Анализ грунтовых вод и окружающая среда

В 1980-1983 гг. на ст. Тавиль-Дора и Хаит уровни грунтовых вод имеют тенденцию к снижению. Ряды анализировались после снятия тренда. Годовой ритм преобладает в структуре вариаций уровня грунтовых вод в обеих точках наблюдений, незначительно варьируя по частоте и более существенно по амплитуде. Кроме того, по результатам вейвлет-анализа выделяется ритм с периодом около 2 лет, как и на спектре, здесь он выражен слабо.

Очень слабый ритм с периодом около полугода виден только на графике вейвлета DOG. На структурной функции выражен только годовой ритм. Максимальные значения параметра хаотизации для Хаита наблюдаются в 1982 г. В обоих пунктах можно наблюдать дрейф периодов, который затрагивает ритмы от полугода до 2 лет — в Тавиль-Доре в 1980 г., в Хаите — в первой половине 1981 г.

Рис. 6.4. Временные ряды (а), СВАН-диаграммы (б), ряды параметра хаотизации (в), амплитудные спектры (г), структурные функции (д) и результаты вейвлет-анализа функцией DOG (е) среднесуточных значений траекторий деформаций и наклонов, зарегистрированных станциями Чиль-Дора и Чусал

Ряды анализировались после снятия тренда. В структуре рядов наклонов и деформаций, кроме окологодовых ритмов с разной степенью выраженности для разных точек наблюдения, отметим ритм с периодом около трех лет на ст. Чиль-Дора, вероятнее всего, это пробладающий для этой точки наблюдения ритм. В Чусале прослеживается ритм около двух лет, для деформаций он выражен слабо. Уровень хаоса по наблюдениям на обеих станциях варьирует периодически.

Динамика вариаций периодов ритмов наклонов земной поверхности по результатам вейвлет-анализа одинакова па обеих станциях: время от времени взаимодействуют окологодовые ритмы и ритмы с периодом около 3 лет в Чиль-Доре (начало 1982 г. и середина-конец 1984 г.). В Чусале окологодовые ритмы периодически взаимодействуют с ритмами около 2 лет.

Рис. 6.5. Временные ряды (а), амплитудные спектры (б), ряды параметра хаотизации (б), СВАН-диаграммы (г) и результаты вейвлет-анализа функцией DOG (д) среднесуточных вариаций скорости вращения Земли

Временной ряд скорости вращения Земли для рассматриваемого временного интервала включает период роста параметра 1980-1985, 1986-1987 гг. — период максимальных его значений, 1988-1990 гг. — снижение параметра, кроме того, в начале 1983 г. имеет место его отрицательная аномалия.

Наиболее высокоамплитудными и стабильными во времени являются годовой, полугодовой, двухнедельный ритмы. Окологодовой и полугодовой ритмы хорошо прослеживаются по СВАН-диаграммам вариаций скорости вращения Земли в течение всего интервала наблюдений.

Особенностью ряда параметра хаотизации является выраженная отрицательная аномалия, которая приходится па начало 1984 г.

Вейвлет-анализ позволяет проанализировать динамику ритмов с периодом около 2 и 3 лет. По результатам вейвлет-анализа видны дрейфы периодов в интервале от полугода до года в 1980-1981 гг., 1983-1984 гг. и в 1991 г., а также между периодами около 2 и 3 лет в 1980-1984 гг.

В процессе анализа рядов встречались случаи, когда проследить динамику ритмов по СВАН-диаграммам было достаточно трудно, тогда мы обращались к вейвлет-анализу, где длиннопериодная часть спектра выглядит более отчетливой и хорошо локализуются во времени моменты перестройки ритмической структуры.

Ритмы скорости вращения Земли характеризуются наиболее широким диапазоном периодов (рис. 6.56), некоторые из них присутствуют также в структурах ритмов перечисленных рядов, чаще других это окологодовые, околополугодовые ритмы и ритмы с периодами 2-3 года.

Главное сходство ритмической структуры рядов деформаций, наклонов и уровня грунтовых вод состоит в наличии годовой периодичности во всех этих рядах (рис. 6.3г; 6.4г). Динамика вариаций каждого параметра индивидуальна для разных пунктов наблюдения.

В структуре вариаций уровня грунтовых вод в обеих точках наблюдений преобладающий годовой ритм незначительно варьирует по частоте и более существенно — по амплитуде. Дрейфы периода годового ритма для рядов уровня грунтовых вод проследим по результатам вейвлет-анализа (рис. 6.3е) и графикам скользящей структурной функции (рис. 6.6).

Рассмотрим один наиболее интересный момент перестройки ритмической структуры этих рядов. В Тавиль-Доре в течение 1980 г. перестройка ритмической структуры охватила периоды от полугода до 2 лет, в результате чего спектр сместился в сторону длинных периодов. Отметим, что в конце 1981 г. северо-восточнее станции произошло землетрясение К= 12.4 (табл. 6.1).