متوسط ​​شدة تفريغات البرق على الأرض. تقرير "العوامل الخطرة لتصريفات البرق"

المشرف العلمي البروفيسور المشارك Tudriy V.D. ________
قازان 2007
محتوى

مقدمة
1. نشاط العواصف الرعدية
1.1. خصائص العواصف الرعدية
1.2. العواصف الرعدية وتأثيرها على الإنسان والاقتصاد الوطني
1.3. العواصف الرعدية والنشاط الشمسي
2. طرق الحصول على البيانات المصدرية ومعالجتها
2.1. الحصول على المواد الأولية
2.2. الخصائص الإحصائية الأساسية
2.3. الخصائص الإحصائية لمؤشرات نشاط العواصف الرعدية
2.4. توزيع الخصائص الإحصائية الأساسية
2.5. تحليل الاتجاه
2.6. اعتماد الانحدار لعدد أيام العواصف الرعدية على أرقام الذئب
خاتمة
الأدب
التطبيقات
مقدمة

يرتبط التطور النموذجي للسحب الركامية وهطول الأمطار منها بمظاهر قوية لكهرباء الغلاف الجوي، أي مع التصريفات الكهربائية المتعددة في السحب أو بين السحب والأرض. تسمى هذه التفريغات الشرارة بالبرق، والأصوات المصاحبة لها تسمى الرعد. العملية برمتها، والتي غالبا ما تكون مصحوبة بزيادة قصيرة المدى في الرياح - العواصف، تسمى عاصفة رعدية.
العواصف الرعدية تلحق أضرارا كبيرة بالاقتصاد الوطني. يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لأبحاثهم. على سبيل المثال، في الاتجاهات الرئيسية للتنمية الاقتصادية والاجتماعية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية للفترة 1986-1990. وتم تصور الأحداث الكبرى للفترة حتى عام 2000. ومن بينها، اكتسب البحث في الظواهر الجوية الخطيرة على الاقتصاد الوطني وتحسين أساليب التنبؤ بها، بما في ذلك العواصف الرعدية والأمطار الغزيرة المرتبطة بها والبرد والعواصف، أهمية خاصة. في الوقت الحاضر، يتم إيلاء الكثير من الاهتمام أيضًا للمشاكل المرتبطة بنشاط العواصف الرعدية والحماية من الصواعق.
شارك العديد من العلماء من دولنا والدول الأجنبية في نشاط العواصف الرعدية. منذ أكثر من 200 عام، أسس ب. فرانكلين الطبيعة الكهربائية للعواصف الرعدية؛ قدم لومونوسوف النظرية الأولى للعمليات الكهربائية في العواصف الرعدية. وعلى الرغم من ذلك، لا توجد حتى الآن نظرية عامة مرضية للعواصف الرعدية.
وقع الاختيار على هذا الموضوع ليس بالصدفة. في الآونة الأخيرة، تزايد الاهتمام بنشاط العواصف الرعدية، وذلك بسبب عوامل عديدة. من بينها: دراسة أكثر تعمقًا لفيزياء العواصف الرعدية، وتحسين توقعات العواصف الرعدية وطرق الحماية من الصواعق، وما إلى ذلك.
الغرض من هذا المقرر الدراسي هو دراسة السمات الزمنية للتوزيع والاعتماد على الانحدار لنشاط العواصف الرعدية بأعداد الذئب في فترات مختلفة وفي مناطق مختلفة من منطقة بريدكامي.
أهداف المقرر الدراسي
1. إنشاء بنك بيانات على الوسائط التقنية لعدد الأيام التي شهدت عاصفة رعدية مع تقدير لمدة عشرة أيام، باعتبارها الخصائص الرئيسية لنشاط العواصف الرعدية، وأرقام الذئب، باعتبارها السمة الرئيسية للنشاط الشمسي.
2. احسب الخصائص الإحصائية الرئيسية لنظام العواصف الرعدية.
3. أوجد معادلة الاتجاه في عدد أيام العواصف الرعدية.
4. أوجد معادلة الانحدار لعدد أيام العواصف الرعدية في أرقام بريدكامي وولف.
الفصل 1. نشاط العواصف الرعدية
1.1 خصائص العواصف الرعدية

الخصائص الرئيسية للعواصف الرعدية هي: عدد أيام العواصف الرعدية وتكرار العواصف الرعدية.
العواصف الرعدية شائعة بشكل خاص على الأرض في خطوط العرض الاستوائية. هناك مناطق يوجد فيها عواصف رعدية لمدة 100-150 يومًا أو أكثر سنويًا. يوجد عدد أقل بكثير من العواصف الرعدية في المحيطات في المناطق الاستوائية، حوالي 10-30 يومًا في السنة. تصاحب الأعاصير المدارية دائمًا عواصف رعدية شديدة، ولكن نادرًا ما يتم ملاحظة الاضطرابات نفسها.
في خطوط العرض شبه الاستوائية، حيث يسود الضغط العالي، تكون العواصف الرعدية أقل بكثير: فوق الأرض هناك 20-50 يومًا مع عواصف رعدية سنويًا، فوق البحر 5-20 يومًا. في خطوط العرض المعتدلة هناك 10-30 يومًا مع عواصف رعدية فوق الأرض و5-10 أيام فوق البحر. في خطوط العرض القطبية، تعتبر العواصف الرعدية ظاهرة معزولة.
يرتبط انخفاض عدد العواصف الرعدية من خطوط العرض المنخفضة إلى خطوط العرض العليا بانخفاض المحتوى المائي للسحب مع خطوط العرض بسبب انخفاض درجة الحرارة.
في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية، غالبًا ما تُلاحظ العواصف الرعدية خلال موسم الأمطار. في خطوط العرض المعتدلة فوق الأرض، يحدث أكبر تكرار للعواصف الرعدية في الصيف، عندما يتطور الحمل الحراري في الكتل الهوائية المحلية بقوة. في فصل الشتاء، تكون العواصف الرعدية في خطوط العرض المعتدلة نادرة جدًا. ولكن فوق المحيط، فإن العواصف الرعدية التي تنشأ في كتل الهواء البارد التي يتم تسخينها من الأسفل بواسطة الماء الدافئ، لها الحد الأقصى لتكرار حدوثها في فصل الشتاء. في أقصى غرب أوروبا (الجزر البريطانية، ساحل النرويج) تكون العواصف الرعدية الشتوية شائعة أيضًا.
