Московский экономический журнал 2/2023

Posted by redaktor
image_pdfimage_print

PDF-файл статьи

Научная статья

Original article

УДК 551.582

doi: 10.55186/2413046X_2023_8_2_72

СПЕЦИФИКА МАССИВОВ ДАННЫХ СЕВЕРО-КАВКАЗСКОГО И ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ОКРУГА В ИЗУЧЕНИИ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ РЕГИОНОВ

THE SPECIFICITY OF THE DATA ARRAYS OF THE NORTH CAUCASUS AND THE SOUTHERN FEDERAL DISTRICT IN THE STUDY OF CLIMATIC CHANGES IN THE REGIONS

Лазовский Анатолий Иванович, аспирант, ФГБОУ ДПО «Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов», lazovskiy.tolik@mail.ru

Lazovsky Anatoliy Ivanovich, post-graduate student, Institute for advanced training of executives and specialists, lazovskiy.tolik@mail.ru

Аннотация. Целью данной работы является сбор и анализ данных, для определения динамики климатических изменений Северо-Кавказского и Южного федерального округа (СК и ЮФО), а так же анализ качества этих данных. В ходе сбора и анализа метеорологических данных, необходимых, в том числе для последующего проведения оценки гидрометеорологической безопасности Северо-Кавказского и Южного федерального округа (СК и ЮФО), были выявлены некоторые особенности, несогласованность и наличие ошибок в различных источниках этих данных. В качестве примера взяты данные метеостанций города Лабинска Краснодарского края и города Грозный Чеченской республики (в ходе проведённой работы в некоторых источниках метеорологических данных, подобное было выявлено у одной трети массива по СКФО). Определено возможное влияние таких данных на результаты исследований выборочным методом, к примеру, в определении многолетней динамики и тренда изменения приземной температуры воздуха. Выявлена необходимость, перепроверки и сравнения данных с данными альтернативных источников, а так же необходимость разработки соответствующих методов по выявлению скрытых ошибок, и необходимость внесения дополнений в программы подготовок специалистов в сфере гидрометеорологии, с учётом результатов данной работы. К тому же из ежегодных обзоров и докладов по мониторингу окружающей среды, опасные гидрометеорологические явления (ОЯ) по Северо-Кавказскому федеральному округу (СКФО) стали фиксировать с 2010 года, с момента образования округа, что в свою очередь также накладывает определённые ограничения при мониторинге изменения климата в СКФО.

Abstract. The purpose of this work is to collect and analyze data to determine the dynamics of climate change in the North Caucasus and Southern Federal Districts (NC and SFD), as well as to analyze the quality of these data. During the collection and analysis of meteorological data necessary, including for the subsequent assessment of the hydrometeorological safety of the North Caucasus and Southern Federal Districts (NC and SFD), some features, inconsistencies and errors in various sources of these data were identified. As an example, data from weather stations in the city of Labinsk in the Krasnodar Territory and the city of Grozny in the Chechen Republic were taken (in the course of the work carried out in some sources of meteorological data, this was found in one third of the array in the North Caucasus Federal District). The possible influence of such data on the results of research by a selective method is determined, for example, in determining the long-term dynamics and the trend in changes in surface air temperature. The necessity of rechecking and comparing data with data from alternative sources, as well as the need to develop appropriate methods for identifying hidden errors, and the need to make additions to the training programs for specialists in the field of hydrometeorology, taking into account the results of this work, have been identified. In addition, from the annual reviews and reports on environmental monitoring, dangerous hydrometeorological phenomena (HP) in the North Caucasus Federal District (NCFD) have been recorded since 2010, from the moment the district was formed, which in turn also imposes certain restrictions on monitoring changes climate in the NCFD.

