<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">scienceit</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Наука. Инновации. Технологии</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Science. Innovations. Technologies</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2308-4758</issn><publisher><publisher-name>North-Caucasus Federal University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.37493/2308-4758.2021.4.10</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">scienceit-149</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>НАУКИ О ЗЕМЛЕ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>EARTH SCIENCES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>СТАТИСТИКА ХЕРСТА (R/S-АНАЛИЗ) В ИССЛЕДОВАНИИ КЛИМАТИЧЕСКИХ ПЕРЕМЕННЫХ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>HURST STATISTICS (R/S-ANALYSIS) INTHESTUDY OF CLIMATIC VARIABLES</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Ташилова</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Tashilova</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">tashilovaa@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Высокогорный геофизический институт</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>High-Mountain Geophysical Institute</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2021</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>29</day><month>07</month><year>2022</year></pub-date><volume>0</volume><issue>4</issue><fpage>167</fpage><lpage>190</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Ташилова А.А., 2022</copyright-statement><copyright-year>2022</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Ташилова А.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Tashilova A.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://scienceit.elpub.ru/jour/article/view/149">https://scienceit.elpub.ru/jour/article/view/149</self-uri><abstract><p>Введение. В статье проведен R/S-анализ устойчивости трендов климатических переменных методом нормированного размаха, который является одним из непараметрических подходов для исследования рядов, не удовлетворяющих всем условиям стандартной гауссовой статистики. Для исследования устойчивости системы, ведущей себя не как случайная величина, а проходящей более длительный путь (смещенное броуновское движение с наличием тренда), был использован индикатор Херста Н. Материалы и методы исследований. Оценка трендоустойчивости (персистентности) изменений температуры воздуха проводилась с помощью метода нормированного размаха (R/S-анализ). В основе метода лежит определение индикатора Херста Н с целью анализа размаха параметра (наибольшего и наименьшего значения на изучаемом отрезке) и среднеквадратичного отклонения и его зависимость от периода изучаемого времени Т. Индикатор Херста Н призван дать ответ на вопрос, каким будет следующее значение исследуемого ряда, больше или меньше текущего. Исследования проведены с использованием многолетних данных средних, максимальных и минимальных температур приземного воздуха 20 метеостанций различных климатических зон юга России (по данным государственной наблюдательной сети Росгидромета Северо-Кавказского УГМС). Результаты исследований и их обсуждение. При анализе климата исходными данными являются временные ряды, содержащие значения тех или иных климатических показателей (температуры, осадков, влажности и т.п.) за некоторый период. Традиционно для анализа данных ряда климатических параметров используются тренды. При этом решается задача предсказания будущих значений ряда. В то же время тренд ничего не говорит о том, насколько устойчив ряд. Таким образом, классические методы анализа являются малоинформативными и имеют много методологических ограничений к применению. В работе представлены результаты анализа временных рядов с использованием метода нормированного размаха R/S. Получено, что индикаторы устойчивости Н характеризуют устойчивость и долгосрочность изменения временных рядов годовых и летних средних температур (H = 0,80), а также осенних средних температур (H = 0,73). Ряды годовых, летних (H = 0,75) и осенних максимальных температуры (H = 0,70), а также весенних минимальных температур (H=0,72) также имели устойчивые тенденции. Выводы: Результаты R/S-анализа показали, что ряды температур не являются идеальным пуассоновским процессом (без памяти), напротив, существует некоторая долгосрочная корреляция между последними событиями и начальными. Изменение климатических переменных как явление, несет двойственные характеристики случайности и регулярности, и чем больше индикатор Херста H отклоняется от 0,5, тем больше регулярности проявляется во временных рядах, и наоборот.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Introduction. An R/S analysis of the persistence of trends in climatic variables was carried out in the article using the normalized range method, which is one of the nonparametric approaches for studying series that do not satisfy all the conditions of standard Gaussian statistics. To study the stability of a system behaving not as a random variable, but passing a longer path (shifted Brownian motion with the presence of a trend), the Hurst indicator Н was used. Materials and methods of research. The trend stability (persistence) of air temperature changes was assessed using the normalized range method (R/S analysis). The method for determining the Hurst indicator H is based on in order to analyze the range of the parameter (the largest and the smallest values on the period of the segment) and the standard deviation and its dependence on the period of the studied time T, more or less than the current one. The use of long-term data of average, maximum and minimum surface air temperature of 20 meteorological stations of different climatic southern Russia (according to the state observational network of Roshydromet of the North