Хаос во временных рядах концентраций загрязняющих веществ в атмосфере: краткосрочный прогноз

Авторы: Глушков А.В., Лобода Н.С., Хохлов В.Н., Сербов Н.Г., Свинаренко А.А., Бунякова Ю.Я.

Год: 2008

Выпуск: 05

Страницы: 225-235

Аннотация

Метод нелинейного прогноза применяется к временным рядам концентраций двуокиси азота и сернистого ангидрида на двух постах Гданьского региона. Восстановлен спектр размерностей Ляпунова и на его основе рассчитаны размерность Калана-Йорка и энтропия Колмогорова, которая обратно пропорциональна пределу предсказуемости. Показано, что даже простая методика построения модели дает удовлетворительные результаты прогноза.

Теги: временные ряды концентраций; загрязняющие вещества; прогноз; хаос

Список литературы

  1. Abarbanel H.D.I., Brown R., Sidorowich J.J., Tsimring L.Sh. The analysis of observed chaotic data in physical systems // Rev. Mod. 1993. V. 65. № 4. P. 1331-1392.
  2. Sivakumar B. Chaos theory in geophysics: past, present and future // Chaos, Solitons & Fractals. V. 19. № 2. P. 441-462.
  3. Chelani A.B. Predicting chaotic time series of PM10 concentration using artificial neural network // Int. J. Environ. 2005. V. 62. № 2. P. 181-191.
  4. Glushkov A.V., Bunyakova Yu.Ya., Khokhlov V.N., Prepelitsa G.P., Tsenenko I.A. Sensing air pollution field structure in the industrial city’s atmosphere: stochasticity and effects of chaos // Sensor Electronics and Microsystem Technologies. №. 1. P. 80-84.
  5. Глушков А.В., Хохлов В.Н.,Сербов Н.Г, Бунякова Ю.Я, Балан А.К., Баланюк Е.П., Низкоразмерный хаос во временных рядах концентраций загрязняющих веществ в атмосфере и гидросфере// Вестник Одесск.гос.экололог.ун-та.-2007.-N4.-C.337-348.
  6. Lorenz E.N. Deterministic nonperiodic flow // J. Atmos. Sci. 1963. 20. № 2. P. 130-141.
  7. Песин Я.Б. Характеристические показатели Ляпунова и гладкая эргодическая теория // Успехи мат. наук. 1977. Т. 32. № 1. С. 55-112.
  8. Kaplan J.L., Yorke J.A. Chaotic behavior of multidimensional difference equations // Functional differential equations and approximations of fixed points. Lecture Notes in Mathematics No. 730 / H.-O. Peitgen, H.-O. Walter (Eds.). Berlin: Springer, 1979. P. 204-227.
  9. Оселедец В.И. Мультипликативная эргодическая теорема. Характеристические показатели Ляпунова динамических систем // Тр. Мос. мат. об-ва. 1968. Т. 19. № 2. С. 179-210.
  10. Sano M., Sawada Y. Measurement of the Lyapunov spectrum from a chaotic time series // Phys. Lett. 1985. V. 55. № 10. P. 1082-1085.
  11. Rissanen J. Stochastic complexity in statistical inquiry. Singapore: World Scientific, 1989. 177 p.
  12. Schreiber T. Interdisciplinary application of nonlinear time series methods // Phys. 1999. V. 308. № 1. P. 1-64.
  13. Хохлов В.Н. Хаос и предсказуемость концентраций парниковых газов в атмосфере // Вестник ОГЭКУ. 2005. Вып. 1. С. 11-19.
  14. Tsonis A.A., Elsner J.B. Global temperature as a regulator of climate predictability // Physica D. 1997. 108. № 1-2. P. 191-196.
  15. Islam M.N., Sivakumar B. Characterization and prediction of runoff dynamics: a nonlinear dynamical view // Adv. Water Res. 2002. V. 25. № 2. P. 179-190.
  16. Glushkov A.V., Loboda N.S., Khokhlov V.N., Using meteorological data for reconstruction of annual runoff series over an ungauged area: Empirical orthogonal functions approach to Moldova-Southwest Ukraine region//Atmospheric Research (Elseiver).-2005.-Vol.77.-P.100-113.
  17. Glushkov A.V., Khokhlov V.N., Tsenenko I.A., Atmospheric teleconnection patterns and eddy kinetic energy content: wavelet analysis// Nonlinear Processes in Geophysics.2004.-V.11,N3.-P.285-293.
  18. Glushkov A.V., Khokhlov V.N., Prepelitsa G.P., Tsenenko I.A., Temporal variability of the atmosphere ozone content: Effect of North-Atalantic oscillation// Optics of atmosphere and ocean.-2004.-Vol.14,N7.-p.219-223.
  19. Glushkov A.V., Loboda N.S., Khokhlov V.N., Lovett L. Using non-decimated wavelet decomposition to analyse time variations of North Atlantic Oscillation, eddy kinetic energy, and Ukrainian precipitation // Journal of Hydrology (Elseiver).-2006.-Vol. 322. N1-4.-P.14-24.
  20. Glushkov A.V., Khokhlov V.N., Loboda S., On the nonlinear interaction between global teleconnection patterns// Quart.J.Royal Meteorol. Soc.-2006.-Vol.132.-pp.447–465
  21. Glushkov A.V., Rusov V.D., Khokhlov V.N., Loboda N.S., Khetselius O.Yu., Svinarenko A.A., Prepelitsa G.P., On possible genesis of fractal dimensions in the turbulent pulsations of cosmic plasma – galactic cosmic rays – turbulent pulsation in planetary atmosphere system// Advances in Space Research, in press.
Скачать полный текст (PDF)