Анализ статистических характеристик сезонных осадков на станциях запада и востока Казахстана в теплый период года



Работа посвящена сравнительному анализу осадков Западного и Восточного Казахстана в теплые сезоны года. Исходным материалом служили данные с сайта архивов прогноза погоды — (ООО) «Расписание Погоды», Санкт-Петербург, Россия http: //www.rp5.ru за период 2005–2014 гг., данные из «Справочника по климату Казахстана» за 2004 г. и данные о месячных суммах осадков за 1970–2004 гг. по шести станциям (Аягуз, Семей, Усть — Каменогорск, Атырау, Актобе, Уральск), равномерно расположенным по территории Восточного и Западного Казахстана 1,2.

Были рассчитаны средние сезонные суммы осадков по синоптическим сезонам: весны — по средним месячным суммам осадков марта-апреля, первой половины лета — по средним месячным суммам мая-июня, второй половины лета — по средним месячным суммам июля-августа. Был построен и проанализирован график годового хода средних многолетних месячных сумм осадков на станциях Восточного и Западного Казахстана, проанализированы средние и характеристики изменчивости (среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации) средних сезонных сумм осадков, а также характеристики нормальности распределения сезонных осадков (коэффициенты асимметрии и эксцесса) и построены гистограммы распределения этих метеорологических величин.

Ключевые слова: сезонная сумма осадков, станция, теплый период, Аягуз, Уральск, половина, коэффициент корреляции, осадок, квадратическое отклонение, месячная сумма осадков, станция Атырау.

Актуальностью данной работы является то, что атмосферные осадки, выпадающие в виде дождя и снега, являются основными источниками увлажнения суши. Осадки обеспечивают возможность развития на суше всех важнейших природных процессов и существования на ней жизни; играют определяющую роль в водном балансе на данной территории и в сельском хозяйстве, которое дает людям продукты питания. Среднее многолетнее, месячные суммы, сезонное, годовое количество осадков, их распределение по земной поверхности, годовой и суточный ход, повторяемость, интенсивность являются определяющими характеристиками климата, имеющими существенное значение для многих других отраслей народного хозяйства. Изучение осадков составляет важную область научных исследований, имеющую не только теоретическое, но и практическое значение, особенно в свете изменений климата. Атмосферные осадки, выпавшие на земную поверхность, являются важнейшим метеорологическим элементом, обеспечивающим возможность развития на земле большинства природных процессов. [3,4].

Для использования в физико-статистических схемах прогноза данные для большинства станций следует подвергнуть нормализации, а при использовании осредненных по площади данных или при осреднении данных нужно принимать во внимание разный режим осадков.

Изменчивость осадков можно рассматривать в двух аспектах:

1. По суммам осадков: суммарное количество осадков (за сутки, месяц, сезон, год и т. п.) распределено в пространстве крайне неоднородно, существенно зависит от сезона и резко меняется от года к году.
2. По их интенсивности: от дня ко дню в период выпадения осадков интенсивность их может меняться очень сильно — от очень слабых, сумма которых, однако, может быть довольно велика, до очень сильных, опасных для посевов, дорог, мостов и т. д.

В работе был проанализирован годовой ход месячных сумм осадков по данным «Справочника по климату Казахстана» для трех станций Восточного Казахстана: Семея, Усть-Каменогорска, Аягуза, и для трех станций Западного Казахстана: Актобе, Атырау, Уральск, который представлен на рисунке 2.

Рис. 1. Годовой ход средних многолетних месячных сумм осадков на станциях Восточного и Западного Казахстана

В соответствии с рисунком 2 следует, что годовой ход осадков на станциях Восточного и Западного Казахстана довольно разнообразен. Основной максимум на всех станциях отмечается летом.

Годовое количество осадков на станциях Восточного Казахстана в среднем больше, чем на станциях Западного Казахстана. Оно находится в пределах от 337 мм на станции Аягуз до 559 мм на станции Усть-Каменогорск. На западе же оно колеблется от 108 мм на станции Атырау до 243 мм на станции Уральск. Это объясняется орографическими и циркуляционными факторами запада и востока Казахстана. Наибольший вклад в годовые осадки вносят осадки теплого периода.

