Гармонический анализ нестационарного ряда температурной палеореконструкции для центральной части Гренландии

Т.Е. Данова ¹, Б.В. Перелыгин ²

¹ Морской гидрофизический институт РАН, г. Севастополь, 299911, Россия

² Одесский государственный экологический университет, г. Одесса, 65016, Украина

Полный текст PDF

Аннотация

Представлены исследования преобразованного ряда реконструированных данных температуры воздуха в центральной части Гренландии с дискретностью 30 лет. Стационаризация ~ 50000-летнего ряда реконструированной температуры воздуха в центральной части Гренландии по данным ледовых кернов проведена по математическому ожиданию. Для получения оценки математического ожидания процесса использовалась процедура сглаживания методами скользящего среднего и вейвлет-анализа. Преобразование Фурье применялось многократно к стационаризируемому ряду, каждый раз изменялось время осреднения при сглаживании. Для проведения исследований выбраны три значения времени осреднения: ~ 400–500 лет, ~ 2000 лет и ~ 4000 лет. Стационаризация ряда реконструированных температур методом вейвлет-преобразования показала лучшие результаты со временем осреднения ~ 400 и ~ 2000 лет, тренды хорошо характеризуют исходный ряд температур, выявляя основные закономерности его динамики. Использование периода со временем осреднения ~ 4000 показало худший результат, при осреднении произошла потеря значительных событий основного ряда температур. Полученные нами результаты хорошо согласуются с известной цикличностью в климатической системе планеты, выявленные моды 1470 ? 500 лет сопоставимы с осцилляциями Дансгора – Эшгера и Бонда.

Ключевые слова: ледовые керны, нестационарный ряд, тренд, стационаризация, гармонический анализ

