Выявление долгосрочных закономерностей эрозионного потенциала осадков (R-фактора) в условиях влажного континентального климата с жарким летом (Dwa)
Аннотация
В данной работе представлен анализ эрозионного потенциала осадков (R-фактора) в условиях влажного континентального климата с жарким летом (Dwa по классификации Кёппена) с использованием методов детрендированного флуктуационного анализа (DFA) и спектральной плотности мощности (PSD). Исходные данные за 1960–2022 годы были предварительно обработаны с удалением тренда и сезонной компоненты, что позволило выявить основную роль сезонных и случайных флуктуаций в формировании временных вариаций R-фактора. Результаты DFA продемонстрировали высокую степень линейного соответствия в логарифмическом масштабе (R² = 0.983) с параметром масштабирования α ≈ 0.534, указывающим на слабую персистентность и умеренные корреляции, характерные для процессов с преобладанием кратковременных эпизодических осадков. Анализ локальных наклонов DFA выявил стабильную область на масштабе около 15.8 месяцев, отражающую влияние годичных сезонных циклов и вероятных межгодовых климатических осцилляций, таких как Тихоокенаское десятилетнее колебание (PDO) или Атлантическая мультидекадная осциляция (AMO). При этом PSD-анализ подтвердил отсутствие выраженной долгосрочной памяти и фрактальной структуры в спектре, что согласуется с выводами DFA. Полученные результаты подчёркивают важность комплексного подхода к изучению эрозионного потенциала осадков и демонстрируют перспективность применения методов фрактального анализа для идентификации климатических и гидрологических закономерностей в регионах с ярко выраженной сезонностью и высокой вариативностью осадков.
Ключевые слова
Об авторе
Олег Анатольевич МакаровРоссия
Список литературы
1. ВНИИГМИ-МЦД. Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации – Мировой центр данных. URL: http://meteo.ru/ (дата обращения: 10.04.2025).
2. Angulo-Martínez M., Beguería S. Estimating rainfall erosivity from daily precipitation records: A comparison among methods using data from the Ebro Basin (NE Spain) // Journal of Hydrology. 2009. Vol. 379. N 1–2. P. 111–121. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2009.09.051.
3. Feder J. Fractals. New York: Plenum Press, 1988. 284 p.
4. Hamed K.H. Trend detection in hydrologic data: The Mann–Kendall trend test under the scaling hypothesis // Journal of Hydrology. 2008. Vol. 349. N 3–4. P. 350–363. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2007.11.009.
5. Hathaway D.H. The solar cycle // Living Reviews in Solar Physics. 2015. Vol. 12. N 1. P. 4.
6. Kantelhardt J.W., Koscielny-Bunde E., Rego H.H.A., Havlin S., Bunde A. Detecting long-range correlations with detrended fluctuation analysis // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 2001. Vol. 295. N 3–4. P. 441–454. DOI: 10.1016/S0378-4371(01)00144-3.
7. Knudsen M.F., Seidenkrantz M.S., Jacobsen B.H., Kuijpers A. Tracking the Atlantic Multidecadal Oscillation through the last 8,000 years // Nature Communications. 2011. Vol. 2. P. 178. DOI: 10.1038/ncomms1186.
8. Lovejoy S., Schertzer D. The Weather and Climate: Emergent Laws and Multifractal Cascades. Cambridge: Cambridge University Press, 2013. 496 p.
9. Maraun D., Rust H.W., Timmer J. Tempting long-memory — on the interpretation of DFA results // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. Vol. 11. N 4. P. 495–503. DOI: 10.5194/npg-11-495-2004.
10. Movahed M.S., Jafari G.R., Ghasemi F., Rahvar S., Tabar M.R.R. Multifractal detrended fluctuation analysis of sunspot time series // Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment. 2006. P. 02003. DOI: 10.1088/1742-5468/2006/02/P02003.
11. Naipal V., Reick C., Pongratz J., Van Oost K. Improving the global applicability of the RUSLE model – adjustment of the topographical and rainfall erosivity factors // Geoscientific Model Development. 2015. Vol. 8. P. 2893–2913. DOI: 10.5194/gmd-8-2893-2015.
12. Nearing M.A., Yin S., Borrelli P., Polyakov V.O. Rainfall erosivity: An historical review // CATENA. 2017. Vol. 157. P. 357–362. DOI: 10.1016/j.catena.2017.06.004.
13. Newman M., Alexander M.A., Ault T.R., Cobb K.M., Deser C., Di Lorenzo E., Mantua N.J., Miller A.J., Minobe S., Nakamura H., Schneider N. The Pacific decadal oscillation, revisited // Journal of Climate. 2016. Vol. 29. N 12. P. 4399–4427. DOI: 10.1175/JCLI-D-15-0508.1.
14. Panagos P., Ballabio C., Borrelli P., Meusburger K., Klik A., Rousseva S., Alewell C. Rainfall erosivity in Europe // Science of the Total Environment. 2015. Vol. 511. P. 801–814. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.01.008.
15. Peel M.C., Finlayson B.L., McMahon T.A. Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification // Hydrology and Earth System Sciences. 2007. Vol. 11. N 5. P. 1633–1644.
16. Python Software Foundation. Python Language Reference, version 3.13.2. URL: https://www.python.org/downloads/release/python-3132/ (дата обращения: 10.04.2025).
17. Renard K.G., Foster G.R., Weesies G.A., McCool D.K., Yoder D.C. Predicting Soil Erosion by Water: A Guide to Conservation Planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). Agriculture Handbook No. 703. USDA, Washington, DC, USA, 1997. 384 p.
18. Trenberth K.E. The definition of El Niño // Bulletin of the American Meteorological Society. 1997. Vol. 78. N 12. P. 2771–2777.
19. Varotsos C., Ondov J., Efstathiou M. Scaling properties of air pollution in Athens, Greece and Baltimore, Maryland // Atmospheric Environment. 2009. Vol. 43. N 25. P. 4015–4023. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2009.05.001.
20. Wischmeier W.H., Smith D.D. Predicting rainfall erosion losses: A guide to conservation planning. Agriculture Handbook No. 537. USDA, Washington, DC, USA, 1978. 58 p.
21. Yin S., Xie Y., Liu B., Nearing M.A. Rainfall erosivity estimation based on rainfall data of various temporal resolutions // CATENA. 2020. Vol. 193. 104635. DOI: 10.1016/j.catena.2020.104635.
22. Zhang R., Delworth T.L. Impact of the Atlantic Multidecadal Oscillation on North Pacific climate variability // Geophysical Research Letters. 2007. Vol. 34. N 23. L23708. DOI: 10.1029/2007GL031601.
Рецензия
Для цитирования:
Макаров О.А. Выявление долгосрочных закономерностей эрозионного потенциала осадков (R-фактора) в условиях влажного континентального климата с жарким летом (Dwa). Эрозия почв и русловые процессы. 2025;(3).
JATS XML
Послать статью по эл. почте 