Ключевые слова: изменение климата, окружающая среда, гидрометеорологическая безопасность, приземная температура воздуха, тепловое загрязнение, скрытые ошибки, статистическая обработка данных, климатические аномалии

Key words: climate change, environment, hydrometeorological safety, surface air temperature, thermal pollution, hidden errors, statistical data processing, climatic anomalies

По данным, отражённым в докладах Росгидромета, известно, что рост приземной температуры воздуха в Севевро-Кавказском (СКФО) и Южном федеральных (ЮФО) округах, опережает средние значения по России. Значительное увеличение температуры по СК и ЮФО, приходится на летние и зимние месяцы [1].

На сегодняшний день вопросы в сфере гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды округов находятся в ведении ФГБОУ СК УГМС. По количеству и плотности МС на территории округов, УГМС занимает первое место по РФ, но для объективной оценки изменения климата округов, этого недостаточно. Если, к примеру, сравнивать количество МС расположенных на территории СК и ЮФО с количеством МС таких отдельно взятых европейских стран, как Франция, Германия или Великобритания, то округа на их фоне выглядят достаточно скромно, хотя по площади эти страны уступают общей площади СК и ЮФО [2].

Говоря о недостаточности метеоданных необходимых для объективной оценки изменения климата СК и ЮФО, необходимо отметить, что речь в большей степени идёт даже не о недостаточном количестве МС в округах, о чём именно, будет отмечено ниже. В ходе сбора и анализа метеоданных МС округов, было замечено, что значительная часть метеостанций расположены, как правило, в больших населенных пунктах округов, а зачастую даже в крупных и промышленных центрах. Если даже учесть, что некоторые МС и не находятся в черте населенных пунктов, а расположены за их пределами, всё равно МС находятся в непосредственной близости к ним (то есть лишь формально находятся за пределами городов). К примеру, как известно, для городов и крупных населенных пунктов, в последние десятилетия, характерен рост населения, за счёт миграции населения из сельской местности [2]. Соответственно в них растёт потребления энергии (топлива), развивается промышленность, увеличивается интенсивность хозяйственной деятельности [3], города развиваются, территориально расширяются и выходят за свои административные границы (застраиваются загородные дачные участки, выносятся за черту города промышленные предприятия и многое др.). То есть образующееся тепловое загрязнение крупных населённых пунктов, городов, промышленных центров, распространяется и на территории, где расположены метеостанции. И если МС при создавшихся условиях и не находятся в центре этого теплового загрязнения, то как минимум они оказываются в зоне воздействия поля этого загрязнения. По сути, на сегодняшний день, с уверенностью можно сказать, что на метеостанциях СК и ЮФО, фиксируется (наблюдается) изменение климата, происходящее непосредственно в крупных населенных пунктах и мегаполисах, которое в свою очередь обусловлено антропогенными факторами. И да, действительно скорость этих изменений опережает изменения в среднем, по стране. Конечно же, за счет конвективных процессов в атмосфере, всё это перемешивается, и распространяется от мегаполисов дальше, на другие территории которые менее подвержены непосредственному антропогенному воздействию, с большой вероятностью на этих территориях будут фиксироваться несколько другие метеопараметры. А вот то, что происходит, грубо говоря, в «чистом поле» или в естественных природных условиях, в этих данных, на сегодняшний день мы ограничены, и увеличение МС или альтернативных систем наблюдения за климатом на этих территориях, возможно в корне могло бы изменить наше видение на процессы регионального изменения климата. Ещё раз необходимо отметить, что для объективного подхода к вопросу изменения климата, необходимо развитие наблюдательной метеорологической сети, совершенствование имеющихся, разработку и внедрения новых методов наблюдения, методов анализа и оценки изменения климата округов [2,4].

Безусловно, со стороны Росгидромета сегодня предпринимаются беспрецедентные шаги, и относительно недавно, в рамках проекта модернизации вычислительных мощностей Росгидромета, был внедрён высокопроизводительный вычислительный кластер (суперкомпьютер). Этот вычислительный ресурс позволяет внедрять различные мезомасштабные модели при обработке и анализе метеорологических данных.