تشير التقديرات إلى أن هناك 1800 عاصفة رعدية تحدث في وقت واحد على الكرة الأرضية وحوالي 100 ضربة برق كل ثانية. تُلاحظ العواصف الرعدية في الجبال أكثر من السهول.
1.2 العواصف الرعدية وتأثيرها على الإنسان والاقتصاد الوطني

العاصفة الرعدية هي إحدى تلك الظواهر الطبيعية التي يلاحظها الشخص الأكثر غفلة. وآثاره الخطيرة معروفة على نطاق واسع. لا يُعرف سوى القليل عن آثاره المفيدة، على الرغم من أنها تلعب دورًا مهمًا. في الوقت الحالي، يبدو أن مشكلة التنبؤ بالعواصف الرعدية وما يرتبط بها من ظواهر الحمل الحراري الخطيرة هي الأكثر إلحاحًا والأكثر صعوبة في مجال الأرصاد الجوية. تكمن الصعوبات الرئيسية في حلها في خصوصية توزيع العواصف الرعدية وتعقيد العلاقة بين العواصف الرعدية والعوامل العديدة التي تؤثر على تكوينها. يرتبط تطور العواصف الرعدية بتطور الحمل الحراري، وهو متغير جدًا في الزمان والمكان. يعد التنبؤ بالعواصف الرعدية أمرًا معقدًا أيضًا لأنه، بالإضافة إلى التنبؤ بالوضع السينوبتيكي، من الضروري التنبؤ بطبقية الهواء ورطوبته على الارتفاعات، وسمك طبقة السحابة، والسرعة القصوى للتيار الصاعد. من الضروري معرفة كيف يتغير نشاط العواصف الرعدية نتيجة للنشاط البشري. تأثير العاصفة الرعدية على البشر والحيوانات والأنشطة المختلفة؛ القضايا المتعلقة بالحماية من الصواعق لها أيضًا صلة بالأرصاد الجوية.
إن فهم طبيعة العواصف الرعدية أمر مهم ليس فقط لأخصائيي الأرصاد الجوية. إن دراسة العمليات الكهربائية بمثل هذه الأحجام الضخمة مقارنة بحجم المختبرات تجعل من الممكن وضع قوانين فيزيائية أكثر عمومية لطبيعة التصريفات والتصريفات ذات الجهد العالي في سحب الهباء الجوي. لا يمكن الكشف عن سر البرق الكروي إلا من خلال فهم العمليات التي تحدث أثناء العواصف الرعدية.
بناءً على مصدرها، تنقسم العواصف الرعدية إلى كتلة داخلية وأمامية.
تُلاحظ العواصف الرعدية الداخلية في نوعين: في كتل الهواء البارد التي تتحرك إلى سطح الأرض الدافئة، وفوق الأراضي الساخنة في الصيف (العواصف الرعدية المحلية أو الحرارية). في كلتا الحالتين، يرتبط حدوث عاصفة رعدية بالتطور القوي لسحب الحمل الحراري، وبالتالي، مع عدم استقرار قوي في التقسيم الطبقي للغلاف الجوي ومع حركات هوائية عمودية قوية.
ترتبط العواصف الرعدية الأمامية في المقام الأول بالجبهات الباردة، حيث يضطر الهواء الدافئ إلى الأعلى عن طريق تقدم الهواء البارد. في الصيف، غالبًا ما ترتبط على الأرض بالجبهات الدافئة. يمكن للهواء الدافئ القاري الذي يرتفع فوق سطح الجبهة الدافئة في الصيف أن يكون طبقيًا غير مستقر للغاية، لذلك يمكن أن يحدث حمل حراري قوي على سطح الجبهة.
من المعروف أن أفعال البرق التالية: الحرارية والميكانيكية والكيميائية والكهربائية.
تصل درجة حرارة البرق من 8000 إلى 33000 درجة مئوية، لذلك فإن له تأثير حراري كبير على البيئة. ففي الولايات المتحدة الأمريكية وحدها، على سبيل المثال، يتسبب البرق في حوالي 10000 حريق غابات كل عام. ومع ذلك، في بعض الحالات تكون هذه الحرائق مفيدة. على سبيل المثال، في كاليفورنيا، أدت الحرائق المتكررة إلى تطهير الغابات من النمو لفترة طويلة: كانت ضئيلة وغير ضارة بالأشجار.
سبب حدوث القوى الميكانيكية أثناء ضربة البرق هو الزيادة الحادة في درجة الحرارة وضغط الغازات والأبخرة التي تنشأ عند النقطة التي يمر فيها تيار البرق. لذلك، على سبيل المثال، عندما يضرب البرق شجرة، تتحول عصارة الشجرة، بعد مرور التيار عبرها، إلى حالة غازية. علاوة على ذلك، فإن هذا التحول متفجر بطبيعته، ونتيجة لذلك ينقسم جذع الشجرة.
التأثير الكيميائي للبرق صغير ويعود إلى التحليل الكهربائي للعناصر الكيميائية.
إن أخطر عمل على الكائنات الحية هو العمل الكهربائي، لأنه نتيجة لهذا الإجراء يمكن أن تؤدي ضربة البرق إلى وفاة كائن حي. عندما يضرب البرق المباني أو المعدات غير المحمية أو سيئة الحماية، فإنه يؤدي إلى وفاة الأشخاص أو الحيوانات نتيجة خلق جهد كهربائي عالي في الأجسام الفردية، ولهذا لا يحتاج الشخص أو الحيوان إلا إلى لمسها أو التواجد بالقرب منها. يضرب البرق الإنسان حتى أثناء العواصف الرعدية الصغيرة، وعادة ما تكون كل ضربة مباشرة قاتلة بالنسبة له. بعد ضربة صاعقة غير مباشرة، لا يموت الشخص عادة، ولكن حتى في هذه الحالة، تكون المساعدة في الوقت المناسب ضرورية لإنقاذ حياته.
حرائق الغابات، وخطوط الكهرباء والاتصالات التالفة، والطائرات والمركبات الفضائية المتضررة، وحرق مرافق تخزين النفط، والمحاصيل الزراعية التي دمرتها الرياح، والأسقف التي تمزقها الرياح العاتية، ومقتل الأشخاص والحيوانات بسبب ضربات البرق - هذه ليست قائمة كاملة من العواقب المرتبطة مع حالة عاصفة رعدية.
تقدر الأضرار التي سببها البرق خلال عام واحد فقط في جميع أنحاء العالم بملايين الدولارات. في هذا الصدد، يتم تطوير طرق جديدة أكثر تقدما للحماية من الصواعق وتنبؤات أكثر دقة للعواصف الرعدية، الأمر الذي يؤدي بدوره إلى دراسة أكثر تعمقا لعمليات العواصف الرعدية.
1.3 العواصف الرعدية والنشاط الشمسي

لقد كان العلماء يدرسون الروابط بين الشمس والأرض لفترة طويلة. لقد توصلوا منطقيا إلى استنتاج مفاده أنه لا يكفي اعتبار الشمس مصدرا للطاقة المشعة فقط. الطاقة الشمسية هي المصدر الرئيسي لمعظم الظواهر الفيزيائية والكيميائية في الغلاف الجوي والغلاف المائي والطبقة السطحية من الغلاف الصخري. وبطبيعة الحال، تؤثر التقلبات الحادة في كمية هذه الطاقة على هذه الظواهر.
شارك عالم الفلك زيورخ ر. وولف (ر. وولف، 1816-1893) في تنظيم البيانات المتعلقة بالنشاط الشمسي. وقرر أنه، بالمتوسط ​​الحسابي، فإن فترة الحد الأقصى والحد الأدنى لعدد البقع الشمسية - الحد الأقصى والحد الأدنى للنشاط الشمسي - تساوي أحد عشر عامًا.
يحدث نمو عملية تكوين البقع من نقطة الحد الأدنى إلى الحد الأقصى في قفزات ذات ارتفاعات وهبوطات حادة وتحولات وانقطاعات. القفزات تنمو باستمرار وفي لحظة الحد الأقصى تصل إلى أعلى قيمها. ويبدو أن هذه القفزات في ظهور البقع الشمسية واختفاءها هي المسؤولة عن العديد من التأثيرات التي تتطور على الأرض.
إن الخاصية الأكثر دلالة على شدة النشاط الشمسي، والتي اقترحها رودولف وولف عام 1849، هي رقم وولف أو ما يسمى برقم زيورخ للبقع الشمسية. يتم حسابه بالصيغة W=k*(f+10g)، حيث f هو عدد البقع المرصودة على القرص الشمسي، وg هو عدد المجموعات المتكونة منها، وk هو معامل التطبيع المشتق لكل راصد وتلسكوب. لتتمكن من مشاركة القيم النسبية التي وجدتها بأرقام وولف. عند حساب f، يتم اعتبار كل نواة ("ظل") مفصولة عن النواة المجاورة بواسطة ظل ناقص، وكذلك كل مسام (بقعة صغيرة بدون ظل ناقص) بمثابة بقع. عند حساب g، تعتبر البقعة الفردية وحتى المسام الفردية مجموعة.
ومن هذه الصيغة يتضح أن مؤشر الذئب هو مؤشر مختصر يعطي صفة عامة لنشاط البقع الشمسية على الشمس. ولا يأخذ في الاعتبار بشكل مباشر الجانب النوعي للنشاط الشمسي، أي. قوة البقع وثباتها مع مرور الوقت.
رقم الذئب المطلق، أي. يتم تحديدها من قبل مراقب محدد من خلال مجموع منتج الرقم عشرة في إجمالي عدد مجموعات البقع الشمسية، مع احتساب كل بقعة شمسية على حدة كمجموعة، والعدد الإجمالي لكل من المجموعات المفردة ومجموعات البقع الشمسية. يتم تحديد رقم وولف النسبي عن طريق ضرب رقم وولف المطلق بعامل التطبيع، والذي يتم تحديده لكل راصد وتلسكوبه.
تم استعادتها من مصادر تاريخية، بدءًا من منتصف القرن السادس عشر، عندما بدأت حسابات عدد البقع الشمسية، وقد أتاحت المعلومات الحصول على أرقام الذئب المتوسطة لكل شهر سابق. وهذا ما جعل من الممكن تحديد خصائص دورات النشاط الشمسي منذ ذلك الوقت وحتى يومنا هذا.
النشاط الدوري للشمس له تأثير ملحوظ للغاية على عدد العواصف الرعدية وشدتها على ما يبدو. والأخيرة عبارة عن تفريغات كهربائية مرئية في الغلاف الجوي، وعادة ما تكون مصحوبة بالرعد. يتوافق البرق مع تفريغ شرارة الآلة الكهروستاتيكية. يرتبط تكوين عاصفة رعدية بتكثيف الماء. الأبخرة في الغلاف الجوي. يتم تبريد الكتل الهوائية الصاعدة بشكل ثابت، ويحدث هذا التبريد غالبًا عند درجة حرارة أقل من نقطة التشبع. لذلك، يمكن أن يحدث تكثيف البخار فجأة، وتتشكل القطرات، مما يؤدي إلى تكوين سحابة. من ناحية أخرى، لكي يحدث تكثيف البخار، من الضروري وجود نوى أو مراكز تكثيف في الغلاف الجوي، والتي يمكن أن تكون في المقام الأول جزيئات غبار.
رأينا أعلاه أن كمية الغبار الموجودة في الطبقات العليا من الهواء قد تتحدد جزئياً بدرجة شدة عملية تكوين البقع الشمسية على الشمس. بالإضافة إلى ذلك، خلال فترات مرور البقع الشمسية عبر القرص الشمسي، تزداد أيضًا كمية الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. يؤدي هذا الإشعاع إلى تأين الهواء، وتصبح الأيونات أيضًا نوى تكاثف.