Литература

1. Казакевич Д.И. Основы теории случайных функций и её применение в гидрометеорологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 320 с.
2. Залманзон Л. А. Преобразование Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях. – М.: Наука, 1989. – 496 с.
3. Grootes P.M., Stuiver M., White J.W.C., Johnsen S.J., Jouzel J. Comparison of oxygen isotope records from the GISP2 and GRIP Greenland ice cores // Nature. – 1993. – V. 366. – Р. 552–554.
4. Meese D.A., Alley R.B., Fiacco R.J., Germani M.S., Gow A.J., Grootes P.M., Illing M., Mayewski P.A., Morrison M.C., Ram M., Taylor K.C., Yang Q., Zielinski G.A. Preliminary depth-age scale of the GISP2 ice core. Special CRREL Report 94-1. – Hanover, NH: US Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, 1994. – 66 p.
5. Stuiver M., Braziunas T.F., Grootes P.M., Zielinski G.A. Is there evidence for solar forcing of climate in the GISP2 oxygen isotope record // Quat. Res. – 1997. – V. 48, No 3. – Р. 259–266.
6. Stuiver M., Grootes P.M., Braziunas T.F. The GISP2 18O climate record of the past 16,500 years and the role of the sun, ocean and volcanoes // Quat. Res. – 1995. – V. 44, No 3. – Р. 341–354.
7. Монин А.С. Введение в теорию климата. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 246 с.
8. Кляшторин Л.Б, Любушин А.А. Циклические изменения климата и рыбопродуктивности. – М.: ВНИРО, 2005. – 235 с.
9. Данова Т.Е., Перелыгин Б.В. Результаты Фурье-анализа данных палеореконструкции температуры в центральной части Гренландии // Учен. зап. Рос. гос. гидрометеорол. ун-та. – 2013. – № 32. – С. 83–93.
10. Лоева И.Д., Евсеева Л.П. Статистический анализ временных рядов. // Труды ГГО, 1983. – Вып. 475. – С. 101–108.
11. Грибанов Ю.И., Мальков В.Л. Спектральный анализ случайных процессов. – М.: Энергия, 1974. – 240 с.
12. Котюк А.Ф., Цветков Э.И. Спектральный и корреляционный анализ нестационарных случайных процессов. – М.: Изд-во стандартов, 1970. – 103 с.
13. Humlum O., Solheim J-E., Stordahl K. Identifying natural contributions to late Holocene climate change // Global and Planetary Change. – 2011. – V. 79, No 1–2. – Р. 145–156. – doi: 10.1016/j.gloplacha.2011.09.005.
14. Bond G., Showers W., Cheseby M., Lotti R., Almasi P., deMenocal P., Priore P., Cullen H., Hajdas I., Bonani G. A pervasive millennial-scale cycle in North Atlantic Holocene and glacial climates // Science. – 1997. – V. 278. – Р. 1257–1266. – doi: 10.1126/science.278.5341.1257.
15. Bond G., Kromer B., Beer J., Muscheler R., Evans M.N., Showers W., Hoffmann S., Lotti-Bond R., Hajdas I., Bonani G. Persistent solar influence on North Atlantic climate during the Holocene // Science. – 2001. – V. 294. – Р. 2130–2136. – doi: 10.1126/science.1065680.
16. Dansgaard W., Johnsen S.J., Clausen H.B., Dahl-Jensen D., Gundestrup N., Hammer C.U., Oeschge H. North Atlantic climatic oscillations revealed by deep Greenland ice cores // Climatic Processes and Climate Sensitivity, Geophysical Monograph 29. – Washington, DC: Am. Geophys. Union, 1984. – Р. 288–298.
17. Bond G.C., Rusty L. Iceberg discharges into the North Atlantic on millennial time scales during the last glaciation // Science. – 1995. – P. 1005–1010. – doi: 10.1126/science.267.5200.1005.
18. Данова Т.Е., Перелыгин Б.В. Применение вейвлет-анализа для уточнения возраста событий Хайнриха // Геофиз. журн. – 2015. – Т. 37, № 1. – С. 165–175.
19. Primeau F. Characterizing transport between the surface mixed layer and the ocean interior with a forward and adjoint global ocean transport model // J. Phys. Oceanogr. – 2005. – V. 35. – Р. 545–564.
20. Rapp D. Ice Ages and Interglacials: Measurements, Interpretation and Models. – Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2009. – 285 p.
21. Taylor K.C. The Holocene-Younger Dryas transition recorded at Summit, Greenland // Science. – 1997. – V. 278. – Р. 825–827. – doi: 10.1126/science.278.5339.825.
22. Hughen K.A. Synchronous radiocarbon and climate shifts during the last deglaciation // Science. – 2000. – V. 290. – P. 1951–1954. – doi: 10.1126/science.290.5498.1951.
23. Spurk M. Revisions and extension of the Hohenheim oak and pine chronologies: New evidence about the timing of the Younger Dryas/Preboreal transition // Radiocarbon. – 1998. – V. 40, No 3. – Р. 1107–1116.

Поступила в редакцию

21.04.16

Данова Татьяна Евгеньевна, кандидат географических наук, научный сотрудник отдела взаимодействия атмосферы и океана

Морской гидрофизический институт РАН

ул. Капитанская, д. 2, г. Севастополь, 299911, Россия

E-mail: danova8@mail.ru

Перелыгин Борис Викторович, кандидат технических наук, заведующий кафедрой автоматизированных систем мониторинга окружающей среды

Одесский государственный экологический университет

ул. Львовская, д. 15, г. Одесса, 65016, Украина

E-mail: satel@ogmi.farlep.odessa.ua

Для цитирования: Данова Т.Е., Перелыгин Б.В. Гармонический анализ нестационарного ряда температурной палеореконструкции для центральной части Гренландии // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2016. – Т. 158, кн. 2. – С. 293–310.

For citation: Danova T.E., Perelygin B.V. Harmonic analysis of a nonstationary series of temperature paleoreconstruction for the central part of Greenland. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2016, vol. 158, no. 2, pp. 293–310. (In Russian)

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.