Геофизические процессы и биосфера: статья

Аннотация: Предложена адаптивная модель для описания меняющихся во времени сезонных эффектов. Среднесезонная функция строится с использованием итеративного алгоритма, обеспечивающего аккуратную декомпозицию сигнала на обобщенный тренд, сезонную и остаточную компоненты. Под трендом мы понимаем долговременные эволюционные изменения среднего уровня сигнала - как однонаправленные, так и хаотические, в виде медленного случайного дрейфа. Данный алгоритм позволяет получать несмещенные оценки для каждой из составляющих сигнала даже при наличии значительного количества пропущенных наблюдений. Не требуется, чтобы длина ряда была кратна целому числу лет. В отличие от обычной модели «климатической нормы» рассматриваемая адаптивная модель сезонных эффектов предполагает непрерывное медленное изменение свойств сезонной составляющей во времени. Степень допустимой вариативности сезонных эффектов от года к году вводится как настраиваемый параметр модели. В частности, это позволяет показать динамику роста амплитуды сезонных колебаний во времени в виде непрерывной (гладкой) функции без обязательной привязки этих изменений к заранее заданным календарным эпохам. Алгоритм апробирован на рядах мониторинга концентрации атмосферного СО2 на станциях Barrow, Mauna Loa, Tutuila и South Pole, расположенных на разных широтах. Оценена форма сезонной вариации, рассчитана средняя амплитуда сезонной вариации и скорость ее изменения на каждой станции. Продемонстрированы заметные различия динамики исследуемых параметров между станциями. Средняя амплитуда сезонной вариации концентрации СО2 на станциях Barrow, Mauna Loa, Tutuila и South Pole в эпоху 2010-2019 гг. оценена как 18.15, 7.08, 1.30 и 1.26 ppm соответственно, а средняя скорость увеличения амплитуды сезонной вариации роста концентрации СО2 на интервале 1976-2019 гг. составляет 0.085, 0.0100, 0.0165 и 0.0031 ppm/год. В относительном выражении прирост составляет 0.57±0.03, 0.11±0.02, 2.24±0.24 и 0.27±0.04 %/год.