Годовой ход месячных сумм осадков на станциях Западного Казахстана несколько отличен от годового хода на восточных: на востоке он имеет два максимума: первый главный — во второй половине лета (в июле, иногда в августе). Второй второстепенный максимум — в предзимье (в ноябре). На станции Усть-Каменогорск так же, как и на станции Семей, замечено преобладание летних осадков с максимумом во второй половине лета (в июле 67 мм, 59 мм). Также отмечался второй максимум осенью на станции Усть-Каменогорск, причем осенних осадков наблюдалось больше, чем весенних (в ноябре — 56 мм). Минимум был отмечен также зимой, в январе и в феврале, и составил 32 мм. Годовой ход средних многолетних месячных сумм осадков на станциях Семей и Аягуз такой же, как и на станции, Усть-Каменогорск: с максимумом летом (59 мм — в июле в Семее; 42 мм — в июле в Аягузе). Минимум наблюдался в Семее зимой (в январе — 17 мм) и в Аягузе осенью (в сентябре — 17 мм). Годовой ход средних многолетних месячных сумм осадков на станции Аягуз такой же, как и на станции, Усть-Каменогорск: с максимумом летом (42 мм — в июле). Минимум наблюдался в Аягузе осенью (в сентябре — 17 мм).

При продвижении на восток республики к горным хребтам осадки за счет влияния орографии и местных условий могут резко возрастать. В горных районах осадков намного больше, чем в степных районах или на равнинах. Поэтому можно с уверенностью утверждать, что наибольшее количество осадков на востоке Казахстана выпадает в горных и предгорных районах. Соответственно чем ближе станция к горам, тем больше осадков. Также немаловажную роль играет высота над уровнем моря. Чем выше станция, тем больше должно быть осадков.

На западе при рассмотрении средних месячных сумм осадков на станции Уральск можно выделить два максимума — летом и осенью (в июле — 44 мм и в октябре — 40 мм) и минимум зимой (в феврале — 23 мм). На станции Актобе главный максимум наблюдался осенью — в октябре (35 мм). На станции Актобе отмечается наиболее плавный ход месячных сумм осадков весной, первой половине лета (с апреля по июль наблюдается практически одинаковое распределение средних месячных сумм осадков — их значение составляет 34 мм). Глубокий минимум наблюдался в сентябре и в феврале, он составил 24 мм. Анализ годового хода средних месячных сумм осадков на станции Атырау показал, что здесь преобладание осадков в первой половине лета, с максимумом в июне (19 мм). Второй максимум наблюдался в предзимье в ноябре (17мм). Минимум наблюдался зимой и весной (с января по апрель — 12–13 мм) и второй минимум наблюдался осенью (в сентябре — 13 мм и в октябре — 14 мм).

Распределение осадков связано с местными особенностями подстилающей поверхности и циркуляцией. Механизмы влияния водоемов на осадки в умеренных широтах теоретически заключается в следующем. В начале теплого периода суша прибрежной территории прогревается быстро, а вода в прилегающем водоеме — медленно. Поэтому водные поверхности отрицательно влияют на развитие процессов облакообразования, повышая устойчивость проходящих над ними воздушных масс, стимулируют развитие в них нисходящих движений, т. е. процессы диссипации облачности.

Определенное отрицательное влияние на образование осадков оказывает и слабое по сравнению с сушей развитие турбулентности над водой, обусловленное малой шероховатостью водной поверхности. По этим причинам станция Атырау характеризуется наименьшим количеством осадков в теплое полугодие.

В работе были рассчитаны статистические характеристики сезонных сумм осадков: средние значения месячных сумм осадков (), среднее квадратическое отклонение (Sr), коэффициенты вариации (Cv), по ряду наблюдений с 1970 по 2015 год для весны, первой половины лета и во второй половины лета на станциях запада (Актобе, Атырау, Уральск) и востока (Усть-Каменогорск, Семей, Аягуз) республики.

