Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/62501
Title: Исследование изменений глобального климата с использованием вейвлетных фазо-частотных функций, фазо-частотных и фазо-временных характеристик гелокосмических и климатических переменных. Часть 2
Other Titles: Studying the changes in global climate using wavelet phase-frequency functions, phase-frequency and phase-temporal characteristics of helocosmic and climatic variables. Part 2
Authors: Алексеев, Валерий Иванович
Alekseev, Valery Ivanovich
Keywords: изменения; климат; вейвлет-преобразования; фазо-частотные функции; фазо-частотные характеристики; коэффициенты корреляции; озоновый слой; потепление; тектонические процессы; недра; колебания; временные ряды; тектонические процессы; Арктика; Земля; вулканическая деятельность; global climate change; continuous direct wavelet transform; wavelet time phase-frequency function; wavelet phase-frequency and phase-time characteristics; correlation coefficients; ozone layer; warming in the Arctic; tectonic processes in the Earth's interior; oceanic self-organized oscillations
Issue Date: 2020
Publisher: Томский политехнический университет
Citation: Алексеев В. И. Исследование изменений глобального климата с использованием вейвлетных фазо-частотных функций, фазо-частотных и фазо-временных характеристик гелокосмических и климатических переменных. Часть 2 / В. И. Алексеев // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов. — 2020. — Т. 331, № 8. — [С. 99-111].
Abstract: Актуальность исследования обусловлена необходимостью установления истинных причин и закономерностей изменений глобального климата на Земле. Цель: применить разработанный в первой части статьи метод анализа изменений климата с вычислением временных вейвлетных фазо-частотных функций, фазо-частотных и фазо-временных характеристик переменных с использованием непрерывных вейвлетных преобразований для установления закономерностей изменений глобального климата; в частности, согласованности изменений гелиокосмических переменных с самоорганизованными Тихоокеанским декадным, Североатлантическим и Южным/Эль-Ниньо колебаниями, изменениями озонового слоя в стратосфере и потеплением в Арктической зоне России, тектоническими процессами Земли. Объекты: временные ряды изменений гелиокосмических и климатических переменных, индексы Североатлантического и Южного/Эль-Ниньо колебаний, Тихоокеанского декадного колебания, ряды изменений тектонических процессов Земли, ряды изменений озонового стоя в стратосфере и температуры воздуха в Арктике. Методы: непрерывное прямое вейвлет-преобразование исходных данных с использованием комплексного вейвлета 'cgau5' с вычислением временных вейвлетных фазо-частотных функций, фазо-частотных и фазо-временных характеристик переменных, кластерный анализ; оценка и анализ плотностей распределений фазо-временных характеристик; оценка и анализ коэффициентов корреляций между фазо-частотными и фазо-временными характеристиками переменных в равных интервалах времени. Результаты. Вычислением матриц корреляций между вейвлетными фазо-частотными характеристиками переменных, построением совместных графиков фазо-частотных и фазо-временных характеристик этих же переменных в заданных интервалах времени получено, что изменения гелиокосмических переменных, солнечной активности, вулканических извержений Земли, концентрации в атмосфере двуокиси углерода СO[2], озонового слоя в стратосфере, землетрясений, цунами и природных катастроф, изменения скорости вращения Земли и продолжительности земных суток принадлежат к одному классу изменчивостей переменных. Эти изменчивости обусловлены изменениями расстояния Солнца от барицентра. Установлена тесная взаимосвязь между колебательными процессами гелиокосмических переменных, солнечной активности и вулканических процессов на Земле, изменений концентрации двуокиси углерода СO[2] в атмосфере с самоорганизованными процессами Североатлантического, Тихоокеанского и Южного колебаний/Эль-Ниньо, связанная с изменениями скорости вращения Земли и продолжительности земных суток. Обосновано, что рост вулканической деятельности Земли в современности приводит к снижению озонового слоя в стратосфере, усилению солнечной радиации и росту приземной температуры. В особенности эти процессы сильно проявляются в Арктической зоне России. Показано, что изменения приземной температуры на Земле обусловлены изменениями солнечной активности, парниковым эффектом, изменениями теплосодержания океана и температуры воздуха над сушей и океаном. Построение изображений временных вейвлетных фазо-частотных функций фазовременных характеристик переменных позволяет визуализировать историю изменений переменных во времени и в фазочастотной области и прогнозировать эти изменения на некоторый временной горизонт на характерных частотах. Ключевые слова: Глобальное изменение климата, непрерывное прямое вейвлет-преобразование, временная вейвлетная фазо-частотная функция, вейвлетная фазо-частотная и фазо-временная характеристики, коэффициенты корреляций, озоновый слой, потепление в Арктике, тектонические процессы в недрах Земли, океанические самоорганизованные колебания.
The relevance of the research is caused by the need to establish the true reasons and patterns of global climate change on Earth. The aim of the research is to apply the method of calculating temporal wavelet phase-frequency functions, phase-frequency and phasetime characteristics developed using the continuous wavelet transformations in order to establish patterns of changes in the global climate, in particular, consistency of changes in solar variables with self-organized Pacific decade, North Atlantic and Southern/El Niño fluctuations, changes in the ozone layer in the stratosphere and warming in the Arctic zone of Russia, tectonic processes of the Earth. Objects: time series of changes in solar and climatic variables, indices of North Atlantic and Southern/El Nino fluctuations, Pacific decadal fluctuations, series of Earth tectonic processes, series of changes in ozone standing in the stratosphere and air temperature in the Arctic. Methods: continuous direct wavelet transform of the source data using a complex wavelet with the calculation of time wavelet phasefrequency functions, phase-frequency and phase-time characteristics of variables, cluster analysis; assessment and analysis of densities of phase-time characteristics; evaluation and analysis of correlation coefficients between the phase-frequency and phase-time characteristics of variables in equal time intervals. Results. Calculating the correlation matrices between the wavelet phase-frequency characteristics of the variables and constructing joint graphs of the phase-frequency and phase-time characteristics of these variables at specified time intervals, it was found that the changes in solar variables, solar activity, volcanic eruptions of the Earth, carbon dioxide and ozone concentrations in the atmosphere strata of the stratosphere, earthquakes, tsunamis and natural disasters, changes in the Earth's rotational speed and the duration of Earth's days belong to class-stand volatilities variables. These variabilities are caused by the changes in the distance of the Sun from the barycenter. The author established a close relationship between the oscillatory processes of heliocosmic variables, solar activity and volcanic processes on Earth, changes in atmospheric carbon dioxide concentration with self-organized processes of the North Atlantic, Pacific and Southern Oscillation (El Nino), associated with changes in the Earth's rotational speed and the duration of Earth days. It was substantiated that the growth of the Earth's volcanic activity in modern times leads to decrease in the ozone layer in the stratosphere, increase in solar radiation and surface temperature. In particular, these processes are strongly manifested in the Arctic zone of Russia. It is shown that the changes in surface temperature on Earth are caused by the changes in solar activity, the greenhouse effect, changes in ocean temperate and air temperature over land and ocean. The construction of images of temporal wavelet phase-frequency functions of phase-time characteristics of variables allows visualizing the history of changes of variables in time and in the phase-frequency domain and predicting these changes to a certain time horizon at characteristic frequencies.
URI: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/62501
ISSN: 2413-1830
Appears in Collections:Известия ТПУ

Files in This Item:
File SizeFormat 
bulletin_tpu-2020-v331-i8-10.pdf1,05 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.