РЕКОНСТРУКЦИЯ ИЗМЕНЕНИЙ СТРАТОСФЕРНОГО ОЗОНА В ТАЁЖНОЙ ЗОНЕ НА ОСНОВЕ СИНГУЛЯРНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

Abstract

Ссылка для цитирования: Зуев В.В., Бондаренко С.А., Устинова И.Г. Реконструкция изменений стратосферного озона в таёжной зоне на основе сингулярного спектрального анализа // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 3. – С. 174-183. Актуальность. Проблема снижения уровня стратосферного озона и интерес к его прошлым изменениям связаны с происходящим при этом увеличением дозы ультрафиолетовой радиации в коротковолновом диапазоне, достигающей поверхности Земли. Реконструкция и прогноз долгопериодных колебаний исследуемых параметров могут быть осуществлены при помощи метода множественной регрессии по данным плотности годичных колец хвойных. Чтобы расширить базу экспериментальных данных, проводятся поисковые работы по измерению новых характеристик годичных колец, а также уточняется математический аппарат методик предварительной обработки данных, анализируются связи биоиндикаторов с атмосферными параметрами, и разрабатываются новые модели их прогноза. Реконструкция исторических изменений атмосферных характеристик может быть рассмотрена в контексте перспективы искусственного восстановления лесных ресурсов. Цель: рассмотреть методику реконструкции общего содержания озона на основе разработанной многокомпонентной сингулярной спектральной модели отклика древесины годичных колец хвойных на изменения атмосферных параметров. Объекты. В течение сезона роста у деревьев формируется древесная структура годичных колец со свойствами композиционного материала. Каждая из компонент годичного кольца: углеродсодержащая матрица, вода и углекислый газ, содержит отклики на изменения условий окружающей среды. На основе многокомпонентной модели суммарные отклики годичных колец, полученные при помощи программного обеспечения Caterpillar SSA 3.40, могут быть использованы для реконструкции изменений общего содержания озона в зонах с оптимальными условиями роста хвойных в отличие от зон с доминированием температурного фактора. Методы: дендрохронологический метод; сингулярный спектральный анализ; эконометрические методы анализа временных рядов; интеллектуальный анализ данных; имитационное моделирование. Результаты. Достоверность разработанной модели откликов годичных колец хвойных на изменения атмосферных параметров подтверждается на выборке эргодичных хронологий компонент древесины. Критерий Дарбина–Уотсона позволяет выделить группу хронологий, в моделях которых отсутствует автокорреляция возмущений. Использование модели суммарных откликов для трех компонент древесины существенно повышает достоверность реконструкции исследуемых атмосферных параметров для таежной зоны с оптимальными условиями для годичного прироста деревьев. Данные реконструкции общего содержания озона для таежной зоны Томского области позволяют сделать вывод, что, несмотря на рост уровня озона в стратосфере, изменения общего содержания озона не вернулись к своим средним историческим значениям, уровень УФ-В по-прежнему высок, но, тем не менее, территория и современный период являются благоприятными для лесопосадок.