Устойчивость моделей формирования многолетнего годового стока Северо-Западной Африки и долгосрочная оценка его статистических параметров при климатических изменениях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.27, кандидат технических наук Хамлили Абделатиф

• Хамлили Абделатиф
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хамлили Абделатиф

Сокращения

Введение

1 Изученность многолетнего стока Северо-Западной Африки и постановка задачи исследований

1.1 Многолетний режим годового стока, формирование базы данных

1.2 Формулировка цели и задач диссертационного исследования

2 Создание информационной базы для текущей оценки статистических характеристик годового стока, используемых в инженерной гидрологии, и оценка устойчивости решений классических моделей формирования вероятностного режима

2.1 Построение географических карт распределения вероятностных характеристик годового стока

2.2 Оценка устойчивости решений классической модели формирования многолетнего стока с мультипликативными шумами

2.3 Оценка устойчивости решений классической модели формирования многолетнего стока с аддитивными шумами

3 Оценка долгосрочных изменений вероятностных характеристик стока по климатическим сценариям и выявление регионов с возможными статистически значимыми их аномалиями

3.1 Глобальное изменение климата и климатические сценарии

3.2 Гидрологические последствия изменения климата, оцененные по модели с мультипликативными шумами

3.3 Гидрологические последствия изменения климата, оцененные по модели с аддитивными шумами

3.4 Оценка устойчивости спрогнозированных режимов

4 Применение методики прогноза к азональным рекам Алжира

4.1 Физико-географическое описание Алжира

4.2 Гидрологическая изученность малых рек Алжира 91 Заключение 98 Список использованных источников 100 Приложение А - Ряды наблюдений за годовым стоком СевероЗападной Африки 105 Приложение Б - Разностно-интегральные кривые 112 Приложение В - Листинг программы, интерполирующей значения осадков и температуры 130 Приложение Г - Прогнозные гидрологические характеристики, полученные по модели без аддитивных шумов 139 Приложение Д - Прогнозные гидрологические характеристики, полученные по модели с аддитивными шумами 145 Приложение Е - Прогнозные гидрологические характеристики, полученные по модели с мультипликативными шумами 151 Приложение Ж - Справка о внедрении

СОКРАЩЕНИЯ

ВМО - Всемирная метеорологическая организация; РИК - Разностно-интегральные кривые;

МГЭИК - Межправительственная группа экспертов по изменению климата;

МЦОА - Модели циркуляции атмосферы и океана; ПГ - парниковые газы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Устойчивость моделей формирования многолетнего годового стока Северо-Западной Африки и долгосрочная оценка его статистических параметров при климатических изменениях»

В настоящее время практически все гидрометеорологи вынуждены согласится с инструментально фиксируемым фактом потепления климата (споры ведутся только о его причинах). В связи с этим возникает проблема, связанная с оценкой экономических и экологических последствий такого потепления. Эту проблему невозможно решить без знания долгосрочных оценок вероятностных характеристик многолетнего речного стока, в первую очередь- годового, являющегося индикатором обеспеченности водными ресурсами регионов интенсивного водопотребления. Методологии подобных оценок разработаны и успешно применяются для различных видов речного стока России. Однако попытка их применения для Африки успехом не увенчалась. Выяснилось, например, что решения системы уравнений для моментов, используемых в классе распределений К. Пирсона, неустойчивы (для России решения подобных моделей для годового стока неустойчивы в южных регионах). Позже выяснилось, что эта неустойчивость связана, в основном, с очень малыми коэффициентами стока. Была предпринята попытка расширения размерности моделей (фрактальная диагностика, сделанная для рядов годового стока доктором Куасси Би Гессан Арманом из Кот-Д'Ивуара в 2008 г.), но сами модели в силу ряда трудностей для Африки не получены до сих пор.

Однако в РГГМУ два года назад были найдены еще две возможности обеспечения устойчивости прогностических моделей:

- переход к условным распределениям (диссертация защищена Л.Ф. Соловьевым в 2009 г.) и

- переброс мультипликативных шумов (вызывающих неустойчивость) в аддитивное внешнее воздействие. Тем самым были созданы предпосылки для возможности устойчивого прогнозирования долгосрочных изменений годового стока Африки. Таким образом на текущий момент тема диссертации актуализирована не только очевидной «социальной потребностью», но и реальной возможностью эту потребность удовлетворить.