ويلي ذلك عمليات كهربائية في قطرات الماء، والتي تكتسب شحنة كهربائية. أحد أسباب هذه الشحنات هو امتصاص أيونات الهواء الخفيف بواسطة قطرات الماء. ومع ذلك، فإن أهمية هذا الامتزاز ثانوية وغير مهمة للغاية. ولوحظ أيضًا أن القطرات الفردية تندمج في طائرة تحت تأثير مجال كهربائي قوي. وبالتالي، فإن التقلبات في شدة المجال والتغيير في علامته يمكن أن يكون لها تأثير معين على القطرات. ربما هذه هي الطريقة التي تتشكل بها القطرات المشحونة للغاية أثناء العاصفة الرعدية. يؤدي المجال الكهربائي القوي إلى شحن القطرات أيضًا بالكهرباء.
أثيرت مسألة تواتر العواصف الرعدية في الأدب الغربي في الثمانينيات من القرن الماضي. كرس العديد من الباحثين أعمالهم لتوضيح هذه المسألة، مثل زنجر، وكراسنر، وبيزولد، وريدر، وما إلى ذلك. وهكذا، أشار بيزولد إلى دورية العواصف الرعدية لمدة 11 يومًا، ثم من معالجة ظواهر العواصف الرعدية لجنوب ألمانيا في الفترة 1800-1887. . تلقى فترة 25.84 يوما. في عام 1900 وجد ريدر فترتين لتكرار العواصف الرعدية في ليديبيرج للفترة 1891-1894، وهما: 27.5 و33 يومًا. أولى هذه الفترات قريبة من فترة دوران الشمس حول محورها وتكاد تتزامن مع الفترة الاستوائية القمرية (27.3). وفي الوقت نفسه، جرت محاولات لمقارنة تواتر العواصف الرعدية مع عملية تكوين البقع الشمسية. اكتشف هيس فترة أحد عشر عامًا في عدد العواصف الرعدية لسويسرا.
في روسيا، حصل D. O. Svyatsky، بناءً على دراساته حول تواتر العواصف الرعدية، على جداول ورسوم بيانية، تظهر منها بوضوح فترات تكرار ما يسمى بموجات العواصف الرعدية لروسيا الأوروبية الشاسعة، الأولى - في 24 - 26، الثانية - خلال 26 - 28 يومًا، والارتباط بين ظاهرة العواصف الرعدية ونشاط البقع الشمسية. وتبين أن الفترات الناتجة كانت واقعية للغاية لدرجة أنه أصبح من الممكن جدولة مرور مثل هذه "موجات العواصف الرعدية" قبل عدة أشهر من الصيف. لا يصل الخطأ إلى أكثر من يوم أو يومين، وفي معظم الحالات يتم الحصول على تطابق كامل.
تُظهر معالجة ملاحظات نشاط العواصف الرعدية التي أجراها فاس في السنوات الأخيرة أنه بالنسبة لكامل أراضي الجزء الأوروبي من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، فإن فترات 26 و 13 (نصف الفترة) تحدث بشكل متكرر وسنويًا. الأول هو مرة أخرى قيمة قريبة جدًا من ثورة الشمس حول محورها. تم إجراء بحث حول اعتماد ظواهر العواصف الرعدية في موسكو على نشاط الشمس في السنوات الأخيرة بواسطة A. P. مويسيف، الذي لاحظ بعناية تكوين البقع الشمسية والعواصف الرعدية من عام 1915 إلى عام 1926، توصل إلى استنتاج مفاده أن عدد وشدة العواصف الرعدية في المتوسط، يتوافق بشكل مباشر مع مساحة البقع الشمسية التي تمر عبر خط الطول المركزي للشمس. أصبحت العواصف الرعدية أكثر تواتراً وكثافة مع زيادة عدد البقع الشمسية ووصلت إلى أقصى حد لها بعد مرور مجموعات كبيرة من البقع الشمسية عبر منتصف قرص الشمس. وبالتالي، فإن المسار طويل المدى لمنحنى تردد العواصف الرعدية ومسار منحنى عدد البقع الشمسية يتطابقان جيدًا. ثم قام مويسيف بالتحقق من حقيقة أخرى مثيرة للاهتمام، وهي التوزيع اليومي للعواصف الرعدية حسب الساعة. يحدث الحد الأقصى اليومي الأول في الساعة 12 - 13 ظهرًا بالتوقيت المحلي. ثم من 14-15 هناك انخفاض طفيف، في 15-16 ساعة يحدث الحد الأقصى الرئيسي، ثم يتناقص المنحنى. في جميع الاحتمالات، ترتبط هذه الظواهر بكل من الإشعاع المباشر من الشمس وتأين الهواء والتغيرات في درجات الحرارة. يتضح من بحث مويسيف أنه في لحظات الحد الأقصى للنشاط الشمسي، وكذلك بالقرب من لحظة الحد الأدنى، يكون نشاط العواصف الرعدية أكثر كثافة، وفي لحظات الحد الأقصى يكون أكثر وضوحًا. وهذا يتناقض إلى حد ما مع الموقف الذي يدعمه بيتزولد وهيس بأن الحد الأدنى من تردد العواصف الرعدية يتزامن مع الحد الأقصى للنشاط الشمسي؛ ويشير فاس، في معالجته للعواصف الرعدية لعام 1996، إلى أنه أولى اهتمامًا خاصًا لما إذا كان نشاط العواصف الرعدية يزداد مع مرور كميات كبيرة من العواصف الرعدية. البقع الشمسية من خلال خط الطول المركزي للشمس. بالنسبة لعام 1926، لم يتم الحصول على نتائج إيجابية، ولكن في عام 1923 لوحظ وجود علاقة وثيقة للغاية بين الظواهر. ويمكن تفسير ذلك بحقيقة أنه خلال أقصى السنوات، تتجمع البقع الشمسية بالقرب من خط الاستواء وتمر بالقرب من المركز الظاهري لقرص الشمس. وفي هذه الحالة، ينبغي اعتبار تأثيرهم المزعج على الأرض أعظم. حاول العديد من الباحثين العثور على فترات أخرى من العواصف الرعدية، لكن التقلبات في نشاط العواصف الرعدية من المواد المتاحة لنا لا تزال صعبة التمييز ولا تسمح بتحديد أي أنماط عامة. على أية حال، فقد جذب هذا السؤال انتباه عدد متزايد من الباحثين مع مرور الوقت.