Caucasian Directorate of the Hydrometeorological Service) is used. Results of the study and their discussion. When analyzing the climate, the initial data are time series containing the values of certain climatic indicators (temperature, precipitation, humidity, etc.) for a certain period. Traditionally, trends are used to analyze data for a number of climatic parameters. This solves the problem of predicting future values of the series. At the same time, the trend does not say anything about how stable the series is. Thus, classical methods of analysis are not very informative and have many methodological limitations for their application. The paper presents the results of time series analysis using the method of the normalized range R/S. It was found that the indicators of stability H characterize the stability and long-term changes in the time series of annual and summer average temperatures (H = 0.80), as well as autumn average temperatures (H = 0.73). Series of annual, summer (H = 0.75) and autumn maximum temperatures (H = 0.70), as well as spring minimum temperatures (H = 0.72) also had stable trends. Conclusions. The results of the R/S-analysis showed that the temperature series is not an ideal Poisson process (without memory), on the contrary, there is some long-term correlation between the last events and the initial ones. Change in climatic variables. as a phenomenon, it bears the dual characteristics of randomness and regularity, and the more the Hurst indicator H deviates from 0.5, the more regularity appears in the time series, and vice versa.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>метод нормированного размаха</kwd><kwd>индикатор Херста</kwd><kwd>фрактальная размерность</kwd><kwd>персистентность</kwd><kwd>тренд</kwd><kwd>температура</kwd><kwd>осадки</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>R/S-анализ</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Исаев, А. А. Статистика в метеорологии и климатологии: учебник / А. А. Исаев. Москва: Издательство МГУ, 1988. 244 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Исаев, А. А. Статистика в метеорологии и климатологии: учебник / А. А. Исаев. Москва: Издательство МГУ, 1988. 244 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Вероятностные разделы математики / под ред. Ю. Д. Максимова. СПб. : Иван Фёдоров, 2001. 592 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Вероятностные разделы математики / под ред. Ю. Д. Максимова. СПб. : Иван Фёдоров, 2001. 592 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hurst, H. Long Term Storage Capacity of Reservoirs / Hurst, H.; Transactions of the American Society of Civil Engineers, 1951. Vol. 116. P. 770-799.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hurst, H. Long Term Storage Capacity of Reservoirs / Hurst, H.; Transactions of the American Society of Civil Engineers, 1951. Vol. 116. P. 770-799.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мандельброт, Б. Фрактальная геометрия природы: учеб. пособие / Б. Мандельброт; Институт компьютерных исследований. М., 2002. 666 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Мандельброт, Б. Фрактальная геометрия природы: учеб. пособие / Б. Мандельброт; Институт компьютерных исследований. М., 2002. 666 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Rubalcaba, J. J. O., Fractal Analysis of Climatic Data: Annual Precipitation Records in Spain /j. J. O. Rubalcaba // Theoretical and Applied Climatology, 1997. Vol. 56. P. 83-87.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rubalcaba, J. J. O., Fractal Analysis of Climatic Data: Annual Precipitation Records in Spain /j. J. O. Rubalcaba // Theoretical and Applied Climatology, 1997. Vol. 56. P. 83-87.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Carvalho, L. M.V. Antipersistence in the global temperature anomaly field / L. M.V. Carvalho, A. A. Tsonis, C. Jones, H. R. Rocha, P. S. Polito // Nonlinear Processes in Geophysics, 2007 Vol. 14. P. 723-733.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Carvalho, L. M.V. Antipersistence in the global temperature anomaly field / L. M.V. Carvalho, A. A. Tsonis, C. Jones, H. R. Rocha, P. S. Polito // Nonlinear Processes in Geophysics, 2007 Vol. 14. P. 723-733.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Солнцев, Л. А. Фрактальный анализ векового хода средней температуры воздуха в г. Нижнем Новгороде / Л. А. Солнцев, Д. И. Иудин, М. С. Снегирева // Вестник Нижегородского университета им Н И Лобачевского Нижний Новгород, 2007. № 4. С. 88-91.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Солнцев, Л. А. Фрактальный анализ векового хода средней температуры воздуха в г. Нижнем Новгороде / Л. А. Солнцев, Д. И. Иудин, М. С. Снегирева // Вестник Нижегородского университета им Н И Лобачевского Нижний Новгород, 2007. № 4. С. 88-91.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Калуш Ю.А., Логинов В.М. Показатель Херста и его скрытые свойства // Сибирский журнал индустриальной математики - 2002. Т. 5. Вып. 4. С. 29-37.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Калуш Ю.А., Логинов В.М. Показатель Херста и его скрытые свойства // Сибирский журнал индустриальной математики - 2002. Т. 5. Вып. 4. С. 29-37.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кроновер, Р. М. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории: учеб. пособие / Р. М. Кроновер. Москва: Постмаркет, 2000. 352 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Кроновер, Р. М. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории: учеб. пособие / Р. М. Кроновер. Москва: Постмаркет, 2000. 352 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Федер Е. Фракталы / пер. с англ. М.: Мир, 1991. 254 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Федер Е. Фракталы / пер. с англ. М.: Мир, 1991. 254 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
