Системный анализ и моделирование ландшафтно-геофизических полей притихоокеанского геоэкотона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.01, кандидат географических наук Упоров, Георгий Александрович
- Специальность ВАК РФ11.00.01
- Количество страниц 221
Оглавление диссертации кандидат географических наук Упоров, Георгий Александрович
ВВЕДЕНИЕ.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1, Ключевые аспекты прикладного системного анализа.
1.2. Основные понятия региональных ландшафтно-геофизических исследований.,,.,.,,.,,,,.
1.3« Основы геоэкотонной концепции.
1.4. Роль моделей ландшафтно-геофизических полей в экологогеографических исследованиях
2. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЛАНДШАФТНО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ СЕВЕРОВОСТОЧНОГО ПРИАМУРЬЯ
2.1. Географическое положение региона.
2.2. Геолого-геоморфологические условия
2.3. Климатические условия.
2.3.1. Климатическое районирование.
2.3.2. Климатический режим.
3. ИЗУЧЕННОСТЬ И ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ МОДЕЛЕЙ ГИДРОТЕРМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО ПРИАМУРЬЯ.
3.1. Пространственная структура сети наблюдений,.
3.2. Изученность региональных гидротермических полей
3.3. Системы описания гидротермических полей.
3.4. Градиенты полей геоэкотона: теоретический анализ.
3.5. Количественные меры континуальности-дискретности полей геоэкотона, их роль в моделировании данных полей
4. МЕТОДИКА МАТЕМАТИКО-КАРТОГРАФИЧЕСКОГО МОДЕЛИ
РОВАНИЯ ЛАНДШАФТНО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ПРИТИХООКЕАНСКОГО ГЕОЭКОТОНА,.
4.1. Выбор оптимальной формы отображения полей геоэкотона
4.1.1. Учет факторов картографической дискретности полей геоэкотона.
4.1.2. Типы математико-картографических моделей полей, основанных на методах разложения полей по их вертикальной и горизонтальной составляющим.
4.2. Методика математико-картографического моделирования ланд-шафтно-геофизических полей притихоокеанского геоэкотона
4.3. Метод топохроноизоаномал и его применение для изучения локальных пространственно-временных контрастов ландшафтно-геофизических полей, , . ,. «
5. ЛАНДШАФТНО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ СЕВЕРОВОСТОЧНОГО ПРИАМУРЬЯ.
5.1. Система математико-картографических моделей гидротермических полей Северо-Восточного Приамурья.
5.2. Ландшафтно-геофизическое районирование Северо-Восточного Приамурья.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов», 11.00.01 шифр ВАК
Организация лесных геосистем бореального экотона Нижнего Приамурья2016 год, кандидат наук Петренко Полина Сергеевна
Пространственная организация мерзлотных ландшафтов хребта Орулган2022 год, кандидат наук Захаров Моисей Иванович
Пространственно-временная структура териофауны Среднего Приамурья2020 год, кандидат наук Кадетова Анастасия Александровна
Агроэкологические основы формирования урожайности зерновых культур и сои в адаптивно-ландшафтном земледелии Среднего Приамурья2009 год, доктор сельскохозяйственных наук Асеева, Татьяна Александровна
Районирование ландшафтно-лимнических геосистем Нижнего Приамурья2000 год, кандидат географических наук Кукушкин, Игорь Анатольевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Системный анализ и моделирование ландшафтно-геофизических полей притихоокеанского геоэкотона»
Актуальность темы. К приоритетным научным задачам относится информационное и методическое обеспечение экологической безопасности нашей страны и ее регионов (Федеральная., 1992). Для экологических исследований большое значение имеет информация о гидротермических полях в приземном слое Земли в форме соответствующих им моделей. Такие поля в геофизике ландшафта называют ландшафтно-геофизическими (ЛГП). Для исследуемого региона система моделей ЛГП, адекватная задачам экологических исследований, еще не разработана.
Регионом исследования является северо-восточный сектор юга Дальнего Востока, ограниченный 55 и 47° с.ш., 131° в .д., Охотским и Японским морями (рис. 1). Этот регион, ядром которого является бассейн Нижнего Амура, мы называем Северо-Восточным Приамурьем (см. 2.1) и рассматриваем как часть географического экотона (геоэкотона) континентальной окраины тихоокеанского типа (Коломыц, 1987).
Объектом исследования являются среднемноголетние приземные гидротермические ЛГП притихоокеанского геоэкотона, факторы их формирования и пространственного распределения. Понятие "ЛГП притихоокеанского геоэкотона" обозначает ЛГП повышенной степени горизонтальной контрастности, типичные для юга Дальнего Востока и в целом материковых окраин Пацифики. Ввиду редкой и нерегулярной сети наблюдений, преобладающего горного рельефа, такие поля - сложный объект для моделирования. В этих условиях необходимо применение системной методики (Гарцман, 1971).
