula? Antarctic Science, 30(5), 322—328. https://doi.org/10.1017/S0954102018000251.
Gorbachova, L.O. (2017). Hydro-genetic analysis of the spatio-temporal regularities of streamflow rivers of Ukraine: methodology, trends, forecast. Extended abstract of Degree of Doctor¢s thesis. Kyiv, 32 p. (in Ukrainian).
Gorbachova, L.O. (2014). Methodical approaches the assessment of the homogeneity and stationarity of hydrological observation series. Hydrology, Hydrochemistry and Hydroecology, 1(32), 22—31 (in Ukrainian).
Gorbachova, L.O. (2016). Place and role of hydro-genetic analysis among modern research methods runoff. Proceedings of Ukrainian Hydrometeorological Institute, 268, 73—81 (in Ukrainian).
Gorbachova, L. (2015). The intra-annual streamflow distribution of Ukrainian rivers in different phases of long-term cyclical fluctuations. Energetika, 61(2), 71—80. https://doi.org/10.6001/energetika.v61i2.3134.
Gorbachova, L., & Bauzha, T. (2013). Complex analysis of stationarity and homogeneity of flash flood maximum discharges in the Rika River basin. Energetika, 59(3), 167—174. https://doi.org/10.6001/energetika.v59i3.2708.
Gorbachova, L., Zabolotnia, T., & Khrystyuk, B. (2018). Homogeneity and stationarity analysis of the snow-rain floods in the Danube basin within Ukraine. Acta Hydrologica Slovaca, 19(1), 35—41. Retrieved from http://147.213.100.3/ah_articles/2018_19_1_Gorgachova_35.pdf.
Hamdi, Y., Duluc, C-M., & Rebour, V. (2018). Temperature Extremes: Estimation of Non-Stationary Return Levels and Associated Uncertainties. Atmosphere, 9(4), 129. https://doi.org/10.3390/atmos9040129.
Jaiswal, R.K., Lohani, A.K., & Tiwari, H.L. (2015). Statistical Analysis for Change Detection and Trend Assessment in Climatological Parameters. Environmental Processes, 2, 729—749. https://doi.org/10.1007/s40710-015-0105-3.
Khrystiuk, B., Gorbachova, L., Shpyg, V., & Pishniak, D. (2022). Changes in extreme temperature indices for the Ukrainian Antarctic Akademik Vernadsky station, 1951—2020. Meteorology Hydrology and Water Management. Research and Operational Applications, 10(1), 95—106. https://doi.org/10.26491/mhwm/150883.
King, J.C., & Turner, J. (1997). Antarctic meteorology and climatology. Cambridge: Cambridge University Press, 409 p. https://doi.org/10.1017/S0032247400025754.
Klemeš, V. (1987). One hundred years of applied storage reservoir theory. Water Resources Management, 1/3, 159—175.
Kohler, M.A. (1949). Double-mass analysis for testing the consistency of records for making adjustments. Bulletin of the American Meteorological Society, 30, 188—189.
Martazinova, V.F., Tymofeyev, V.E., & Ivanova, Ye.K. (2010). Current regional climate of the Antarctic Peninsula and Akademik Vernadsky Station. Ukrainian Antarctic Journal, 9, 231—248. https://doi.org/10.33275/1727-7485. 9.2010.411 (in Ukrainian).
McCarl, B.A., Villavicencio, X., & Wu, X. (2008). Climate Change and Future Analysis: Is Stationarity Dying? American Journal of Agricultural Economics, 90(5), 1241—1247. https://doi.org/10.1111/j.1467-8276.2008.01211.x.
Merriam, C.F. (1937). A comprehensive study of the rainfall on the Susquehanna Valley. Transactions American Geophysical Union, 18/2, 471—476.
R Core Team (2017). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. Retrieved from https://www.R-project.org/.
Rippl, W. (1883). The capacity of storage reservoirs for water supply. Proceedings of the Institute of Civil Engineers, 71, 270—278.
Searcy, J.K. & Hardison, C.H. (1960). Double-mass curves. Manual of Hydrology: Part 1. General Surface-Water Techniques. Geological Survey Water-Supply Paper 1541-B. Washington: United States Government Printing Office, 36 p.
Turner, J., Lu, H., White, I., King, J.C., Phillips, T., Hosking, J.S., Bracegirdle, T.J., Marshall, G.J., Mulvaney, R., & Deb, P. (2016). Absence of 21st century warming on Antarctic Peninsula consistent with natural variability. Nature, 535, 411—415. https://doi.org/10.1038/nature18645.
Turner, J., Marshall, G.J., Colwell, S., Phillips, T., & Lu, H. (2020). Antarctic temperature variability and change from station data. International Journal of Climatology, 40(6), 2986—3007. https://doi.org/10.1002/joc.6378.
Tymofeyev, V.E. (2013). Multi-years’ changes in the air temperature at the Antarctic Peninsula and the possible reasons. Proceedings of Ukrainian Hydrometeorological Institute, 264, 9—17 (in Ukrainian).
Weiss, L.L. & Wilson, W.T. (1953). Evaluation of significance of slope changes in double mass curves. Transactions American Geophysical Union, 34, 893—896.
WMO. (1990). On the Statistical Analysis of Series of Observations. WMO-No. 415. World Meteorological Organization, Geneva, 189 р.
WMO. (2018). Guide to Climatological Practices. WMO-No. 100. World Meteorological Organization, Geneva, 140 p.
Yozgatligil, C., & Yazici, C. (2016). Comparison of homogeneity tests for temperature using a simulation study. International Journal of Climatology, 36(1), 62—81. https://doi.org/10.1002/joc.4329.
Zabolotnia, T, Gorbachova, L. & Khrystyuk, B. (2019). Estimation of the long-term cyclical fluctuations of snow-rain floods in the Danube basin within Ukraine. Meteorology Hydrology and Water Management. Research and Operational Applications, 7(2), 3—11. https://doi.org/10.26491/mhwm/99752.
Zabolotnia, T., Parajka, J., Gorbachova, L., Széles, B., Blöschl, G., Aksiuk, O., Tong, R., & Komma, J. (2022). Fluctuations of Winter Floods in Small Austrian and Ukrainian Catchments. Hyd¬rology, 9(2), 38. https://doi.org/10.3390/hydrology9020038.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