Не у всех исследователей есть доступ к таким ресурсам, как правило они обращаются к имеющимся открытым или коммерческим источникам. Но при их использовании возможны возникновения неточностей в ходе исследований. На результаты вычислений могут повлиять системные сбои или человеческий фактор при размещении (переносе) данных на этих ресурсах (сайтах). При проведении расчётов, к примеру, среднегодовых величин, используемые вычислительные программы и системы (к примеру программа Excel или аналоги Open Offis, SoftMaker PlanMaker, Google Sshet, ZohoShet, Polaris Ofis, Libre Ofis, и прочие), используют алгоритмы и массивы метеорологических данных, которые задаются или формируются на начальном этапе сбора этих массивов, человеком, или под его непосредственным контролем. Допущенную человеком ошибку программа не распознаёт, как ошибку, и использует ошибочно заданные метеорологические данные для расчётов или построения моделей, при этом искажается общая картина. То есть допущенные человеком ошибки или результат системных сбоев, могут быть восприняты, как некие климатические аномалии, и на основании этого существует риск прийти к выводам, которые не будут соответствовать действительности.

Примеры подобных ошибок, опечаток, и искажений метеорологических данных, а так же ошибок допущенных при преобразовании данных из одного формата в другой, приведены на рис.1.на примере г.Грозный (ЧР)

На рис.1а данные с допущенными пропусками по МС г. Грозного (допущены, видимо в связи с разрушением инфраструктуры, в результате проходящих там, в 90х годах, военных действий). Данные были взяты на сайте Всероссийского Научно — Исследовательского Института Гидрометеорологической Информации — Мирового Центра Данных (ВНИИГМИ-МЦД, в рассматриваемом случае первоисточник) г. Обнинска. На рис.1б данные с другого источника, где пропуски данных первоисточника, были восстановлены с использованием методов статистической обработки данных. Да действительно современные методы статистической обработки, на сегодняшний день, с достаточно высокой точностью, могут позволить нам восстанавливать недостающие ряды данных. Эти данные воспроизводятся из данных, которые входят в доверительный интервал и не выходят за его границы, или ещё говорят данные входящие в генеральную совокупность. То что касается климатических аномалий, например в нашем случае, касающегося аномально высоких или аномально низких температур приземного воздуха, наблюдаемых на рис.1в, допущенных в результате искажений, предположительно в ходе преобразования данных из одного формата в другой, или касающихся реальных аномалий (с точки зрения статистики т.н. статистические выбросы) приведенных на рис.2, то при их восстановлении (в случае пропуска таких данных), методами статистической обработки, в связи с ограниченностью информации в вопросе их возникновения (реальных аномалий), возникают определённые трудности.