Результаты расчетов для 6 станций приведены в таблице 1.

Таблица 1

Статистические характеристики сезонных сумм осадков на станциях востока изапада Казахстана втеплый период года (мм)

Станции	Статистические характеристики	Весна	Первая половина лета	Вторая половина лета	Суммы осадков за теплое полугодие
Аягуз	R̅	24,4	36,5	32,3	93
h=653м	SR	12,6	24,7	30,3
_	Cv	0,5	0,7	0,9
Семей	R̅	22,7	36,5	43,8	103
h=195м	SR	13,7	21,7	27,0
_	Cv	0,6	0,6	0,6
Усть-Каменагорск	R̅	39,5	55,3	57,7	153
h=285 м	SR	20,6	28,3	34,6
_	Cv	0,5	0,5	0,6
Актобе	R̅	20,9	30,5	29,0	80
h=219м	SR	11,7	17,2	18,0
_	Cv	0,5	0,6	0,6
Атырау	R̅	13,2	17,8	15,4	46
h= -24м	SR	5,6	8,8	10,0
_	Cv	0,4	0,5	0,6
Уральск	R̅	21,1	28,6	33,1	83
h= 35м	SR	11,4	15,0	18,3
_	Cv	0,5	0,5	0,6

Расчеты были проведены для синоптических сезонов. Синоптический сезон — это сезон года, начало и конец которого определяются установлением и прекращением характерного для него режима синоптических процессов.

В соответствии с таблицей 1, значения средних сезонных сумм осадков в первой и во второй половине лета больше, чем весной. Значения суммы осадков за теплый период наибольшие на востоке на станции Усть-Каменогорск (153 мм), по сравнению со станциями Аягуз (93 мм) и Семей (103 мм). На востоке наибольшие значения месячных сумм осадков наблюдались на станции Усть-Каменогорск во второй половине лета (57,7 мм) и в первой половине лета (55,3 мм). Можно также выделить Семей во второй половине лета с преобладающим распределением количества осадков (43,8 мм). Наименьшее значение сезонных сумм осадков на станции Семей (22,7 мм) отмечается весной, (также можно выделить весной и станцию Аягуз — 24,4 мм). В первой половине лета распределение осадков равнозначно как в Семее, так и в Аягузе (36,5 мм), а во второй половине лета с наименьшим количеством осадков можно выделить станцию Аягуз (32,3 мм). Эти различия можно объяснить разным режимом осадков и орографических условий.

Значения средних сезонных сумм осадков на территории Западного Казахстана такие же, как на территории восточного Казахстана: в первой и во второй половине лета больше, чем весной. Значения суммы осадков в целом за теплый период наибольшие на западе на станции Уральск (83 мм), несколько меньше на станции Актобе (80 мм), по сравнению со станцией Атырау (46 мм). Весной наибольшее количество средних сезонных сумм осадков в Уральске (21,1 мм) и Актобе (20,9 мм). В первой половине лета можно выделить преобладающее количество осадков на станциях Актобе (30,5 мм) и Уральск (28,6 мм). Во второй половине лета наибольшее распределение средних сезонных сумм осадков характерно для станций Уральск (33,1 мм) и Актобе (29,0 мм). Наименьшее значение средних сезонных сумм осадков весной (13,2 мм), в первой половине лета (17,8 мм) и во второй половине лета (15,4 мм) наблюдается на станции Атырау.

На западе страны наблюдается уменьшение осадков с севера на юг, то есть на прибрежных станциях и близких к берегу (Атырау) количество осадков меньше за счет уменьшения шероховатости подстилающей поверхности.

Наряду со средним значением не менее важной характеристикой являются среднее квадратическое отклонение S_R метеорологической величины X, определяемое формулой:

,

(1.1.1)

где

X_i — фактическое значение метеорологической величины,

X̅ — ее среднее многолетнее значение,

n — число случаев.