إن عدد العواصف الرعدية وشدتها ينعكس بشكل معين على الإنسان وممتلكاته. وبالتالي، من خلال البيانات الإحصائية التي استشهد بها بودين، من الواضح أن الحد الأقصى للوفيات الناجمة عن الصواعق يقع في سنوات الضغط الأقصى في نشاط الشمس، والحد الأدنى - في سنوات الحد الأدنى من البقع الشمسية. في الوقت نفسه، يشير الحراجي الروسي تيورين إلى أنه وفقًا لبحثه الذي أجراه على المواد الجماعية، اتخذت الحرائق في منطقة غابات بريانسك طابعًا عفويًا في الأعوام 1872 و1860 و1852 و183ب و1810 و1797 و1776 و1753. وفي الغابات الشمالية يمكن أيضًا ملاحظة دورية تبلغ في المتوسط ​​20 عامًا، وتتزامن تواريخ حرائق الغابات في الشمال في كثير من الحالات مع التواريخ المشار إليها، مما يدل على تأثير نفس السبب - العصور الجافة، وبعضها تقع في سنوات النشاط الشمسي الأقصى. وتجدر الإشارة إلى أن هناك أيضًا اعتماد جيد في المسار اليومي لنشاط العواصف الرعدية وفي المسار اليومي لعدد الحرائق الناجمة عن البرق.
الفصل الثاني. طرق الحصول على البيانات الأولية ومعالجتها
2.1 الحصول على المواد الأولية

استخدم هذا العمل بيانات الأرصاد الجوية عن نشاط العواصف الرعدية في سبع محطات بجمهورية تتارستان: تيتيوشي (1940-1980)، لايشيفو (1950-1980)، كازان-أوبورنايا (1940-1967)، كايبيتسي (1940-1967)، أرسك (1940). -1980) وأغريز (1955-1967) ومحطة الأرصاد الجوية بجامعة ولاية كازان (1940-1980). يتم توفير البيانات مع أخذ العينات لمدة عشرة أيام. تم أخذ عدد أيام العواصف الرعدية لكل عقد كمؤشرات لنشاط العواصف الرعدية. وكذلك بيانات شهرية عن النشاط الشمسي - أرقام وولف للأعوام 1940-1980.
واستنادا إلى بيانات السنوات المشار إليها، تم حساب الخصائص الإحصائية الرئيسية لمؤشرات نشاط العواصف الرعدية.
2.2 الخصائص الإحصائية الأساسية

تتعامل الأرصاد الجوية مع كميات هائلة من الملاحظات التي تحتاج إلى تحليل لتوضيح الأنماط الموجودة في العمليات الجوية. ولذلك، فإن الأساليب الإحصائية لتحليل صفائف كبيرة من الملاحظات تستخدم على نطاق واسع في الأرصاد الجوية. إن استخدام الأساليب الإحصائية الحديثة القوية يساعد على عرض الحقائق بشكل أكثر وضوحا وكشف العلاقات بينها بشكل أفضل.
يتم حساب متوسط ​​قيمة السلسلة الزمنية باستخدام الصيغة
؟ = ؟جي/ن
حيث 1< i يُظهر التباين انتشار البيانات بالنسبة لمتوسط ​​القيمة ويتم العثور عليه بواسطة الصيغة
?І = ?(جي - ?)2 / ن, حيث 1< i الكمية التي تسمى الانحراف المعياري هي الجذر التربيعي للتباين.
؟ = ؟(جي - ؟)2 / ن، حيث 1< i القيمة الأكثر احتمالا للمتغير العشوائي، الأسلوب، تستخدم بشكل متزايد في الأرصاد الجوية.
كما يتم استخدام عدم التماثل والتفرطح لوصف كميات الأرصاد الجوية.
إذا كانت القيمة المتوسطة أكبر من المنوال، يقال أن التوزيع التكراري منحرف بشكل إيجابي. إذا كان المتوسط ​​أقل من المنوال، فهو غير متماثل سلبيا. يتم حساب معامل عدم التماثل باستخدام الصيغة
أ = ?(جي - ?)3 / ن?3, حيث 1< i يعتبر عدم التماثل صغيرًا إذا كان معامل عدم التماثل |A|?0.25. عدم التماثل معتدل إذا كان 0.25<|А|>0.5. عدم التماثل كبير إذا كان 0.5<|А|>1.5. عدم تناسق كبير بشكل استثنائي إذا |A|>1.5. إذا كان |A|>0، فإن التوزيع له عدم تناسق في الجانب الأيمن، إذا كان |A|<0, то левостороннюю асиметрию.
بالنسبة للتوزيعات التكرارية التي لها نفس القيم المتوسطة، قد تختلف حالات عدم التماثل في قيمة التفرطح
ه = ؟(جي - ؟)؟ /ن؟؟ ، حيث 1< i يعتبر التفرطح صغيرًا إذا |E|?0.5; متوسطة إذا كانت 1?|E|?3 وكبيرة إذا |E|>3. إذا كان -0.5?E?3، فإن التفرطح يقترب من المستوى الطبيعي.
معامل الارتباط هو القيمة التي توضح العلاقة بين سلسلتين مرتبطتين.
صيغة معامل الارتباط هي كما يلي:
R = ?((Xi-X)*(Yi-Y))/ ?x?y
حيث X وY عبارة عن قيم متوسطة، وx وy عبارة عن انحرافات معيارية.
خصائص معامل الارتباط:
1. معامل الارتباط للمتغيرات المستقلة هو صفر.
2. معامل الارتباط لا يتغير من إضافة أي حدود ثابتة (غير عشوائية) إلى x و y، وكذلك لا يتغير من ضرب قيم x و y في الأعداد الموجبة (الثوابت).
3. لا يتغير معامل الارتباط عند الانتقال من x و y إلى القيم الطبيعية.
4. نطاق التغيير من -1 إلى 1.
من الضروري التحقق من موثوقية الاتصال ومن الضروري تقييم أهمية الفرق بين معامل الارتباط والصفر.
