FRACTAL-STATISTICAL ANALYSIS OF WATER LEVEL FLUCTUATION FOR THE TRUBIZH RIVER

Authors

  • Є. Г. Борисенко
  • В. А. Гроза
  • О. Л. Лещинський

DOI:

https://doi.org/10.18372/2310-5461.21.6078

Keywords:

time series, Нurst indicator, quasi-cyclic, persistence, water level, phase portrait

Abstract

The problem of hydrological-ecological state of Dniper’s left tributary the Trubizh river is formulated. The water object jas been considered as a complicated dynamic system. Water levels in the river have been considered as the main indicators of dynamics (daily data for period from 1982 to 2012 from archive of Central geophysical Observatory) that have been averaged, minimized and maximized for month. The choice of investigation method have been scientifically grounded. The methodology of fractal-statistical analysis has been represented.  The R/S and quasi-cyclical analysis of water level indicators for the Trubizh river has been carried out (Hurst exponents have been calculated, phase space has been constructed, quasi-cycles have been extracted and grouped). As a result of water level dynamics investigation authors have proposed an interval of hydrological state repetition. On the basis of obtained qualitative and quantitative characteristics of fractal statistics, the persistent character of time series, memory and quasi-cycles  existence have been proved. A possibility of fractal statistics methods application to studying and forecasting of other ecological processes has been grounded.

References

Грассбергер П. Распространение эпидемичес-ких заболеваний, приводящее к фрактальным структурам / П. Грассбергер // Труды VI междуна-родного симпозиума «Фракталы в физике» (Три-ест, Италия, 1985). — М. : Мир, 1988. — C. 672.

Исаева В. В. Фракталы и хаос в биологичес-ком морфогенезе / В. В. Исаева, Ю. А. Каретин, А. В. Чернышев. — Владивосток : Дальнаука, 2004. — 162 c.

Клименко М. О. Шляхи покращення екологічного стану водних екосистем / М. О. Клименко, О. А. Ліхо, Н. М. Вознюк // Вісник Національного університету водного господарства та природоко-ристування. — Рівне, 2007. — Вип. 3 (39). Ч. 1. — С. 64–70.

Мандельброт Б. Фрактальная геометрия при-роды / Б. Мандельброт. — М. : Институт компью-терных исследований, 2002. — 656 с.

Олешко Т. И. Квазіциклічний передпрогноз-ний аналіз світових цін на нафту / Т. И. Олешко, О. В. Марусич, О. Л. Лещинський // Науковий віс-ник Інституту міжнародних відносин НАУ. Серія: економіка, право, політологія, туризм (фахове ви-дання), 2011 — Том 2, №4. — С. 33.

Працьовитий М. В. Фрактальний підхід у до-слідженнях сингулярних розподілів / М. В. Пра-цьовитий. — К. : НПУ імені М. П. Драгоманова, 1998. — 296 с.

Тарасенко В. В. Фрактальная геометрия при-роды: социокультурное измерение / В. В. Тарасен-ко // Синергетическая парадигма. Многообразие поисков и подходов. — М. : Прогресс-Традиция, 2000. — С. 191–214.

Турбин А. Ф. Фрактальные множества, функ-ции, распределения / А. Ф. Турбин, Н. В. Працевитый. — К. : Наук. думка, 1992. — 208 с.

Чумак О. В. Энтропии и фракталы в анализе данных / О. В. Чумак. — М.-Ижевск : НИЦ «Регу-лярная и хаотическая динамика», 2011. — 164 с.

Published

2014-03-28

Issue

Section

Ecology