Значения средних квадратических отклонений сезонных осадков в теплый период соответствует полугодовому ходу месячных сумм осадков, то есть при максимуме месячных сумм отмечается максимум средних квадратических отклонений, т. е. среднее квадратическое отклонение сезонных сумм осадков часто бывает прямо пропорционально среднему значению самих сезонных сумм осадков. Таким образом, наибольшие значения среднего квадратического отклонения характерны для первой и второй половины лета, а наименьшие — для весны.

Максимальная изменчивость (то есть максимальные значения среднего квадратического отклонения) характерна на востоке для станции Усть-Каменогорск во второй половине лета (34,6), наименьшая — весной для станций Аягуз (12,6) и для станции Семей (13,7). На западе максимальная изменчивость наблюдалась на станции Уральск и Актобе во второй половине лета (18,3 и 18,0), при этом в первой половине лета наибольшая изменчивость наблюдалась на станции Актобе (17,2), а наименьшая изменчивость была характерна для станции Атырау весной (5,6). Наименьшие значения изменчивости наблюдаются на станции Атырау полностью за весь расматриваемый теплый период.

Полугодовой ход в теплый период соответствует полугодовому ходу сезонных сумм осадков, то есть при максимуме сезонных сумм отмечается максимум средних квадратических отклонений, т. е. среднее квадратическое отклонение часто бывает прямо пропорционально среднему значению сезонных осадков. Таким образом, наибольшие значения среднего квадратического отклонения характерны для летнего периода, а наименьшие — для весны.

Также были вычислены коэффициенты вариации Cv, которые определяются отношением среднего квадратического отклонения к среднему многолетнему значению сезонных осадков и характеризуют, насколько рассеяние превышает норму:

CV= SR / R̅.

(1.1.2)

где

S_{R —} Среднее квадратическое отклонение,

R̅ — Среднее сезонное количество осадков

Различные признаки характеризуются различными коэффициентами вариации. Но в отношении одного и того же признака значение этого показателя Cv остается более или менее устойчивым и при симметричных распределениях обычно не превышает 50 %. При сильно асимметричных рядах распределения коэффициент вариации может достигать 100 % и даже выше. Варьирование считается слабым, если не превосходит 10 %, средним, когда Cv составляет 11–25 %, и значительным при Cv > 25 %. Коэффициент вариации может измеряться и в долях единицы.

На востоке значение Cv изменяется в пределах 0,5–0,9, на западе — в пределах 0,4–0,6. На станциях востока республики значения коэффициента вариации можно считать значительными, так как Cv > 25 %. На станциях запада республики значения коэффициента вариации также значительны, на станции Атырау весной он меньше, чем в первую и вторую половину лета (Cv = 40 %). Cv остается более или менее устойчивым и, несмотря на его высокое значение, рассеяние сезонных осадков нигде не превышает норму.

В среднем значения коэффициента вариации на востоке больше, чем на западе, так как средние многолетние месячные суммы осадков на востоке больше, чем на западе. Большие значения Cv наблюдались на станциях и в сезоны, где отмечалось низкое количество осадков, как на востоке, так и на западе страны. Таким образом, наибольшие значения коэффициентов вариации в большинстве случаев характерны для второй половины лета и частично для первой половины лета, а наименьшие — для весны.

Для статистического анализа часто бывает полезным знать закон распределения. Если закон распределения близок к нормальному, то для характеристики изменчивости достаточно знать дисперсию и среднее. Но в районах с недостаточным увлажнением распределения, как правило, далеки от нормального, и они, кроме этого, характеризуются высокими значениями коэффициента вариации.

Разработка многих физико-статистических методов прогноза метеорологических величин основана на предположении нормальности распределения рассмотренных метеорологических характеристик. По характеру распределения числа случаев исследуемой метеовеличины можно заметить нарушение нормальности распределения, основными характеристиками которого являются коэффициенты асимметрии As и эксцесса Ex [10].

