Стаття

Отримано 22.12.2021

Доопрацьовано 04.05.2022

Прийнято 14.06.2022

Взято з Вип. 111, 2022

Сторінки 126 -132

Artemenko, V., & Petrovych, V. (2022). ABOUT OF FORECASTING POSSIBILITY OF HYDROLOGICAL TIME SERIES. Automobile Roads and Road Construction, (111), 126-132. https://doi.org/10.33744/0365-8171-2022-111-126-132

ПРО ПРОГНОЗОВАНІСТЬ ГІДРОЛОГІЧНИХ ЧАСОВИХ РЯДІВ

Владислав Артеменко Володимир Петрович

Пропонується для прогнозування природних (у тому числі гідрологічних) часових рядів використовувати підхід, що заснований на концепції детермінізму у своєму втілені у вигляді парадигми динамічного хаосу. На базі аналізу часового ряду виявляють приховані закономірності у вихідних даних, які далі використовують для здійснення процесу прогнозування. Враховуючи, що гідрологічні часові ряди мають специфічну хаотичну поведінку, ці ряди можливо спрогнозувати лише на обмежену кількість кроків вперед. Для таких рядів існує певна межа – горизонт прогнозованості (передбачуваності). Реальний прогноз можливий лише у разі, якщо не виходити за горизонт прогнозованості. Метою роботи є розробка процедури дослідження гідрологічного часового ряду на прогнозованість. У якості вихідних використані середньодобові дані витрат води крупної рівнинної річки України довжиною 4*365 точок. Можливе також усереднення ряду витрат води для 5 або більше точок відповідно. Для прогнозування гідрологічного часового ряду застосовували розроблену авторами модифікацію метода локальної апроксимації. Горизонт прогнозованості гідрологічного часового ряду визначався через лінійний коефіцієнт корреляції: на скільки точок вперед можливо максимально спрогнозувати даний ряд, якщо лінійний коефіцієнт корреляції між реальними та спрогнозованими значеннями буде знаходитись в межах [0.7 … 1.0]. Був визначений горизонт прогнозованості реального часового гідрологічного ряду в залежності від параметра DIM (розмірності фазового простору, який реконструюється). Одержані в результаті дослідження дані свідчать про істотну детермінованість в поведінці ряду з точки зору його прогнозованості (даний ряд прогнозується як мінімум на 15 точок (кроків) та максимум на 22 точки вперед). Розроблено програмне забезпечення, за допомогою якого досліджувались гідрологічні та гідрохімічні ряди на прогнозованість. Як показали результати дослідження, використання метода локальної апроксимації нульового порядку більш ефективне у порівнянні із іншими методами гідрологічного прогнозування, де реальний прогноз здійснюється на одну, максимум дві точки вперед. 

гідрологічний часовий ряд, прогнозування гідрологічного ряду, метод локальної апроксимації, горизонт прогнозованості

  1. Lukashin Y.P. Adaptivnyye metody kratkosrochnogo prognozirovaniya vremennykh ryadov: ucheb. posobiye. M.: Finansy i statistika, 2003. 416 s.

  2. Jayawardena A.W., Lai F. Chaos in hydrological time series. Extreme Hydrological Events: Precipitation, Floods and Droughis. Proceedings of the Yokohama Symposium, July 1993. IAHS, Publ. №213. 1993. P. 59-66.

  3. Koutsoyiannis D. On the guest for chaotic attractors in hydrological processes. Hydrological Sciences, 51(6). Dec. 2006. P. 1065-1091.

  4. Sivakumar B., Berndtsson R., Olsson J., Jinno K., Kawamura A. Dynamics of monthly rainfall-runoff process at the Gota basin: A search for chaos. Hydrology and Earth System Sciences, 4(3). 2000. P. 407-417.

  5. Jayawardena A.W., Li W.K., Xu P. Neighbourhood selection for local modelling and prediction of hydrological time series. Journal of Hydrology, 258. 2002. P. 40-57.

  6. Khan S., Ganguly A.R., Saigal S. Detection and predictive modeling of chaos in finite hydrological time series. Nonlinear Processes in Geophysics, 12. 2005. P. 41-53.

  7. Malinetskiy G.G., Potapov A.B. Sovremennyye problemy nelineynoy dinamiki. M.: Editorial URSS, 2000. 336 s.

  8. Jayawardena A.W. Runoff forecasting using a local approximation method. Destructive Water: Water-Caused Natural Disasters, their Abatement and Control. Proceedings of the Conference held at Anaheim, California, June 1996. IAHS, Publ. №239. 1997. P. 167-171.

  9. Yushkina O.A. Analiz i prognoz vremennoy izmenchivosti rechnogo stoka metodami nelineynoy dinamiki: avtoref. diss. … kand. geograf. nauk. Irkutsk, 2009. 20 s.

  10. Artemenko V.A., Petrovych V.V. Prohnozuvannya nerehulyarnykh chasovykh ryadiv metodom lokalnoyi aproksymatsiyi. Avtomobilni dorohy i dorozhnye budivnytstvo. Kyiv, 2012. Vyp. 86. S. 176-195.

  11. Artemenko V.A., Petrovych V.V. Neparametrychnyy pokaznyk variabelʹnosti hydroekolohichnykh chasovykh ryadiv. Avtomobilni dorohy i dorozhnye budivnytstvo. Kyiv, 2021. Vyp. 109. S. 103-108.

  12. Artemenko V.A., Petrovych V.V. Povysheniye kachestva prognozirovaniya hydrologicheskikh vremennykh ryadov. Avtomobilni dorohy i dorozhnye budivnytstvo. Kyiv, 2014. Vyp. 92. S. 114-127.

https://doi.org/10.33744/0365-8171-2022-111-126-132