Что такое осень?

Один работяга недавно буркнул: «Скоро ни весны, ни осени не будет: зима, а потом бах — сразу лето«.Ну, иногда можно услышать и о влиянии метеоритов на погоду )), но вопрос о переходных сезонах меня заинтересовал.
Mathematica даёт возможность скачивать огромное количество данных о погоде. В основном с серверов метеостанций аэропортов по коду ИКАО. Подумал, что  тенденцию сокращения времени весны и осени можно отследить.

Проблема оказалась непростая. Самым значимым фактором климата является всё-таки инсоляция, т.е. количество энергии Солнца, полученное сушей (водой, атмосферой и т.д.)  Над облаками она имеет вид гладкой кривой, в её формуле участвуют только синусоиды. Очевидно, с этой точки зрения никаких сезонов вообще нет!  Можно условно назвать время, где кривая выше средней линии  летом,   а ниже — зимой.Чтобы ответить на вопрос Шевчука «Что такое осень?» надо обратиться к другим данным.   Но количество осадков, вегетация растений бесконечно усложняют вопрос.
Тем более, уровень гормонов (о_О)    Остановимся на среднесуточной температуре. Ниже приведены наложенные графики температур и кривых инсоляции для

Хабаровска 1976:                                                                 и для Осло 1976:Инсоляция Вот это уже интересно!  Температуры Хабаровска близко и плотно  подходят  к кривой инсоляции (с понятным  опозданием), а в Осло напоминают  мой любимый динамический хаос.
Попробуем найти метод оценки переходности, нестабильности климата. После некоторых размышлений, пришел к такой формулировке. Пусть N — размер выборки, начинающейся с i-го дня, не менее двух дней; τ — средняя температура за большой период; самое простое и правильное — среднегодовая. Пусть теперь n — число дней из данной выборки, когда ход температуры пересекал линию средней, неважно, вверх или вниз. Тогда
\xi(i, N, \tau, n) \ = \ \frac{n}{N}

Начнём с анализа целого года, т.е. N = 365. В идеально-скучном климате будет всего два переходных дня. В полностью хаотичном — каждый второй день. Т.е. 0.0055<ξ<0.5

Вот графики этого параметра за пару десятилетий для

Лиссабона:                                                                                                Хабаровска:

ЛиссХабар

Лондона:                                                                                                   Москвы:

ЛондМос

Остаётся вопрос о статистической значимости, но «по интуиции» видно, что этот критерий имеет смысл. И даже можно говорить, что степень переменчивости погоды в Москве почти не изменилась, а в Лондоне намечается стабилизация. Конечно, мой критерий тесно связан с понятием «континентальность», но кажется более гибким.

Опираясь на этот метод, можно заняться и переходными сезонами. Сделаем теперь выборку малой.
Какой именно — это вопрос, на который мне сложно ответить. Ясно, что два дня — это мало, а месяц — это уже нечто среднее. Думаю, что 5 < n < 9   — самое оптимальное. Обычно брал n = 7. Получим понедельные графики степени сезонности.
Вот крупный масштаб, Москва за 2000 — 2013:
Москва0013

Москва – два разных года:

Москва2

Афины:                                                               Токио:

АфиныТокио

Думаю, что нашёл (по крайней мере, для своих любительских исследований) количественный критерий понятий «весна и осень». Уж больно четко они выделяются на графиках ξ. Но прежде, чем делать выводы о продолжительности переходных сезонов, надо убедится, что описанный подход статистически значим, и уточнить оптимальный размер выборки. Хотелось бы получить его непосредственно из данных о температуре, а не из фенологических соображений.

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s