Среди эмпирических распределений асимметрия и эксцесс, встречаются довольно часто. Заметить асимметрию и эксцесс можно по характеру распределения частот в классах вариационного ряда. Графически асимметрия выражается в виде скошенной вариационной кривой, вершина которой может находиться левее или правее центра распределения. В первом случае асимметрия называется правосторонней или положительной, а во втором — левосторонней или отрицательной.

Наряду с асимметричными данными встречаются островершинные и плосковершинные распределения. Островершинность кривой распределения вызывается чрезмерным накапливанием частот в центральных классах вариационного ряда, вследствие чего вершина вариационной кривой оказывается сильно поднятой вверх. В таких случаях говорят о положительном эксцессе распределения. Коэффициент асимметрии равен отношению третьего центрального момента к величине среднего квадратического отклонения, возведенного в третью степень. Оно определяется формулой:

,

(1.1.3)

Коэффициент эксцесса равен отношению четвертого центрального момента к величине среднего квадратического отклонения, возведенного в четвертую степень, и определяется формулой:

,

(1.1.4)

где

Xi- исследуемая метеорологическая величина,

X̅- ее среднее многолетнее значение,

n — число случаев,

Sx — среднее квадратическое отклонение метеовеличин.

При отсутствии эксцесса его величина равна нулю. В случае положительного эксцесса этот показатель приобретает положительный знак (+) и может иметь самую различную величину.

При плосковершинности и двугорбости вариационной кривой коэффициент Ех имеет отрицательный знак (-). Предельная величина отрицательного эксцесса равна минус двум.

Для анализа таблицы 2, необходимо принимать во внимание критические значения для коэффициента асимметрии As=0.66 и эксцесса Ex=0.85.

Таблица 2

Коэффициенты асимметрии иэксцесса средних сезонных сумм осадков весной, первой половине лета иво второй половине лета на востоке изападе Казахстана

Станции	Характеристики	Весна		Первая половина лета	Вторая половина лета
Аягуз	As		0,5	1,0	2,6
	Ex	-0,5		0,5	9,0
Семей	As	0,9		1,2	0,8
	Ex	0,5		2,1	0,1
Усть-Каменогорск	As	1,1		1,5	2,0
	Ex	0,9		2,9	6,3
Актобе	As	1,0		0,9	1,2
	Ex	4,3		4,2	4,8
Атырау	As	0,8		2,0	1,8
	Ex	4,0		9,9	6,4
Уральск	As	0,7		0,5	0,6
	Ex	2,8		2,5	3,0

В соответствии с табл. 2, на станции Аягуз коэффициент асимметрии As превышает критическое значение первой половине лета и во второй половине лета, коэффициент эксцесса Ex превышает критическую величину во второй половине лета. То есть во второй половине лета распределение отличается от нормального распределения. На станции Семей коэффициенты асимметрии As превышают критические значения во все сезоны и за год, а коэффициент эксцесса Ex превышает критические значения в первой половине лета. На станции Усть-Каменогорск коэффициенты асимметрии As и эксцесса Ex больше критического во все сезоны.

В соответствии с табл. 2, на станциях Западного Казахстана коэффициент асимметрии As и коэффициент эксцесса Ex превышает критическое значение во все сезоны. То есть во все сезоны теплого периода распределение отличается от нормального распределения.

Рассчитанные значения коэффициентов асимметрии и эксцесса были сопоставлены со значениями этих коэффициентов с применением таблиц, в которых указаны критические значения для различных уровней значимости а и объемов выборки n. Сравнивая критические значения с рассчитанными, можно сказать, что в большинстве случаев значения коэффициента асимметрии превышают критическое как на станциях востока, так и запада республики, т. е. значения коэффициента асимметрии значимы для 5 %-го уровня значимости.

Распределения средних сезонных сумм осадков в теплый период года отличаются от нормального; в большинстве случаев они имеют положительную асимметрию, т. е. осадки небольших градаций наблюдаются чаще. А значения коэффициента эксцесса изменяются от небольших отрицательных до больших положительных. Таким образом, осреднение месячных и, видимо, сезонных сумм осадков по площади может приблизить распределения к нормальному либо по асимметрии, либо по эксцессу, либо по обеим характеристикам сразу.

В целом значения коэффициента асимметрии средних сезонных осадков на западе больше, чем на востоке. В большинстве случаев они большие и положительные. Следовательно, как на востоке, так и на западе страны, распределение средних сезонных сумм осадков по асимметрии отлично от нормального, т. е. превышают критические значения.

Коэффициент эксцесса более чем в половине случаев превышает критические значения как на восточных, так и на западных станциях, что также указывает на отличие распределений от нормального во все рассматриваемые сезоны. Отрицательный коэффициент эксцесса во всех случаях на всех станции Аягуз незначительный и не превышает — 1.

Наибольшие значения коэффициентов As и Es на востоке и западе Казахстана были отмечены во второй половине лета: на станции Аягуз (соответственно 2,6 и 9,0) на востоке, и на станции Атырау на западе (1,8 и 6,4). Таким образом, распределение средних сезонных сумм осадков отличается от нормального по асимметрии в большинстве случаев и по эксцессу более чем в половине всех случаев на всех станциях запада и востока страны, что подтверждают гистограммы распределения средних сезонных сумм осадков. Наименьшее количество осадков за сезоны теплого периода года с наибольшей изменчивостью характерно для Западного Казахстана.

Анализируя вышесказанное, можно сделать следующие выводы:

1) среднеквадратические отклонения в теплый период имеют такой же полугодовой ход, как и средние многолетние;

2) значения коэффициентов вариации на востоке меньше, чем на западе, но как и на восточных, так и на западных, станциях они большие;

3) распределения сезонных сумм осадков в теплый период года отличаются от нормального; в большинстве случаев они имеют положительную асимметрию, а значения коэффициента эксцесса изменяются от небольших отрицательных до больших положительных.

В работе были проанализированы тенденции изменения сезонных осадков весной, первой половине лета и во второй половине лета за теплый период на станциях Восточного и Западного Казахстана с помощью аппроксимации временного хода линейными трендами и полиномиальными трендами 6-го порядка. Указан графический анализ станций Семей и Уральск. Так как коэффициент корреляции и корреляции полиномиального тренда является значимыми во всем теплом периоде.

На рисунке 2 показан временной ход среднего сезонного количества осадков для станции Семей весной.

Максимум осадков (60,7 мм) отмечается в 2015 году, а минимум (1,7 мм) в 1988 году.

Коэффициент линейного тренда имеет положительное значение. Количество осадков растет на 5,2 мм за каждые 10 лет. Коэффициент корреляции (R=0.50) является значимым для 5 % уровня значимости, он больше чем критическое значение (0.30). Коэффициент корреляции полиномиального тренда также считается значимым.

Рис. 2. Временной ход среднего сезонного количества осадков весной на станции Семей за 1970–2015 гг.

На рисунке 3 приведен временной ход среднего сезонного количества осадков для станции Семей в первой половине лета: максимум осадков — 113,1 мм отмечается в 2007 году, а минимум — 4,0 мм в 1991 году.

Коэффициент линейного тренда имеет положительное значение. Количество осадков возрастает на 7,8 мм за каждые 10 лет. Коэффициент корреляции (0.47) значим для 5 %-ного уровня значимости. Он больше критического (0.30). Следовательно, тренд в первой половине лета является значимым. Коэффициент корреляции полиномиального тренда также считается значимым.

Рис. 3. Временной ход среднего сезонного количества осадков в первой половине лета на станции Семей за 1970- 2015 гг.

На рисунке 4 проанализирован временной ход среднего сезонного количества осадков для станции Семей во второй половине лета: максимум осадков (112,8 мм) отмечался в 2013 году, а минимум (2,2 мм)- в 2000 году.

Коэффициент линейного тренда имеет положительное значение. Количество осадков возрастает на 11 мм каждые 10 лет и является значимым. Коэффициент корреляции (0,51) является значимым. Коэффициент корреляции полиномиального тренда также считается значимым.