إذا تبين أن المنتج ¦R¦vN-1 أكبر من قيمة حرجة معينة، فمن خلال الموثوقية S يمكننا التأكيد على أن معامل الارتباط سيكون موثوقًا (يختلف بشكل موثوق عن الصفر).
يتيح تحليل الارتباط إمكانية تحديد أهمية (عدم العشوائية) للتغيرات في متغير عشوائي ملاحظ ومقاس أثناء الاختبار، ويسمح لنا بتحديد شكل واتجاه الروابط الموجودة بين الخصائص. ولكن لا يوفر معامل الارتباط ولا نسبة الارتباط معلومات حول مدى تغير الخاصية الفعالة المتغيرة عندما تتغير الخاصية العاملية المرتبطة بها.
تسمى الوظيفة التي تسمح للمرء بإيجاد القيم المتوقعة لخاصية أخرى بناءً على قيمة خاصية واحدة في وجود ارتباط بالانحدار. ويسمى التحليل الإحصائي للانحدار تحليل الانحدار. هذا مستوى أعلى من التحليل الإحصائي للظواهر الجماعية. يتيح لك تحليل الانحدار التنبؤ بـ Y بناءً على X:
Yx-Y=(Rxy* ?y*(X-X))/ ?x (2.1)
Xy-X=(Rxy* ?x*(Y-Y))/ ?y (2.2)
حيث يتوافق X وY مع المتوسط، وXy وYx عبارة عن متوسطات جزئية، وRxy هو معامل الارتباط.
يمكن كتابة المعادلتين (2.1) و (2.2) على النحو التالي:
ص=أ+بواسطة*س (2.3)
س ص = أ + ب س * ص (2.4)
من الخصائص الهامة لمعادلات الانحدار الخطي متوسط ​​مربع الخطأ. يبدو مثل هذا:
للمعادلة (2.3) Sy= ?y*v1-RIxy (2.5)
للمعادلة (2.4) Sx= ?x*v1-RIxy (2.6)
تتيح أخطاء الانحدار Sx وSy إمكانية تحديد منطقة (الثقة) المحتملة للانحدار الخطي، والتي يقع ضمنها خط الانحدار الحقيقي Yx (أو Xy)، أي. خط الانحدار السكاني
الفصل 3. تحليل الحسابات
3.1 توزيع الخصائص الإحصائية الرئيسية

دعونا نفكر في بعض الخصائص الإحصائية لعدد أيام العواصف الرعدية في بريدكامي في سبع محطات (الجداول 1-7). ونظرًا لقلة أيام العواصف الرعدية في الشتاء، فإن هذا العمل سيأخذ في الاعتبار الفترة من أبريل إلى سبتمبر.
محطة تيتيوشي:
في أبريل، يتم ملاحظة الحد الأقصى لقيمة متوسط ​​العشرة أيام في فترة العشرة أيام الثالثة من الشهر = 0.20. القيم النموذجية في جميع العقود هي صفر، وبالتالي ضعف نشاط العواصف الرعدية. كما لوحظ الحد الأقصى للتشتت والانحراف المعياري في العقد الثالث؟ 2 =0.31; ؟ =0.56. يتميز عدم التماثل بقيمة كبيرة بشكل استثنائي في العقد الثاني من A = 4.35. أيضًا في العقد الثاني هناك قيمة كبيرة للتفرطح E = 17.79.
في شهر مايو، بسبب زيادة تدفقات الحرارة، يزداد نشاط العواصف الرعدية. تمت ملاحظة الحد الأقصى لمتوسط ​​​​قيمة العشرة أيام في العقد الثالث وبلغت؟ =1.61. القيم المشروطة في جميع العقود هي صفر. هل تم ملاحظة القيم القصوى للتشتت والانحراف المعياري في العقد الثالث؟ 2 =2.59؛ = 1.61. تنخفض قيم عدم التماثل والتفرطح من العقد الأول إلى العقد الثالث (في العقد الأول A = 1.23؛ E = 0.62؛ في العقد الثالث A = 0.53؛ E = -0.95).
في يونيو، الحد الأقصى لمتوسط ​​قيمة العشرة أيام يحدث في فترة العشرة أيام الثالثة = 2.07؟ هناك ارتفاع في قيم التشتت والانحراف المعياري مقارنة بشهري إبريل ومايو: الحد الأقصى في العقد الثاني (؟ 2 = 23.37؛ ? = 1.84)، الحد الأدنى في العقد الأول (؟ 2 = 1.77؛ ? = 1.33) . وكانت القيم النموذجية في العقدين الأولين تساوي الصفر، وفي العقد الثالث كانت M=2. إن عدم التماثل في جميع العقود كبير وإيجابي، في العقد الثالث. ويتميز التفرطح في العقدين الأولين بقيم صغيرة؛ وفي العقد الثالث زادت قيمته E = 0.67.
أعلى قيمة متوسط ​​عشرة أيام في يوليو؟ = 2.05 في العقد الثاني. القيم المشروطة في العقدين الأولين هي 1 و 2 على التوالي، في العقد الثالث - صفر. يتم ملاحظة القيم القصوى للتشتت والانحراف المعياري في العقد الثاني وتبلغ؟ 2=3.15 و=1.77 على التوالي، الحد الأدنى في الأيام العشرة الأولى؟ 2=1.93 و=1.39 على التوالي. يتميز عدم التماثل بقيم إيجابية كبيرة: الحد الأقصى في العقد الأول A = 0.95، والحد الأدنى في العقد الثاني A = 0.66. يكون التفرطح في العقدين الثاني والثالث صغيرا وله قيمة سلبية في العقد الثاني؛ في العقد الأول يكون الحد الأقصى هو E = 1.28، والحد الأدنى في العقد الثاني هو E = -0.21.
في أغسطس، ينخفض ​​\u200b\u200bنشاط العواصف الرعدية. يتم ملاحظة أعلى قيمة متوسطية لعشرة أيام في الأيام العشرة الأولى؟ =1.78، الأصغر في الثالث؟ =0.78. القيم المشروطة في العقدين الأول والثالث تساوي الصفر، في العقد الثاني - واحد. هناك انخفاض في قيم التشتت والانحراف المعياري: الحد الأقصى في العقد الأول (؟ 2 = 3.33؛ ? = 1.82)، الحد الأدنى في العقد الثالث (؟ 2 = 1.23؛ ? = 1.11). هناك ارتفاع طفيف في قيم عدم التماثل والتفرطح من العقد الأول إلى العقد الثالث: الحد الأقصى في العقد الثالث A = 1.62، E = 2.14، الحد الأدنى في العقد الثاني A = 0.40، E = -0.82.
