Г. Алексеев - Метеорологические и геофизические исследования

Таблица 4. Распределение дисперсии по частотным диапазонам (%)

Примечание. Жирным шрифтом выделен диапазон с максимумом дисперсии.

Межгодовая изменчивость МП была проанализирована по данным, обобщённым за одноименные месяцы. При этом годовой ход описывают 12 последовательностей вероятностных характеристик. Поскольку при анализе были использованы не только среднемесячные, но и срочные данные, полученные характеристики относятся также и к масштабу синоптической изменчивости. Распределения вероятностей скалярных величин ( Т, Р, N, А, Vmax ) представлены на рис. 6 а гистограммами для центральных месяцев календарных сезонов. Для облачности N с учётом погрешности визуального определения принято 3 градации – «ясно» 0–3 балла, «полуясно» 4–7 баллов, «пасмурно» – 8–10 баллов. Годовой ход для Т, Р представлен в таблицах 5, 6 повторяемостью по градациям за все месяцы. В таблице 7 приведен годовой ход оценок моментов и экстремумов распределений по срочным и среднемесячным данным. Как видно из рис. 6 а и таблиц, во все месяцы и сроки распределения МП одномодальные. В то же время характеристики распределений – мода, ширина диапазона изменчивости, асимметричность, заостренность заметно изменяются от месяца к месяцу. Годовой ход особенно четко проявляется у Р и Т как в среднем, так и в дисперсии.

Рис. 6. Оценки характеристик межгодовой изменчивости и годового хода: а – гистограммы ( f ) повторяемости температуры, давления и облачности в центральные месяцы сезонов; б – многолетний годовой ход температуры и давления в форме «ящиков с усами» по срочным (1) и среднемесячным (2) данным; в – средний многолетний годовой ход балла облачности (3) и повторяемости ясного (4), полуясного (5) и пасмурного (6) неба; г – средний многолетний годовой ход (7) и годовой ход СКО абсолютной влажности по срочным (8) и среднемесячным (9) данным; д – повторяемость годовых экстремумов срочных (9) и среднемесячных (10) значений температуры, давления и скорости ветра по месяцам

В таблице 7 выделены ячейки, для которых распределение отличается от нормального по критериям A ≠0, E ≠0. Как видно из таблицы, распределения среднесуточной температуры воздуха в большинстве месяцев имеют положительную асимметрию, наибольшие по модулю значения А, Е отмечаются летом. Распределение среднемесячных значений в большинстве случаев близко к нормальному.

На рис. 6 б годовой ход и межгодовая изменчивость Т и Р представлены квантилями распределения среднесуточных, среднемесячных и среднесезонных данных. Совместное представление квантилей суточного и месячного разрешения в форме «ящиков с усами» демонстрирует большой вклад в изменчивость процессов синоптического масштаба. Из него видно, что годовой ход проявляется не только в среднем, но и в параметрах масштабов распределения (в высоте «ящика» и в длине «усов» для данных как суточного, так и месячного разрешения). Следует отметить, что по этим показателям годовой ход давления проявляется столь же ярко, как и температуры. Заметим также, что для данных суточного разрешения отношение длины «усов» к высоте «ящика» заметно больше, чем для данных месячного разрешения. Соотношение длин верхнего и нижнего усов в ящиках срочных значений температуры летом позволяет утверждать, что особенности коэффициентов А, Е в таблице 7 связаны с аномалиями малой обеспеченности. Действительно, оценки коэффициента асимметрии, приведенные в таблице 8, показывают, что левая асимметрия обусловлена положительными аномалиями обеспеченностью менее 0,1.

Таблица 5. Годовой ход повторяемости среднесуточной температуры воздуха (%)

Таблица 6. Годовой ход повторяемости среднесуточного атмосферного давления (%)

Таблица 7. Годовой ход моментов и экстремумов распределения среднесуточных и среднемесячных значений температуры и давления.

Примечание. Жирным шрифтом выделены значимо не нулевые коэффициенты асимметрии и эксцесса

Таблица 8. Квантильные оценки коэффициента асимметрии среднесуточной температуры в июне

Годовой ход характеристик облачности представлен на рис. 6 в кривыми годового хода среднемесячного многолетнего балла облачности N и повторяемостями ясного, полуясного и пасмурного неба. Как видно из рис., балл общей облачности имеет наименьшие значения в холодное время года и демонстрирует тенденцию к увеличению – в тёплое. Отчетливо выражены два максимума – в мае и в августе-сентябре. Такой же годовой ход у повторяемости пасмурного неба. В тоже время годовой ход ясного и полуясного неба находятся в противофазе (для последнего максимум зимой и минимум летом) и имеет существенно меньший размах.

Для удельной влажности воздуха годовой ход представлен на рис. 6 г графиками m ( t ) и σ( t ), рассчитанной по срочным и среднемесячным данным. Как видно из рис., влажность воздуха резко возрастает в теплый сезон; при этом m ( t )>σ( t ). Для нее, как и для температуры воздуха, характерен значительный вклад в дисперсию регулярного годового хода.

Ещё одной характеристикой годового хода является распределение годовых экстремумов по месяцам, диаграммы которых приведены в первой части рис. 6 д . Наиболее сосредоточенным является распределение max( T ), самое размытое распределение имеет min( Р ). Максимум V отмечается с октября по март, с максимумом повторяемости в декабре-феврале.

Годовой ход и межгодовая изменчивость скорости ветра представлены на рис. 7 графиками роз ветров, векторов , эллипсами и квантильными диаграммами по месяцам.

В таблице 9 приведены в инвариантной форме оценки моментов, экстремумов распределений и тренды. Анализ роз ветра, приведенных на рис. 7 а и в таблице 9, показывает, что в холодный сезон преобладают Ю – ЮЗ – З ветры, а в теплый сезон – ветры С – СВ направлений. При этом, в отличие от холодного сезона, распределение скорости ветра по румбам в теплый сезон года ближе к равномерному. Повторяемость штиля в холодный сезон в несколько раз выше, чем в теплый. Таким образом, в холодный сезон усилена контрастность – максимальный модуль скорости больше, чем в теплый сезон, но при этом велика также и повторяемость штилей и слабых ветров ( V < 3 м/с). В теплый сезон наиболее выражена повторяемость умеренных ветров со скоростью 3÷7 м/с.