Рис. 4. Временной ход среднего сезонного количества осадков второй половине лета на станции Семей за 1970–2015 гг.

На рисунке 5 показан временной ход среднего сезонного количества осадков для станции Уральск весной: максимум осадков — 100,6 мм отмечается в 2011 году, а минимум — 1,6 мм в 1986 году.

Коэффициент линейного тренда имеет положительное значение. Количество возрастает на 9,5 мм каждые 10 лет. Коэффициент корреляции является значимым для 5 %-ного уровня значимости (0.59). Коэффициент корреляции полиномиального тренда считается также значимым.

Рис. 5. Временной ход среднего сезонного количества осадков весной на станции Уральск за 1971–2015 гг.

На рисунке 6 показан временной ход среднего сезонного количества осадков для станции Уральск в первой половине лета: максимум осадков (107,5 мм) отмечался в 2011 году, а минимум (1,1 мм) — в 1984 году.

Коэффициент линейного тренда имеет положительное значение. Количество осадков возрастает на 7,8 мм каждые 10 лет, коэффициент корреляции значителен (R=0.47) и тренд является значимым. Коэффициент корреляции полиномиального тренда считается значимым.

Рис. 6. Временной ход среднего сезонного количества осадков в первой половине лета на станции Уральск за 1970–2015 гг.

На рисунке 7 показан временной ход среднего сезонного количества осадков для станции Уральск во второй половине лета: максимум осадков — 100,6 мм отмечался в 2007 году, а минимум — 2,0 мм в 1972 году.

Коэффициент линейного тренда имеет положительное значение. Количество осадков возрастает на 5,7 мм каждые 10 лет. Коэффициент корреляции значителен (R=0.35), и тренд значим для 5 %-ного уровня значимости. Коэффициент корреляции полиномиального тренда считается также значимым.

Рис.7. Временной ход среднего сезонного количества осадков во второй половине лета на станции Уральск за 1970–2015 гг.

В результате проделанного анализа были получены следующие выводы:

1. Годовое количество осадков на станциях Восточного Казахстана в среднем больше, чем на станциях Западного Казахстана. Оно находится в пределах от 337 мм на станции Аягуз до 559 мм на станции Усть-Каменогорск. На западе же оно колеблется от 108 мм на станции Атырау до 243 мм на станции Уральск. Это объясняется орографическими и циркуляционными факторами запада и востока Казахстана. Наибольший вклад в годовые осадки вносят осадки теплого периода.
2. Годовой ход месячных сумм осадков на западных станциях несколько отличен от годового хода на восточных: на востоке он имеет два максимума: первый главный — во второй половине лета (в июле, иногда в августе). Второй второстепенный максимум — в предзимье (в ноябре). При продвижении на восток республики к горным хребтам осадки за счет влияния орографии и местных условий могут резко возрастать. В горных районах осадков намного больше, чем в степных районах или на равнинах. Поэтому можно с уверенностью утверждать, что наибольшее количество осадков на востоке Казахстана выпадает в горных и предгорных районах. Соответственно чем ближе станция к горам, тем больше осадков. Также немаловажную роль играет высота над уровнем моря.
3. Осенью, в первой и второй половине лета осадков наблюдалось больше, чем весной, как на востоке, так и на западе Казахстана.
4. Значения средних квадратических отклонений сезонных осадков в теплый период соответствует полугодовому ходу месячных сумм осадков, то есть при максимуме месячных сумм отмечается максимум средних квадратических отклонений, т. е. среднее квадратическое отклонение сезонных сумм осадков часто бывает прямо пропорционально среднему значению самих сезонных сумм осадков. Таким образом, наибольшие значения среднего квадратического отклонения характерны для первой и второй половины лета, а наименьшие — для весны.
5. Максимальная изменчивость (то есть максимальные значения среднего квадратического отклонения) характерна на востоке для станции Усть-Каменогорск во второй половине лета (34,6), наименьшая — весной для станций Аягуз (12,6) и для станции Семей (13,7). На западе максимальная изменчивость наблюдалась на станции Уральск и Актобе во второй половине лета (18,3 и 18,0), при этом в первой половине лета наибольшая изменчивость наблюдалась на станции Актобе (17,2), а наименьшая изменчивость была характерна для станции Атырау весной (5,6). Наименьшие значения изменчивости наблюдаются на станции Атырау полностью за весь расматриваемый теплый период.
6. На востоке значения коэффициентов вариации изменяются в пределах 0,5–0,9, на западе — в пределах 0,4–0,6. То есть значения коэффициента вариации довольно велики. На станциях и востока, и запада республики значения коэффициента вариации сезонных осадков можно считать значительными, так как коэффициент вариации Cv > 25 %.
7. Распределения средних сезонных сумм осадков в теплый период года отличаются от нормального; в большинстве случаев они имеют положительную асимметрию, т. е. осадки небольших градаций наблюдаются чаще. А значения коэффициента эксцесса изменяются от небольших отрицательных до больших положительных. Таким образом, осреднение месячных и, видимо, сезонных сумм осадков по площади может приблизить распределения к нормальному либо по асимметрии, либо по эксцессу, либо по обеим характеристикам сразу.
8. В целом значения коэффициента асимметрии средних сезонных осадков на востоке больше, чем на западе. В большинстве случаев они большие и положительные. Следовательно, как на востоке, так и на западе страны, распределение средних сезонных сумм осадков по асимметрии отлично от нормального, т. е. превышают критические значения.
9. Коэффициент эксцесса более чем в половине случаев превышает критические значения как на восточных, так и на западных станциях, что также указывает на отличие распределений от нормального во все рассматриваемые сезоны. Отрицательный коэффициент эксцесса во всех случаях на всех станциях запада и востока незначительный и не превышает — 1.
10. Наибольшие значения коэффициентов As и Es на востоке и западе Казахстана были отмечены во второй половине лета: на станции Аягуз (соответственно 2,6 и 9,0) на востоке, и на станции Атырау на западе (1,8 и 6,4). Таким образом, распределение средних сезонных сумм осадков отличается от нормального по асимметрии в большинстве случаев и по эксцессу более чем в половине всех случаев на всех станциях запада и востока страны, что подтверждают гистограммы распределения средних сезонных сумм осадков. Наименьшее количество осадков за сезоны теплого периода года с наибольшей изменчивостью характерно для Западного Казахстана.
11. Тенденции изменения сезонного количества осадков весной, первой половине лета, во второй половине лета за теплый период следующая:

a) На востоке Казахстана на станции Семей во всем теплом периоде коэффициент корреляции значителен и тренд значим для 5 %-ного уровня значимости. На станциях Усть-Каменогорск коэффициент корреляции значителен и тренд значимый весной и во второй половине лета. На станции Аягуз коэффициент корреляции значителен и тренд значимый весной и в первой половине лета.

b) На западе Казахстана на станции Актобе коэффициент корреляции значителен и тренд значим для 5 %-ного уровня значимости только весной. На станциях Атырау коэффициент корреляции значителен и тренд значимый в первой половине лета. На станции Уральск во всем теплом периоде коэффициент корреляции значителен и тренд значим для 5 %-ного уровня значимости.

Литература:

1. Сайт архивов прогноза погоды-(ООО) «Расписание Погоды», Санкт-Петербург, Россия http: //www.rp5.ru
2. Справочник по климату Казахстана. — Алматы: Наука, — 2004. — В. 1.
3. В. Г. Дейчева. Аэросиноптические условия выпадения осадков на территории Казахстана. // Труды Гидрометцентра СССР. — 1970. — вып. 6.
4. Боголюбова Е., Куанышова С. Статистическая структура и тенденции изменения сезонных осадков на востоке Казахстана в 1970–2015гг. — Вестник КазНУ,№ 2 (45), 2017г.С.51–61.