Выбор объекта исследования был обусловлен: 1) недостаточной изученностью пространственной и генетической структуры такого рода контрастных ЛГП; 2) экологической значимостью гидротермических характеристик приземного ландшафтного слоя Земли для биотических и биокосных структур ландшафтной сферы, их функциональной ролью в физико-географических процессах, средо- и ресуреообразующим
Рис. 1. Схема расположения региона исследования. а - границы изучаемой территории, б - район летне-осенних геотопологических наблюдений в 1974 г. экспедиции ТИГ ДВО РАН (Коломыц, 1977). значением для человека и его деятельности; 3) широким применением информации о региональных ЛГП в научных и прикладных географических исследованиях.
Примером актуальной области применения ландшафтно-геофизической информации являются региональные ландшафтно-экологические прогнозы в системе глобальных изменений климата (Коло-мыц, 1985; Коломыц, 1993; Экосистемы хвойного., 1993; Экология ландшафтов., 1995). Для их проведения необходимо разработать соответствующую систему (атлас) среднемасштабных карт полей (либо математических, математико-картографических их аналогов) по достаточно многочисленному комплексу гидротермических характеристик на различные временные "срезы" и, в частности, для современного сред-немноголетнего периода. Ландшафтно-геофизические параметры в таких прогнозных моделях оценивают, исходя из принципа актуализма, по современным среднемноголетним нормам ландшафтно-геофизических характеристик. Полагают, что определенные по этим нормам геофизические оптимумы, пессимумы, диапазоны толерантности ландшафтов и их компонентов сохранят свое значение на период заблаговременное™ прогноза, и что, в целом, сохранится постоянным 8-оператор модели (по: Перегудов, Тарасенко, 1989), связывающий "входные" (геофизические условия) и "выходные" (типы ландшафтов и т.д.) переменные. Знание такого оператора дает возможность для прогноза ландшафтной структуры региона на основании прогноза геофизических условий.
Исследования гидротермических полей региона отражены в работах И.Н.Гарцмана (1960; 1971), Т.Е.Шлендик (1970), К.П.Березникова (1974; 1978), А.Т.Напрасникова, В.ТДмитриевой (1980); А.Т.Напрасникова, А.В.Кириченко (1984); П .В.Новороцкого (1984; 1997), А .С .Федоровского (1984; 1985), климатических картах зоны БАМ (Байкало-Амурская., 1978; 1979; 1980), и других работах (Ресурсы поверхностных., 1970; Мордовин, 1973; Агроклиматические., 1974; Климатические парамет ЛП i АП Т~> 1 ГчЮ тл ры„. 1У/г, сурова, / /; гяочикова, ьерезников, лраснянская,
Черникова, 1978; Краснянская, 1978; Климатические особенности,., 1979; Голубчиков, 1980; Децик, 1981; Михайлов, 1985; и др.). Эти работы различаются по территории исследования, комплексам отображаемых характеристик (в целом, немногочисленным), форме, масштабу, пространственной разрешенное™, целевому назначению разработанных моделей полей. Преобладают мелкомасштабные, сильно генерализованные модели ЛГП невысокой пространственной разрешенности. Наиболее детальные (масштаб 1:2500000) климатические карты зоны БАМ (1978, 1980) не полностью "покрывают" регион исследования, предназначены для обеспечения инженерно-строительных изысканий, выполнены способом изолиний в "реальной топографии", для которого характерно различное качество отображения полей для гор и равнин. Для математико-карто-графических моделей полей дискретного типа (Напрасников, Дмитриева, 1980; Напрасников, Кириченко, 1984; Федоровский, 1984; 1985) характерно пространственное осреднение полей внутри выделенных районов и дискретизация полей на границах районов. Модели такого типа разрабатывают, в основном, для гидрологических исследований (Львович, 1974). В ландшафтно-экологических исследованиях такие модели имеют ограниченное значение.
Для создания системы карт (моделей) ЛГП исследуемого региона, адекватной задачам ландшафтно-экологических исследований необходимо решить ряд методических проблем в области анализа и отображения ЛГП повышенной степени горизонтальной контрастности, сформировавшихся в условиях среднегорного рельефа и муссон но-конти-нентального климата, - предмета исследования данной работы. Основы исследований в данном направлении заложены И.Н. Гарцманом (1960; 1971) и его последователями (Рябчикова, 1978; Антипов, Корытный, 1981; Росман, 1982; Федоровский, 1984; 1985; и др.) в концепции многофакторности и дислокационности форм географической зональности и ее ведущих факторов гидрометеорологической доступности (ГМД) территории. Но еще не ясными остаются вопросы о степени территориальной устойчивости вертикальных градиентов ЛГП в переходной притихоокеанской зоне, не разработаны методы объективной оценки вертикальных градиентов, не определены оптимальные формы моделей для отображения такого рода ЛГП.
Целью исследования является: 1) совершенствование методической основы адекватного отображения среднемноголетних гидротермических ЛГП повышенной степени горизонтальной контрастности, сформировавшихся в условиях среднегорного рельефа и муссонно-континен-тального климата; 2) создание системы моделей ЛГП для СевероВосточного Приамурья, адекватной задачам ландшафтно-экологических исследований.