في سبتمبر، كان الحد الأقصى لقيمة متوسط ​​عشرة أيام؟ =0.63 في العشرة أيام الأولى من الشهر. القيم المشروطة هي صفر. هناك انخفاض في قيم التشتت والانحراف المعياري من العقد الأول إلى العقد الثالث (؟ 2 =0.84؛ ? =0.92 - في العقد الأول و ?2 =0.11;? =0.33 - في العقد الثالث).
بتلخيص ما سبق، نستنتج أن قيم الخصائص الإحصائية مثل الوضع والتشتت والانحراف المعياري تزداد مع زيادة نشاط العواصف الرعدية: يتم ملاحظة القيم القصوى في أواخر يونيو - أوائل يوليو (الشكل 1).
الشكل 1
على العكس من ذلك، يأخذ عدم التماثل والتفرطح أكبر القيم خلال الحد الأدنى من نشاط العواصف الرعدية (أبريل وسبتمبر خلال فترة نشاط العواصف الرعدية القصوى، ويتميز عدم التماثل والتفرطح بقيم كبيرة، ولكنها أصغر مقارنة بشهري أبريل وسبتمبر) ؛ الشكل 2).
الشكل 2
وقد لوحظ الحد الأقصى لنشاط العواصف الرعدية في أواخر يونيو - أوائل يوليو (الشكل 3).
الشكل 3
دعونا نحلل المحطات المتبقية بناء على الرسوم البيانية التي تم إنشاؤها باستخدام القيم الإحصائية المحسوبة في هذه المحطات.
محطة لايشيفو:
يوضح الشكل متوسط ​​عدد الأيام التي شهدت عواصف رعدية لمدة عشرة أيام. يوضح الرسم البياني أن هناك نشاطين أقصى للعواصف الرعدية، يحدثان في نهاية يونيو ونهاية يوليو، يساويان = 2.71 و= 2.52، على التوالي. ويمكن للمرء أيضًا ملاحظة الزيادة والنقصان المفاجئ، مما يشير إلى تقلب قوي في الظروف الجوية في هذه المنطقة (الشكل 4).
الشكل 4
يكون الوضع والتشتت والانحراف المعياري أكبر ما يكون خلال الفترة من أواخر يونيو إلى أواخر يوليو، والتي تتوافق مع فترة نشاط العواصف الرعدية الأكبر. وقد لوحظ الحد الأقصى للتشتت في الأيام العشرة الثالثة من شهر يوليو وبلغ؟ 2= ​​4.39 (الشكل 5).
الشكل 5
يأخذ عدم التماثل والتفرطح قيمهما الكبرى في الأيام العشرة الثانية من شهر أبريل (A = 5.57؛ E = 31)، أي. خلال الحد الأدنى من نشاط العواصف الرعدية. وخلال فترة النشاط الأقصى للعواصف الرعدية تتميز بقيم منخفضة (A = 0.13؛ E = -1.42) (الشكل 6).
الشكل 6
محطة دعم كزان:
في هذه المحطة هناك زيادة وانخفاض سلس في نشاط العواصف الرعدية. ويستمر الحد الأقصى من نهاية يونيو إلى منتصف أغسطس، بقيمة مطلقة قدرها 2.61 = (الشكل 7).
الشكل 7
القيم المشروطة واضحة جدًا مقارنة بالمحطات السابقة. يتم ملاحظة الحدين الأقصىين الرئيسيين لـ M = 3 في الأيام العشرة الثالثة من شهر يونيو والأيام العشرة الثانية من شهر يوليو. وفي الوقت نفسه، يصل التشتت والانحراف المعياري إلى الحد الأقصى (؟ 2 = 3.51؛؟ = 1.87) (الشكل 8).
الشكل 8
لوحظ الحد الأقصى لعدم التماثل والتفرطح في الأيام العشرة الثانية من أبريل (A = 3.33؛ E = 12.58) والأيام العشرة الثالثة من سبتمبر (A = 4.08؛ E = 17.87). ولوحظ الحد الأدنى في الأيام العشرة الثالثة من شهر يوليو (A = 0.005؛ E = -1.47) (الشكل 9).
الشكل 9
محطة كيبيتسي:
الحد الأقصى لمتوسط ​​القيمة في الأيام العشرة الثانية من شهر يونيو = 2.79؟ لوحظت زيادة مفاجئة وانخفاض سلس في نشاط العواصف الرعدية (الشكل 10).
أرز. 10
تأخذ القيمة المشروطة قيمتها القصوى في الأيام العشرة الثانية من شهر يونيو M=4. وفي الوقت نفسه، يكون التشتت والانحراف المعياري أيضًا بحد أقصى (؟ 2 = 4.99؛؟ = ​​2.23) (الشكل 11).
الشكل 11
يتميز عدم التماثل والتفرطح بقيم كبيرة بشكل استثنائي في الأيام العشرة الثانية من شهر أبريل (A=4.87؛ E=24.42) والأيام العشرة الثالثة من شهر سبتمبر (A=5.29؛ E=28.00). ولوحظ الحد الأدنى في الأيام العشرة الأولى من شهر يونيو (A = 0.52؛ E = -1.16) (الشكل 12).
الشكل 12
محطة آرسك:
يوجد في هذه المحطة حدان أقصى لنشاط العواصف الرعدية، يحدث في الأيام العشرة الثانية من شهر يونيو والأيام العشرة الثالثة من شهر يوليو = 2.02 (الشكل 13).
الشكل 13
الحد الأقصى للتشتت والانحراف المعياري يحدث في الأيام العشرة الثانية من شهر يونيو، والذي يتزامن مع الحد الأقصى لمتوسط ​​قيمة نشاط العواصف الرعدية (؟ 2 = 3.97؛ ? = 1.99). ويصاحب الحد الأقصى الثاني لنشاط العواصف الرعدية (الأيام العشرة الثالثة من شهر يوليو) أيضًا قيم كبيرة من التشتت والانحراف المعياري (π2 =3.47; lect=1.86) (الشكل 14).