На рис.2 приведена многолетняя динамика приземной температуры, по данным Краснодарской ВС и МС Лабинск. Предположим, что у нас по какой то причине отсутствуют данные за 1966 и 2010 года (рис.2а), то есть, как раз в те года, когда в действительности наблюдались аномально высокие температуры приземного воздуха. Восстановив допущенные пропуски, методами статистической обработки, мы получили, что общий тренд роста по многолетним данным приземной температуры, значительно снизился в сравнении с построенным трендом в соответствии с реальными данными. То есть из-за отсутствия данных периодов, на которые могут прийтись всего несколько положительных климатических аномалий, и при применении методов статистической обработки для их восстановления (используя осреднение предыдущих и последующих периодов, периодам пропусков), общая картина изменения климата СК и ЮФО может измениться. Может оказаться (ошибочно), что климат СК и ЮФО меняется не с опережающими темпами к общероссийским, а находится на уровне средних по РФ. Конечно, можно предположить и обратное, рассмотреть отсутствие данных по низким аномалиям приземного воздуха, и тогда окажется, что скорость изменения климата СК и ЮФО недооценена. С большой вероятностью возможно, что так оно и есть, результат исследования метеоданных Краснодарской ВС и МС Лабинск вполне согласовывается с этим предположением. Наблюдение за климатом на МС Лабинск ведётся с 1925 года, по некоторым месяцам в период с 1925 по 1936, и с 1941 по 1945 года, наблюдаются пропуски метеоданных (видимо сказались годы формирования новой страны советов, затем годы второй мировой войны), подобные пропуски характерны и на других, даже реперных метеостанциях округов. Из-за допущенных пропусков месячных метеоданных, появляется объективный вопрос определения среднегодовой приземной температуры, решение которого сопряжено с определёнными сложностями. Согласно же имеющимся данным МС Лабинск (в годы пропусков) января и февраля, наблюдаются низкие температурные аномалии, и малое количество осадков. В январе 1927 года среднемесячная температура приземного воздуха была -2,9°С, в феврале -4,7°С, в январе 1928 года -2,1°С, в феврале этого же года -4,4°С. , в январе 1929 -3,6 °С и уже более теплым февралём +1,7°С. Средняя приземная температура воздуха за весь период наблюдений на МС Лабинск, на сегодняшний день в январе составляет -1,8°С, а в феврале -0,8°С. Аномальные климатические условия этих лет, видимо были характерны не только, для рассматриваемых месяцев. Даже рассматриваемые имеющиеся метеоданные согласовываются с историческими событиями тех лет, а именно с низкими урожаями, нехваткой хлеба и голодом 1927-1929 и 1931-1933 года (похожая ситуация была и в период 1921-1922 года). На низкую урожайность даже озимой пшеницы, сильно могли повлиять погодные условия января и февраля. Озимая пшеница выдерживает низкие температуры, но при условии наличия снежного покрова. Мы же видим, что аномально низкие температуры сопровождались низким количеством снежных осадков, что в свою очередь видимо и привело к гибели большей части всходов озимой пшеницы.

Бесспорным остаётся, то, что климатические аномалии были, но из-за отсутствия полной информации по ним, в определение тренда динамики изменения климата СК и ЮФО они не включаются. Наличие достоверных метеорологических величин, описанных для примера выше, недостающих лет, может изменить динамику и тренд изменения климата СК и ЮФО, изменение климата за последние сто лет, может оказаться недооценённым.

Вывод. В ходе достижения поставленной цели, сбора метеоданных СК и ЮФО, необходимых для последующей оценки гидрометеорологической безопасности округов, были выявлены проблемные вопросы, в том числе наличия пропусков и недостоверности размещённых метеоданных в некоторых открытых источниках. Для снижения трудоёмкости перепроверки и сравнения метеоданных, с целью восстановления допущенных пропусков метеоданных, и подтверждения их достоверности, по нескольким источникам, необходимость которой подтверждается проведённой работой, определена целесообразность разработки и внедрения соответствующих методов по выявлению скрытых ошибок. Соответственно с учётом выше предложенного, необходимо рассмотреть и внести коррективы в программы подготовки специалистов, образовательных технологий и стандартов в сфере гидрометеорологии [5,6,7]. Для решения этих вопросов необходим комплексный подход, с использованием различных методов для получения данных, особо важным остаётся, чтобы полученные разными методами данные, между собой, согласовывались [4].

