
Умовне позначення часу
Рік |
1989 |
1990 |
1991 |
1992 |
1993 |
1994 |
1995 |
1996 |
Рівень |
-7 |
-5 |
-3 |
-1 |
+1 |
+3 |
+5 |
+7 |
За
непарної кількості членів ряду відлік
ведеться від середини, яку приймають
за нуль. Значення
за
парної кількості рівнів
за непарної
Приклад.
За даними таблиці 7 знайти рівняння
динаміки
Р і ш е н н я. Розраховуємо параметри ti, ti2, yi і вносимо в табл.7.
Таблиця 7
Розрахунок значення для визначення рівняння динаміки
Рік |
Процент забруднення від рівня ГДК (Y) |
ti |
ti2 |
yi |
Теоретичне значення yi |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1987 |
39,4 |
-9 |
81 |
-354,6 |
39,29 |
1988 |
39,8 |
-7 |
49 |
-278,6 |
39,73 |
1989 |
40,0 |
-5 |
25 |
-200,0 |
40,17 |
1990 |
40,6 |
-3 |
9 |
-121,8 |
40,61 |
1991 |
41,4 |
-1 |
1 |
-41,4 |
41,05 |
1992 |
41,9 |
+1 |
1 |
41,9 |
41,49 |
1993 |
41,9 |
+3 |
9 |
125,7 |
41,93 |
1994 |
42,0 |
+5 |
25 |
213,0 |
42,37 |
1995 |
42,6 |
+7 |
49 |
300,2 |
42,81 |
1996 |
43,1 |
+9 |
81 |
387,9 |
43,25 |
Сума |
412,7 |
0 |
330 |
72,3 |
412,70 |
З таблиці знаходимо: при n=10
Тоді рівняння прямої буде мати вигляд
За отриманим рівнянням знаходимо теоретичне значення проценту забруднення повітря від рівня ГДК для кожного періоду часу.
Мірою коливання рівнів динамічного ряду є середній квадрат відхилень фактичних рівнів ряду від змінних рівнів, які обчислюються за трендом. Ця величина подібна дисперсії, яка обчислюється в рядах розподілу з певною відмінністю – відлік відхилень ведеться не від середньої (сталої для певного ряду), а від змінної середньої – вирівняних рівнянь. Міра коливання визначається за формулою
Для тренду (див. табл.7), вираженого прямою yt =41,27+0,22t ,міра коливання буде дорівнювати:
Відносна
міра коливання (своєрідний коефіцієнт
варіації) визначається за формулами
для нашого прикладу
а
у відсотках
.
Величина
служить
критерієм вірності вибору рівняння
тренду.
Сезонні коливання параметрів екологічних процесів. Велика кількість екологічних процесів змінюють свій характер в залежності від зміни сезонів року. Такі зміни викликають сезонні коливання тих чи інших параметрів цих процесів. Вивчення сезонних коливань має самостійне значення як дослідження особливого типу динаміки.
Сезонність можна розуміти як загальну динаміку всередині року. Моделлю рівнів, які періодично змінюються, служить ряд Фур’є, аналітичне вираження якого можна застосовувати до динаміки. Воно має вигляд
В цьому рівнянні величина k визначає номер гармоніки ряду Фур’є і може бути взятою з необхідним ступенем точності ( найчастіше від 1 до 4 ). Параметри рівняння визначаються методом МНК за формулою
Для вивчення специфічного періодичного явища сезонності беремо n=12 (кількість місяців року), а ряд динаміки можна записати у вигляді , показаному у табл.8.
Таблиця 8
Ряди динаміки для виявлення сезонних коливань
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y0 |
y1 |
y2 |
y3 |
y4 |
y5 |
y6 |
y7 |
y8 |
y9 |
y10 |
y11 |
При розрахунку приймається до уваги те , що в чотирьох квадратах від 0 до 2π косинуси та синуси чотири рази приймають одні й тіж значення; 0; 0,5; 0,866; і 1, взяті із знаком мінус або плюс.
Приклад. Розглянемо модель сезонності для даних, які наведені в табл.9.
Таблиця 9
Дані про рівні, які помісячно періодично змінюються
Місяць |
t |
y |
cos t |
sin t |
y cos t |
y sin t |
yt |
1 |
0 |
39,8 |
1,000 |
0,000 |
39,80 |
0,00 |
44,17 |
2 |
|
62,2 |
0,866 |
0,500 |
53,86 |
31,10 |
93,70 |
3 |
|
125,5 |
0,500 |
0,866 |
62,95 |
109,03 |
152,13 |
4 |
|
256,2 |
0,000 |
1,000 |
0,00 |
256,20 |
205,81 |
5 |
|
271,1 |
-0,500 |
0,866 |
138,05 |
239,10 |
234,88 |
6 |
|
155,7 |
-0,866 |
0,500 |
-221,44 |
127,85 |
237,04 |
7 |
|
177,6 |
-1,000 |
0,000 |
-177,60 |
0,00 |
168,31 |
8 |
|
144,0 |
-0,866 |
-0,500 |
-124,70 |
122,00 |
160,16 |
9 |
|
86,7 |
-0,500 |
-0,866 |
-46,35 |
-75,08 |
129,87 |
10 |
|
52,8 |
0,000 |
-1,000 |
0,00 |
52,80 |
88,49 |
11 |
|
38,3 |
0,500 |
-0,866 |
19,15 |
-33,17 |
18,97 |
12 |
|
37,9 |
-0,866 |
-0,500 |
32,82 |
-18,95 |
16,82 |
Сума |
– |
1553,2 |
– |
– |
-496,56 |
461,28 |
1552,9 |
Р і ш е н н я. Знаходимо cos t, sin t, y cos t, y sin t і визначаємо
Тоді рівняння сезонної моделі буде мати вид
Індексом сезонності називається відношення середньої з фактичних рівнів однойменних місяців до середньої з вирівняних даних по тим самим місяцям
.
Отже, величина iсез різна для кожного місяця і залежить від способу вирівнювання, який може бути виконаним або із застосуванням дванадцятимісячної ковзної середньої, або аналітичним вирівнюванням.
Показником сили коливання динамічного ряду через сезонний характер процесу служить середнє квадратичне відхилення індексів сезонності (виражається в процентах) від 100%
Порівняння середніх квадратичних відхилень, які розраховуються за два періода, показують зрушення в сезонності. Якщо величине σсез зменшується, то сезонний характер досліджуваного явища йде на спад.
Вивчення глибини сезонних коливань можливо і шляхом визначення відношень відхилення фактичних рівнів від вирівняних до теоретичних відхилень, прийняті за «норму».
Деякі способи виміру розмаху сезонної хвилі засновані на вивченні не абсолютних відхилень фактичних даних від вирівняних, а відхилень з урахуванням знаку.