الشكل 14
هناك قيم كبيرة بشكل استثنائي لعدم التماثل والتفرطح في الأيام العشرة الأولى من شهر أبريل (A=6.40; E=41.00). وفي شهر سبتمبر تتميز هذه القيم أيضًا بقيم كبيرة (A = 3.79؛ E = 13.59 في الأيام العشرة الثالثة من شهر سبتمبر). الحد الأدنى يكون في الأيام العشرة الثانية من شهر يوليو (A = 0.46؛ E = -0.99) (الشكل 15).
الشكل 15
محطة أجريز:
نظرًا لصغر حجم العينة في هذه المحطة، لا يمكننا الحكم على نشاط البرق إلا بشكل مشروط.
ويلاحظ تغير مفاجئ في نشاط العواصف الرعدية. ويتم الوصول إلى الحد الأقصى في الأيام العشرة الثالثة من شهر يوليو = 2.92 (الشكل 16).
الشكل 16
يتم التعبير عن المعنى المشروط بشكل جيد. يتم ملاحظة ثلاثة حدود قصوى M = 2 في الأيام العشرة الثالثة من شهر مايو، وفي الأيام العشرة الثالثة من شهر يونيو، وفي الأيام العشرة الثانية من شهر يوليو. لكل من التشتت والانحراف المعياري حدان رئيسيان يحدثان في الأيام العشرة الثانية من شهر يونيو والأيام العشرة الثالثة من شهر يوليو ويساويان؟ 2 =5.08؛ ؟ =2.25 و؟ 2 =4.91; ?=2.22 على التوالي (الشكل 17).
الشكل 17
توجد قيم كبيرة بشكل استثنائي لعدم التماثل والتفرطح في جميع الأيام العشرة من شهر أبريل (A=3.61؛ E=13.00). اثنان من الحد الأدنى الرئيسي: في الأيام العشرة الثانية من شهر مايو (A=0.42؛ E=-1.46) والأيام العشرة الأولى من يوليو (A=0.50؛ E=-1.16) (الشكل 18).
الشكل 18
محطة كي جي يو:
الحد الأقصى لقيمة المتوسط ​​يحدث في الأيام العشرة الثانية من شهر يونيو وهو 1.90=. يمكن للمرء أيضًا ملاحظة الزيادة والنقصان السلس في نشاط العواصف الرعدية (الشكل 19).
الشكل 19
يصل الوضع إلى قيمه القصوى في الأيام العشرة الثانية من شهر يونيو (M=2) والأيام العشرة الأولى من شهر يوليو (M=2). يأخذ التشتت والانحراف المعياري قيمهما الكبرى في الأيام العشرة الثالثة من شهر يوليو (؟ 2 = 2.75 ؛؟ = 1.66) (الشكل 20).
الشكل 20
في أبريل وسبتمبر، يتميز عدم التماثل والتفرطح بقيم كبيرة بشكل استثنائي: في الأيام العشرة الأولى من أبريل - A = 6.40؛ E=41.00، في الأيام العشرة الثالثة من شهر سبتمبر - A=4.35؛ ه=17.79. الحد الأدنى لعدم التماثل والتفرطح يكون في الأيام العشرة الثانية من شهر يوليو (A = 0.61؛ E = -0.48) (الشكل 21).
الشكل 21
3.2 تحليل الاتجاه

يُطلق على العنصر غير العشوائي والمتغير ببطء في السلسلة الزمنية اسم الاتجاه.
ونتيجة لمعالجة البيانات، تم الحصول على معادلات الاتجاه في سبع محطات للبيانات الشهرية (الجداول 8-14). تم إجراء الحسابات لمدة ثلاثة أشهر: مايو ويوليو وسبتمبر.
وفي محطة تيتيوشي، لوحظ على مدى فترة طويلة من الزمن زيادة في نشاط العواصف الرعدية في أشهر الربيع والخريف وانخفاض في شهر يوليو.
في المحطة في Laishevo في شهر مايو، على مدى فترة طويلة، هناك زيادة في نشاط العواصف الرعدية (b = 0.0093)، وفي يوليو وسبتمبر يتناقص.
وفي محطات Kazan-Opornaya وKaybitsy وArsk، يكون المعامل b إيجابيًا طوال الأشهر الثلاثة، وهو ما يتوافق مع زيادة العواصف الرعدية.
في المحطة أغريز، نظرا لصغر حجم العينة، من الصعب الحديث عن طبيعة التغيرات في شدة نشاط العواصف الرعدية، ولكن يمكن الإشارة إلى أنه في مايو ويوليو هناك انخفاض، وفي سبتمبر هناك زيادة في العواصف الرعدية نشاط.
في محطة جامعة ولاية كازان في مايو ويوليو، يكون المعامل b إيجابيًا، وفي سبتمبر لديه علامة ناقص.
المعامل b هو الحد الأقصى في يوليو في المحطة. كايبيتسي (ب=0.0577)، الحد الأدنى - في يوليو في المحطة. لايشيفو.
3.3 تحليل اعتماد الانحدار لعدد أيام العواصف الرعدية على أرقام الذئب

تم إجراء الحسابات لشهر الصيف المركزي - يوليو (الجدول 15)، وبالتالي كانت العينة N = 40 يوليو من عام 1940 إلى عام 1980.
وبعد إجراء الحسابات المناسبة حصلنا على النتائج التالية:
احتمال الثقة للمعامل a في جميع المحطات هو صفر عملياً. كما أن احتمال الثقة في المعامل b في معظم المحطات يختلف قليلاً عن الصفر ويقع في النطاق 0.23?b?1.00.
معامل الارتباط في جميع المحطات باستثناء المحطة. Agryz سالبة ولا تتجاوز قيمة r=0.5، ولا يتجاوز معامل التحديد في هذه المحطات قيمة r2=20.00.
في المحطة معامل ارتباط أغريز موجب وأكبره r = 0.51، احتمال الثقة r 2 = 25.90.
خاتمة

ونتيجة لذلك، حول، الخ ...............