Анализ и синтез изменения характеристик ПТК во времени (первый подход к выделению состояний ПТК)

Рис. 2. Динамика параметров, характеризующих функционирование фаций ПСЛ в течение суток с ясной погодой в апреле 1973 г. (См. условные обозначения к рис. 1.)

Рис. 3. Динамика параметров, характеризующих структуру и функционирование фаций ПСЛ в апреле 1973 г. (См. условные обозначения к рис. 1.)

1. Каждый процесс или явление обладает своей временной структурой, которая, в частности, выражается в различной амплитуде отклонений от своей средней величины в разные интервалы времени. Эта структура далеко не одинакова даже у близких параметров. Например, радиационный баланс характеризуется непрерывным изменением в течение суток, а суммарная радиация — в течение лишь их светлого времени. Другой пример: если фитомасса ветоши и подстилки в фациях склонов средней крутизны со степной растительностью в течение года изменяется континуально, то динамика зеленой фракции имеет дискретный характер, ибо зимой она равна нулю.

Рис. 4. Динамика параметров, характеризующих структуру и функционирование фаций ПСЛ в течение 1973 г. (См. условные обозначения к рис. 1.)

2. Амплитуда колебаний подавляющего большинства параметров, характеризующих структуру и функционирование ПТК. В различные отрезки времени неодинакова. Отдельные мелкие флюктуации совершаются на фоне средних и более крупных циклов. Например, минутные изменения температуры воздуха происходят на фоне часовых, последние — на фоне суточных изменений и т. д. При этом наибольшие колебания температуры воздуха на Марткопском стационаре совершаются в течение суток и года, а температуры почвы на глубине 1,6 м — в течение года. Все это приводит к наложению частот, что затрудняет интерпретацию значений наблюдаемого параметра функционирования ПТК.

3. При анализе изменения отдельных процессов во времени хорошо выявляются эффекты инерции и последствия, или так называемый «эффект последействия». Эти эффекты были в свое время детально изучены на Марткопском стационаре (Некоторые параметры биогеоцикла ., 1974) при анализе динамики фитомассы. Оказалось, что постепенный переход веществ из одного блока биогеоцикла в другой (например, переход зеленой фракции фитомассы в ветошь, в подстилку и т.д.) обусловливает сдвиг по фазе и уменьшение амплитуды. Это хорошо видно из рис. 6. Ветошь по сравнению с зеленой фракцией изменяется с меньшей амплитудой и сдвигом по фазе на полгода. Старая ветошь и свежая подстилка изменяются с меньшей амплитудой и с большим сдвигом по фазе, чем ветошь.

4. Процессы, имеющие различные источники колебаний (например, солнечная энергия, осадки или силы гравитации), довольно часто бывают асинхронными.

5. Зависимость между изменением во времени отдельных процессов и явлений в ПТК носит не менее сложный характер, чем сопряженность отдельных компонентов ПТК в пространстве. Например, динамика фитомассы зависит от целого ряда условий, и в частности от хода температуры и влажности, запаса минеральных веществ в почве, жизненного цикла отдельных растений и т.д. Из-за этого крайне трудно моделировать динамику отдельных процессов, так как сопряженный анализ их изменения во времени при более трех определяющих переменных – практически не решаемая задача. В этом видимо, и кроется одна из причин многих неудачных попыток математического моделирования ПТК и их динамики.

Больше о географии:

Рождаемость и смертность, тенденции их изменения в России
Демографическая ситуация в России характеризуется сложными и не однозначными процессами в развитии населения. По числу жителей РФ занимает седьмое место в мире после Китая, Индии, США, Индонезии Бразилии и Пакистана. К началу XXI века Россия подошла в состоянии устойчивого процесса депопуляции, им ...

География нефтяной промышленности
В 1992 г. до начала процесса приватизации около 95% российской нефти добывалось в двух нефтеносных регионах. На долю Западной Сибири приходилось около 70% и Волго-Уральского региона - примерно 25%. Тимано-Печерская провинция, Северный Кавказ, Сахалин и Калининградская область в совокупности обеспе ...

Вращение Земли вокруг Солнца
Путь движения Земли вокруг Солнца (а также и у других планет) называется орбитой, она имеет елипсовидную форму. Перигелий — наименьшее расстояние орбиты от Солнца (147 | 106 км). Апогелий — наибольшее расстояние орбиты от Солнца (152 106 км). Чем дальше от Солнца находится Земля, тем более малой ...