Решение задач диссертации основывается на методологии частично инфинитного моделирования, разработанной в РГГМУ. В основе применяемых методов прогнозирования и оценки устойчивости вероятностных распределений стока (начальных моментов) лежит модель линейного формирующего фильтра, прошедшая широкую апробацию на речных бассейнах России, Колумбии, Боливии, Камеруна, Китая, Никарагуа, Кот-Д'Ивуара.

Исходным материалом для проведения расчетов служат ряды гидрометеорологических элементов, опубликованные в изданиях Всемирной метеорологической организации, а также карты Мирового водного баланса.

Научная обоснованность и достоверность результатов работы основывается на использовании в качестве модели формирования годового стока широко апробированного в гидрологии за последние 20 лет уравнения Фоккера-Планка-Колмогорова (ФПК), приводящего в условиях стационарного случайного процесса к семейству кривых К. Пирсона, широко применяемых в инженерных расчетах. Также используются широко известные статистические оценки надежности промежуточных результатов и линейная теория устойчивости решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений.

Заключение диссертации по теме «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия», Хамлили Абделатиф

Основные результаты диссертации опубликованы в работах [41, 42, 43, 44, 45,46].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хамлили Абделатиф, 2011 год

1. Атлас мира Карты. / Под рек. Р. Хоузи.-Лондон-Нью-Йорк-Монреаль-М.: Ридерз Дайджест, 2002.-581 с.

2. Атлас Мирового водного баланса Карты. / Сост. Сотруд. ГГИ.-М.: Гидрометеоиздат, 1974 с.

3. Владимиров, A.M. Гидрологические расчеты Текст. / A.M. Владимиров.-Л.: Гидрометеоиздат, 1990 368 с.

4. Владимиров, A.M. Сборник задач и упражнений Текст. / A.M. Влади-миров.-СПб.: изд. РГГМУ, 2000.-С.70.

5. Власова, Т.В. Физическая география материков, часть вторая Текст. / Т.В. Власов.-М.: Просвещение, 1986.-272 с.

6. Громова, М.Н. Методика долгосрочных оценок характеристик группировок минимального стока в современных условиях и при изменении климата Текст.: Дис. . канд. техн. наук: 25.00.27: защищена 19.06.2008 / Громова Марина Николаевна.-СПб.: РГГМУ, 2008.-155 с.

7. Коваленко, В.В. Частично инфинитное моделирование и прогнозирование процессов развития Текст. / В.В. Коваленко-СПб.: изд. РГГМУ, 1998-113 с.

8. Коваленко, В.В. Частично инфинитное моделирование и прогнозирование процесса формирования речного стока Текст. /В.В. Коваленко-СПб.: изд. РГГМУ, 2004.-198 с.

9. Коваленко, В.В. Частично инфинитное моделирование: примеры, основания, парадоксы Текст. / В.В. Коваленко-СПб.: Политехника, 2005.-486 с.

10. Коваленко, В.В. Частично инфинитный механизм турбулизации природных и социальных процессов Текст. / В.В. Коваленко.-СПб.: изд. РГГМУ, 2006.-166 с.

11. Коваленко, В.В. Моделирование гидрологических процессов Текст.: учебник.-Изд. 2-е, испр. и доп. / В.В. Коваленко, Н.В. Викторова, Е.В. Гайду-кова.-СПб.: Изд. РГГМУ, 2006.-559 с.

12. Коваленко, В. В. Гидрологическое обеспечение надежности строительных проектов при изменении климата Текст. / В.В. Коваленко.-СПб.: изд. РГГМУ, 2009.-100 с.

13. Методические рекомендации по оценке обеспеченных расходов проектируемых гидротехнических сооружений при неустановившемся климате Текст. / Под ред. В.В. Коваленко. СПб.: изд. РГГМУ, 2010.-50 с.

14. Куасси, Б.Г.А. Фрактальная диагностика годового стока Западной Африки Текст.: Дис. . канд. техн. наук: 25.00.27: защищена 19.06.2008 / Куасси Би Гессан Арман.-СПб.: РГГМУ, 2008.-142 с.

15. Мандельброт, Б. Фрактальная геометрия природа Текст. / Б. Ман-дельброт.-Ижевск: РХД, 2001.-253 с.

