Чи збільшується кількість екстремальних метеорологічних явищ у зв’язку із глобальними змінами клімату? (На прикладі ураганів у Північній Америці)

Анотація

Тропічні циклони є найбільш смертоносним стихійним природним лихом у Сполучених Штатах Америки, яке супроводжується колосальними фінансовими збитками. Вважається, що до кінця ХХІ століття інтенсивність цих екстремальних метеорологічних явищ зростатиме. Метою нашої роботи було перевірити цю гіпотезу.

Дані про кількість ураганів за 5-бальною шкалою Саффіра-Сампсона, які обрушуються на материкову частину США, нами отримані з сайту Національного центру по ураганах США. Загальна схема аналізу вихідних даних, застосована у дослідженні, передбачала три основних етапи: (1) розрахунок базових статистик та оцінку достовірності середнього; (2) аналіз часових рядів; (3) порівняння розподілів за допомогою непараметричного критерію Колмогорова.

На першому етапі роботи з даними для усіх вибірок було статистично обґрунтовано, що середні арифметичні для них є достовірними.

Після аналізу на наявність автокореляції ми отримали загалом чотири часових ряди. Для решти вибірок на даному етапі роботи аналіз було завершено, позаяк всі вони представляють собою випадкові стохастичні коливання.

Наступним кроком ми перевірили ці чотири часові ряди на стаціонарність відносно своєї центральної тенденції. Аналіз показав, що якщо говорити про урагани в цілому, ми маємо справу із нестаціонарним часовим рядом. У розрізі ж окремих категорій картинка змішана. Майже для всіх часових рядів із високою надійністю можна стверджувати, що спостереження у них розподілені нормально.

Для виявлення форми тренду для чотирьох часових рядів ми скористалися програмою MS Excel. Для перевірки достовірності взаємозв’язку між досліджуваним параметром (вісь Y) та часом (вісь X), визначено коефіцієнт кореляції Пірсона з поправкою. За результатами аналізу на рівні значущості Р = 0,10 гіпотеза про наявність лінійного тренду для часових рядів, які характеризують кількість слабких ураганів (категорія «2») та ураганів в цілому (категорії «1», «2», «3», «4», «5») прийнята як робоча.

Наше дослідження також показало, що на фоні зменшення кількості слабких ураганів і їх загальної кількості, зростає кількість досить руйнівних ураганів (категорія «5»).

На основі розрахунку критерію Колмогорова встановлено, що немає відмінностей у розподілах середньої кількості ураганів за категоріями між десятиліттями за період 1850–2020 рр., що вказує на певну стабільність прояву цих екстремальних метеорологічних явищ.