Список источников

  1. Лазовский, А. И. Специфика климатических изменений Северо-Кавказского и Южного Федерального округа на фоне глобального потепления / А. И. Лазовский. — Текст : непосредственный // Лучшая научно-инновационная работа 2022: сборник статей Международного научно-исследовательского конкурса (18 апреля 2022 г.) . — г. Петрозаводск : МЦНП «Новая наука», 2022. — С. 201.
  2. Лазовский, А. И. Тенденции и причины климатических изменений в Северо-Кавказском и Южном федеральных округах. / А. И. Лазовский. — Текст : непосредственный // Развитие науки и общества в современных условиях.. — Петрозаводск : МЦНП «Новая наука», 2022. — С. 297-319 .
  3. Лазовский, А. И. Динамика сельскохозяйственной деятельности Южного и Северо-Кавказского Федерального округа как дополнительный драйвер изменения климата округов / А. И. Лазовский. — Текст : непосредственный // Исследователь года 2022: сборник статей Международного научно-исследовательского конкурса (20 апреля 2022 г.) . — г. Петрозаводск : МЦНП «Новая наука», 2022. — С. 161.
  4. Лазовский, А. И. Особенности изучения изменения климата в СКФО. / А. И. Лазовский. — Текст : непосредственный // Приоритеты системы научного обеспечения АПК. — Москва : РАКО АПК, 2022. — С. 145-154.
  5. Ломакин О.Е. Практикоориентированность как актуальный тренд дополнительного образования / О.Е. Ломакин, Е.Е. Можаев // Гидрометеорология и образование. – 2022. – № 1. – С. 63-71. – ISSN 2713-2102
  6. Ломакин О.Е. О развитии дистанционных образовательных технологий / О.Е. Ломакин, Е.Е. Можаев // Гидрометеорология и образование. – 2021. – № 2. – С. 82-97. – ISSN 2713-2102
  7. Ломакин О.Е. О разработке профессиональных стандартов в сфере гидрометеорологии / О.Е. Ломакин, Е.Е. Можаев // Гидрометеорология и образование. – 2021. – № 3. – С. 75-87. – ISSN 2713-2102

Referents

  1. Lazovsky, A. I. Specifics of climatic changes in the North Caucasus and Southern Federal District against the backdrop of global warming / A. I. Lazovsky. – Text: direct // Best scientific and innovative work 2022: collection of articles of the International Research Competition (April 18, 2022) . — Petrozavodsk : MTsNP «New Science», 2022. — S. 201.
  2. Lazovsky, A. I. Trends and causes of climate change in the North Caucasian and Southern federal districts. / A. I. Lazovsky. — Text: direct // Development of science and society in modern conditions .. — Petrozavodsk: MTsNP «New Science», 2022. — P. 297-319.
  3. Lazovsky, A. I. Dynamics of agricultural activity in the Southern and North Caucasian Federal District as an additional driver of climate change in the districts / A. I. Lazovsky. — Text: direct // Researcher of the Year 2022: Collection of articles of the International Research Competition (April 20, 2022) . — Petrozavodsk: MTsNP «New Science», 2022. — P. 161.
  4. Lazovsky, AI Features of the study of climate change in the North Caucasus Federal District. / A. I. Lazovsky. — Text: direct // Priorities of the scientific support system for the agro-industrial complex. — Moscow: RAKO APK, 2022. — S. 145-154.
  5. Lomakin O.E. Practice orientation as an actual trend of additional education / O.E. Lomakin, E.E. Mozhaev // Hydrometeorology and education. — 2022. — No. 1. — P. 63-71. – ISSN 2713-2102
  6. Lomakin O.E. On the development of distance learning technologies / O.E. Lomakin, E.E. Mozhaev // Hydrometeorology and education. — 2021. — No. 2. — S. 82-97. – ISSN 2713-2102
  7. Lomakin O.E. On the development of professional standards in the field of hydrometeorology / O.E. Lomakin, E.E. Mozhaev // Hydrometeorology and education. — 2021. — No. 3. — P. 75-87. – ISSN 2713-2102

Для цитирования: Лазовский А.И. Специфика массивов данных Северо-Кавказского и Южного федерального округа в изучении климатических изменений регионов // Московский экономический журнал. № 2. 2023. URL: https://qje.su/rekreacia-i-turizm/moskovskij-ekonomicheskij-zhurnal-2-2023-25/

© Лазовский А.И., 2023 Московский экономический журнал. № 2. 2023.