16. Расходы воды избранных рек мира Текст. / Под ред. ЮНЕСКО.-СПб., Париж: Гидрометеоиздат, 1993.-600 с.-( Изд. в 1993 для ЮНЕСКО).

17. Сикан, А. В. Статистические методы обработки гидрологической информации Текст. / СПб.: изд. РГГМУ, 2007.-279 с.

18. Чеботарев, А.И. Общая гидрология Текст. / А.И. Чеботарев.-Л: Гидрометеоиздат, 1975.-544 с.

19. Шредер, М. Фракталы, хаос, степенные законы Текст. / М. Шредер.-М.-Ижевск: РХД, 2005-528 с.

20. Энциклопедический справочник. T.l, А-К. Текст. / Гл. ред. А.А. Гро-мыко.-М.: Советская энциклопедия, 1986.-672 с.

21. Benoit, H., Cécile, P., Andre, M. Hydrologie: Tome 2,Une Science pour l'ingénieur Text. / H. Benoit, P. Cécile, M. Andre // Presses Polytechniques et universitaires Romandes,2009-618c.

22. François, A., Jean, R., Lauzon, N. Hydologie ¡Cheminements de l'eau Text. / A. François, R. Jean, N. Lauzon.-2007.-317 c.

23. Julien, F. Maîtrise de l'eau et développement durable en Afrique de l'ouest: de la néces-sité d'une coopération régionale autour des systèmes hydrologiques transfrontaliers Text. / F. Julien.-ACCEUIL/VertigO, VOLUME 7, Numéro 2, Art., 2006.

24. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Электронный ресурс. / Росгидромет, М., 2008. Режим доступа: http://climate2008.igce.ru

25. Сибирский государственный технологический университет Электронный ресурс.: СГТУ, 2010. Режим доступа: http://forest-culture.narod.ru

26. Milloy, S. Life support for Kyoto plus2015 impossible dream Электронный ресурс. / JunkSciences Anatomy, USA, 2011. Режим доступа: http ://j unkscience. com

27. Fiddman, T. Climate Policy-Intgrated Assessment Models Электронный ресурс. / Models used in the IPCC Special Repport on Emissions Scenarios (SRES), 2003. Режим доступа: http://sres.ciesin.org

28. Environmental Knowledge for Change / Climate change global processes and effects Электронный ресурс. / UNEP,GRID arendal, 2009. Режим доступа: http://www.grida.no

29. Intergovernmental panel on climate change / IPCC Workshop on Sea Level Rise and Ice Sheet Instabilities Электронный ресурс. / Data Distribution centre. Режим доступа: http://www.ipcc-data.org

30. Modellen and Daten:World Data Centre for Climate (WDCC) Электронный ресурс. / Model and Data, Germany Режим доступа: http:// www.mad.zmaw.de

31. Beniston, M. Changements climatiques et impat / Presses Polytechniques et Universitaires Romandes Электронный ресурс. /Sciences et Ingenerie pour 1 envirenement, Suisse-2009 Режим доступа: http://www.ppur.org

32. UNESCO / Water / The right to water and water rights in changing world/ Электронный ресурс. UNESCO, Netherlands, 2010. Режим доступа: http://www.unesco.org/water/wwap/punnurie/2005

33. Microsoft Encarta premium 2006 Электронный ресурс. / Microsoft. Microsoft Corporation, 1993-2005. Режим доступа: http:// www.encarta.com.

34. Mustapha, T. Ressources en eau aquisition de bases de données à references spatiale et temporelle en Algerie du nord-thèse de doctorat detat Text. / T. Mustapha- Université de Nice-Sophia Antipolis, 2001.-300 c.

35. Meylan, P. Hydrologie Text. / P. Meylan, A. Favre, A. Musy-Fréquentielle.Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 2008.-184 c.

36. Surfer 7.0 // Surface Mapping System 7.0 Электронный ресурс. / Golden Software Inc, 1997-2001.-Режим доступа: http://www.goldensoftware.com

37. Special Report on Emissions Scenarios Электронный ресурс.: IPCC, 2010. Режим доступа: http://sres.ciesin.org

38. Коваленко, В.В. Прогностические модели развития процессов катастрофического формирования многолетнего годового речного стока Текст. / В.В. Коваленко, Е.В. Гайдукова, Д.В. Чистяков, А. Хамлили // Метеорология и гидрология, № 10, 2010.-С. 64-70.