Были определены следующие задачи исследования.
1. Уточнить понятия в области прикладного системного анализа, геоэкотонного направления в учении о геосистемах и регионального направления геофизики ландшафта. Оценить значение моделей ЛГП в ланд-шафтно-геофизическом обеспечении географо-экологических исследований.
2. С позиции геоэкотонного подхода дать обзор и анализ ведущих географических факторов формирования ЛГП исследуемого региона.
3. Разработать методические вопросы системного анализа и отображения в моделях ЛГП притихоокеанской зоны на региональном и локальном иерархических уровнях.
4. Разработать для Северо-Восточного Приамурья систему мезо-масштабных моделей ЛГП по комплексу гидротермических характеристик, адекватную задачам ландшафтно-экологических исследований.
Исходными данными для моделирования ЛГП послужили опубликованные в соответствующих справочниках среднемноголетние нормы гидротермических характеристик.
Методологической основой исследования является физико-географическая и общенаучная теория и методология: 1) учение о геосистемах и, в частности, географических экотонах; 2) геофизические разделы физической географии (геофизика ландшафта, климатология, гидрология суши и другие); 3) методология прикладного системного анализа и матема-тико-картографического моделирования в географии.
Основу примененной в работе методики прикладного системного анализа составило установление конфигуратора исследования (Перегудов, Тарасенко, 1989) ЛГП притихоокеанского геоэкотона. Этот конфигуратор, состоящий из двух основных проекций исследования ЛГП - хорологической и генетической - определил выбор : 1) системы математических и картографических методов исследования (Жуков, Сербенюк, Тикунов, 1980); 2) методического подхода исследования в форме сочетания пространственного (вертикального и горизонтального) и генетического анализа ЛГП и синтеза данных полей в виде математико-картографических их моделей; 3) ступенчатой схемы математико-кар-тографического моделирования ЛГП на основе метода разложения исходного поля на две его составляющие: а) вертикальную, которая обусловлена высотой места; б) горизонтальную, которая обусловлена комплексом факторов горизонтальной ГМД, - с использованием совокупности формальных и неформальных критериев разложения.
Научная новизна исследования.
1. Для притихоокеанского геоэкотона разработана методика мате-мзтико-картографического моделирования ЛГП на основе комплексной итерационно-оптимизационной методики определения вертикальных градиентов ЛГП и оценки их территориальной устойчивости с использованием комплексного критерия максимальной гладкости истинных вариантов приведения ЛГП к уровню океана.
2. Для Северо-Восточного Приамурья разработана информативная система картографических, математических и математико-картографиче-ских моделей ЛГП мезомасштабного уровня повышенной пространственной разрешенности.
3. Разработан метод топохроноизоаномал для изучения локальных прострзнстЕенно-временньлх контрастов геофизических характеристик.
Практическая значимость исследования связана с возможностью использования разработанной системы моделей ЛГП для обеспечения геофизической информацией ландшафтно-экологических исследований Северо-Восточного Приамурья, а также для целей биогеографии, лесного и сельского хозяйства, инженерно-строительных изысканий и т.д. Методика моделирования ЛГП может быть применена в регионах тихоокеанской окраины России, которые отличаются повышенной горизонтальной контрастностью ЛГП, низко- и среднегорным рельефом.
Апробация работы и публикации. Результаты исследования докладывались на Вторых чтениях имени Г.й.Невельского "Проблемы организации территории районов нового освоения" (Хабаровск, 1990), Всесоюзной научной конференции "Проблемы организации территории регионов нового освоения" (Хабаровск, 1991), научно-методической конференции "Непрерывное экологическое образование и воспитание. Опыт, проблемы, перспективы" (Комсомольск-на-Амуре, 1997), Всероссийской научно-практической конференции "Личность в меняющемся обществе" (Комсомольск-на-Амуре, 1998) и на физико-географическом семинаре Института географии СО РАН (Иркутск, 1998). По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержание работы изложено на 167 страницах машинописного текста, включает 32 рисунка, 13 таблиц, список литературы содержит 209 наименований.
Похожие диссертационные работы по специальности «Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов», 11.00.01 шифр ВАК
Флора Нижнего Приамурья: состав, эколого-географическая структура, современное состояние2013 год, кандидат наук Крюкова, Мария Викторовна
Природные и антропогенные процессы в ландшафтах северо-восточного Прикаспия (Мангыстауская и Атырауская области Казахстана)2019 год, кандидат наук Табелинова Аида Серикпаевна
Имитационное моделирование состояния бассейново-ландшафтных систем в условиях избыточного увлажнения1999 год, доктор географических наук Зотов, Сергей Игоревич
Геоэкологические последствия схода снежных лавин на территории Кабардино-Балкарской республики2004 год, кандидат географических наук Кюль, Елена Владимировна
Рельеф и пространственная дифференциация ландшафтов: на примере Зейско-Буреинской равнины2010 год, кандидат географических наук Мурашова, Елена Георгиевна
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.