УДК 51-77

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТАХ СТУДЕНТОВ

Зеленина Лариса Ивановна1, Федькушова Светлана Ивановна2
1Северный (Арктический) Федеральный Университет им. М.В.Ломоносова, кандидат технических наук, доцент кафедры Прикладной математики и высокопроизводительных вычислений Института математики, информационных и космических технологий
2Архангельский торгово-экономический колледж, преподаватель информационных технологий

Аннотация
В данной статье рассматривается важность использования методов математической обработки данных в научно-исследовательских работах студентов. Приведен фрагмент работы, посвященной изучению изменения климата на Европейском Севере, на основе которого рассматриваются возможные варианты обработки и анализа данных. Использование данных методов, несомненно, повышают практическую значимость и уровень научности работ студентов.

Ключевые слова: адаптивная модель Брауна, график изменения показателя, статистический анализ данных, трендовая модель


MATHEMATICAL METHODS OF DATA PROCESSING IN SCIENTIFIC-RESEARCH WORKS OF STUDENTS

Zelenina Larisa Ivanovna1, Fedkushova Svetlana Ivanovna2
1Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, candidate of technical Sciences, associate Professor At Kladno mathematics and highly productive on calculations of the Institute of Math, information and space technologies
2Archangelsk trade and economic College, lecturer of information technology

Abstract
This article discusses the importance of using methods of mathematical processing of data in the research works of students. Shows a fragment of the work devoted to the study of climate change in the European North, on the basis of which discusses possible options for processing and analysis of data. Using these methods will undoubtedly increase the practical relevance and the level of scientific works of students

Библиографическая ссылка на статью:
Зеленина Л.И., Федькушова С.И. Математические методы обработки данных в научно-исследовательских работах студентов // Современная педагогика. 2015. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://pedagogika.snauka.ru/2015/01/2894 (дата обращения: 26.05.2017).

Под климатом понимается статистическое описание в терминах средних значений и изменчивости соответствующих гидрометеорологических величин в пределах некоторого периода времени — от месяцев до тысячелетий (классический период — тридцать лет). [1, с. 7]. Многочисленные исследования ученых доказывают изменение климатических условий в последние десятилетия. Этот факт определяет актуальность проведения исследования, направленного на моделирование последствий изменения климата Европейского Севера, базой исследования выберем климат Архангельской области, в частности город Нарьян-Мар. Тема исследования определила объект, предмет, цели и задачи исследования.

Объект исследования: процесс изменения климата на Европейском Севере на примере Архангельской области.

Предмет исследования: моделирование последствий изменения климата Архангельской области.

Цель исследования: моделирование последствий изменения климата Европейского Севера на примере Архангельской области.

Для достижения сформулированной цели необходимо решить следующие задачи исследования.

Таблица 1. Задачи и методы исследования

Задачи исследования

Методы исследования

1. Собор статистических данных об изменении климата Архангельской области. Систематизация и обобщение статистических данных за период с 2001 по 2013 год для города Нарьян-Мар.
2. Построить математическую и информационную модель климата Архангельской области, спрогнозировать изменение климата. Используя эконометрические модели построить точечный и интервальный прогнозы изменения климата Европейского Севера на примере Архангельской области.

Практическая ценность исследовательской работы состоит в получении закономерностей изменения природно-климатических характеристик в различных климатических зонах Архангельской области, а также их прогнозных значений на перспективу для нужд экономики региона.

Итак, территория Европейского Севера по площади равна 1466 тыс. км (9% от всей площади России), численность  населения составляет  6 млн. человек (4% населения страны), средняя плотность 4 чел/км2. Природно-климатические условия: часть территории расположена севернее полярного круга. Поэтому наблюдаются низкие температуры, вечная мерзлота, ветры, заболоченность. Климат Карелии, Кольского полуострова, Вологодской области значительно мягче. Большая часть района занята тундрой, лесотундрой, тайгой.

Для анализа изменения температуры на основе имеющихся данных [1, 2, 3] была определена таблица среднемесячных значений температуры в период с 2001 по 2013 гг.

Таблица 2. Значения среднемесячные  температур  г. Нарьян-Мар

Построим кривые среднемесячных температур в начале и конце рассматриваемого временного периода.

Рисунок 1 – Кривые среднесячных температур

Данный график показывает, что имеется общая тенденция к увеличению температуры, т.е. потеплению климата. Вычислим величину  среднемесячного изменения температуры. Для анализа используем данные за 2012 и 2013гг:

Таблица 3. Среднемесячные значения температур 2012-2013гг

Данные расчеты подтверждают заключение о повышении температуры (от 1,6°С до 7,4°С), Величина среднегодового изменения температуры составила почти 3°С, максимальное изменение температуры приходится на ноябрь месяц.

Выясним, сохраняется ли тенденция сезонного потепления климата. Для этого построим графики изменения среднегодовых температур, сгруппированных по сезонам (зима, весна, лето, осень):

Рисунок 2 – Графики изменения среднегодовыхм температур

 Данные графики подтверждают факт повышения среднемесячных температур.

На основе данных Таблицы 2 построим кривую изменения среднегодовой температуры и добавим к ней усредненную линию (линию тренда).

Рисунок 3 – График среднегодового изменения температуры

Линия тренда также подтверждает факт повышения среднегодовой температуры воздуха. Но данный тренд имеет невысокий коэффициент детерминации, следовательно, его можно улучшить, например, построив адаптивную модель Брауна:

Модель является точной и адекватной, R2 =0,46. По данной модели можно выполнить прогноз на период до 2016 года:

Рисунок 4 – Эмпирические и рассчитанные по модели Брауна значения среднегодовой температуры

Рисунок 5 – Построение прогноза

 Реализация построенных моделей позволит своевременно адаптироваться к происходящим изменениям климата и избежать негативных проявлений климатической изменчивости.


Библиографический список
  1. Семенов, С. М. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Том II. Последствия изменения климата / Анисимов О. А., Анохин Ю. А., Болтнева Л. И. и др. –  Росгидромет, 2008. – 288.
  2. Стратегический прогноз изменения климата Российской Федерации на период 2010-2015 гг. и их влияние на отрасли экономики / Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). – М .: “Фабрика офсетной печати”, 2005. – 28 с.
  3. Зеленина Л.И., Федькушова С.И. Климатическое моделирование Арктики (на примере г.Нарьян-Мар) // Инноватика: научный электронный журнал. – 2014, №2. – Санкт-Петербург: ООО Инноватика, 2014. – ЭЛ № ФС 77-57224, ISSN 2312-2765


Все статьи автора «Зеленина Лариса Ивановна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: