Анотація до роботи:

Лобода Н.С. Річний стік річок України в умовах антропогенного впливу. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук. - Спеціальність 11.00.07 - гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія. - Одеський державний екологічний університет, Одеса, 2003.

Розвинуті і обгрунтовані нові принципи побудови моделей “клімат-річний стік” в умовах антропогенного впливу. Розроблений та реалізований для території України новий метод визначення характеристик природного річного стоку, базисною частиною якого є норма кліматичного стоку, розрахована на підставі рівняння водно-теплового балансу. Установлені особливості просторово-часового розподілу характеристик річного стоку з використанням сучасних методів математичного аналізу: отримані фрактальні характеристики річного стоку; встановлений зв’язок структури полів річного стоку з розподілом кліматичних факторів, що обумовлені великомасштабними атмосферними процесами, та факторів підстильної поверхні, які визначаються процесами мезомасштабу. Отримані райони з синфазними й синхронними коли-ваннями стоку; виділені статистично однорідні райони для параметрів, що виз-начаються за даними спостережень з малим ступенем достовірності (коефіці-єнти автокореляції і відношення ). Запропоновано й реалізовано новий метод розрахунку характеристик річного стоку України в умовах водогосподар- ських перетворень стоку на водозборах, яка базується на детерміновано-стохас- тичних моделях, формалізмі еволюційних рівнянь, функцій відгуку, а також теорії нейромережевих систем. Розроблені й апробовані нові моделі побутового річного стоку дозволили врахувати вплив різних антропогенних факторів в залежності від кліматичних умов та заданих масштабів водогосподарських перетворень. На базі комплексного підходу до визначення природного і побу-тового стоку виконано моделювання можливих змін поверхневих водних ресур-сів при глобальному потеплінні за альтернативними кліматичними сценаріями.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми оцінки поверхневих водних ресурсів України в умовах антропогенного впливу на основі комплексного підходу, який розглядає динаміку гідрологічної системи у послідовному ланцюгу “клімат – природний стік - водогосподарські перетворення – побутовий стік”.

Головні наукові і практичні результати роботи.

1.Гідрологічна вивченість поверхневих водних ресурсів України недостатня для визначення достовірних оцінок їхнього стану в залежності від масштабів антропогенних перетворень. Це обумовлене обмеженістю даних спостережень за стоком у природних умовах його формування та відсутністю систематичних даних про водоспоживання. Сучасні узагальнення річного стоку здебільшого відображають закономірності просторово-часового розподілу побутового стоку, залишаючи у вигляді “білих плям” південні і південно-західні регіони України, де майже відсутня інформація по стоку не тільки в природних, але й в порушених водогосподарською діяльністю умовах. Для вирішення поставленої проблеми розроблена загальна математична модель річного стоку, за якою визначаються характеристики річного стоку у природних і порушених антропогенним впливом умовах, включаючи зміни клімату.

2. Виконано обгрунтування можливості застосування методу водно-теплового балансу для визначення природних водних ресурсів України. При цьому використані дані по більш ніж 900 метеорологічних станціях і постах. Розраховані та узагальнені по території основні кліматичні складові рівняння водно-теплового балансу – норма річних опадів як загальна характеристика зволоження території та норма максимально можливого випаровування як загальна характеристика теплових ресурсів.

3. Вперше для всієї рівнинної території України визначені і узагальнені у вигляді карт ізоліній норми кліматичного стоку, розраховані за методом водно-теплового балансу. Установлено, що просторовий розподіл норм кліматичного річного стоку підкоряється географічній зональності, і встановлені за розробленою картою величини стоку можуть бути ототожнені з природним зональним річним стоком великих річок. Середнє відносне відхилення норм кліматичного та природного стоку в зоні надлишкового та достатнього зволоження становить , а в зоні недостатнього - .

4. На основі даних про кліматичний стік встановлено характер та кількісні показники впливу факторів підстильної поверхні на формування стоку малих та середніх річок. Виділено області від’ємних, нульових та додатних виправлень до норм кліматичного стоку.

5.Вперше закономірності просторово-часового розподілу річного стоку досліджені у зв’язку з кліматичними факторами його формування на структурному рівні на основі розкладання полів гідрометеорологічних характеристик за природними ортогональними функціями. Надана оцінка внесків атмосферних процесів різних масштабів у загальний процес формування природних коливань річного стоку. Показано, що структура полів річного стоку обумовлена структурою полів максимально можливого випаровування та опадів на рівні перших трьох компонент розкладання, які описують понад 70% дисперсії вихідних даних. Отримані кореляційні залежності між ваговими навантаженнями на перші компоненти розкладання полів річного стоку та кліматичними факторами. Надано фізичну інтерпретацію результатів розкладання за природними ортогональними функціями. Зроблений висновок про обумовленість перших трьох компонент розкладання характером великомасштабних атмосферних процесів.

6. Четверта та п’ята компоненти розкладання полів річного стоку обумовлені процесами мезомасштабу. Установлено, що вплив природних факторів підстильної поверхні проявляється на рівні четвертої компоненти. Це знайшло своє відображення в залежностях вагових навантажень на четверту компоненту від морфометричних характеристик водозборів

7. Порушення характеру коливань річного стоку за рахунок водогосподарських перетворень впливає на структуру полів стоку лише на рівні п’ятої складової розкладання. Таким чином, при вирішенні задачі фільтрації вихідної інформації по стоку можна вилучити вплив водогосподарських заходів на стік, використовуючи тільки перші чотири компоненти розкладання.

8. Вперше на базі виявлених закономірностей у структурі полів річного стоку та даних про норми кліматичного стоку розроблена методика моделювання хронологічних рядів природного річного стоку невивчених річок з використанням перших 4-ох складових розкладання. Точність моделювання природного стоку знаходиться у межах .

9. Запропонований новий підхід до встановлення основних показників стокоформувальних факторів на основі параметризації гідрологічних процесів (сумарний річний стік, стік наносів, грунтовий стік) за методом головних компонент.

10. Вперше до аналізу циклічності коливань річного стоку залучено амплітудні функції перших складових розкладання полів річного стоку за методом головних компонент.

11. Вперше в теорії річного стоку досліджені фрактальні властивості часового та просторового розподілу річного стоку й відкрито феномен скейлінгу (самоподібності). Чисельно розраховані фрактальні розмірності, що знаходяться у межах 1,40-1,80.

12.Вперше для території України на основі методів багатовимірного статистичного аналізу виконано районування за синхронністю коливань річного стоку. При цьому виділено два основних райони з синфазними коливаннями річного стоку (Західний і Східний) та підрайони з синхронними коливаннями річного стоку. Донбас та Крим віднесені до регіонів з суттєво порушеним характером коливань річного стоку за рахунок міжбасейнового перекидання води.

13.Вперше для території України виконано теоретичне обґрунтування доцільності, ступеня та меж географічних узагальнень статистичних параметрів річного стоку на основі методу сумісного аналізу вихідних даних, розробленого С.Н. Крицьким та М.Ф. Менкелем. Показано, що районування статистичних параметрів ефективне лише стосовно до коефіцієнтів автокореляції та відношення , які визначаються за даними спостережень з малим ступенем достовірності.

14.Виконано обгрунтування нових принципів побудови детерміновано-стохастичних

моделей побутового стоку,що базуються на формалізмі еволюційних рівнянь,функції відгуку

15. Вперше розвинуто й чисельно реалізовано нейромережеву модель побутового сто- ку.

16. Розроблені та апробовані методики розрахунку характеристик побутового річного стоку для основних видів водогосподарських перетворень. У зоні недостатнього зволоження як головні антропогенні фактори виділені забори води на зрошування з місцевих водних ресурсів, втрати на додаткове випаровування з поверхні штучних водойм, використання стоку річок-донорів для цілей зрошування; для зони надлишкового зволоження – осушення боліт та заболочених земель.

17.Установлені закономірності зміни статистичних параметрів побутового річного стоку в залежності від масштабів водогосподарських заходів у межах водозборів. Розроблена методика сумісного урахування різних факторів впливу водогосподарських перетворень на статистичні параметри стоку, яка представлена у вигляді коефіцієнтів антропогенного впливу. Ця методика була застосована для оцінки та прогнозу параметрів побутового стоку недостатньо вивчених річок північно-західного Причорномор’я. Адекватність детерміновано-стохастичної моделі даним спостережень підтверджена задовільною узгодженістю статистичних параметрів та ймовірнісних характеристик побутового річного стоку, отриманих за результатами моделювання, та розрахованих за даними спостережень з використанням незалежних вибірок.

18. На базі рівняння водно-теплового балансу та розробленої детерміновано-стохастичної моделі запропоновано метод оцінювання поверхневих водних ресурсів України при зміні кліматичних умов.

19. Виконане моделювання можливих змін водних ресурсів України за альтернативними сценаріями глобального потепління. Показано, що напрям змін водних ресурсів обумовлений режимом зволоження, у той час як теплоенергетичні ресурси мають тенденцію до зростання. В залежності від співвідношення ресурсів вологи і тепла будуть змінюватися і водні ресурси. За найбільш несприятливим сценарієм передбачається зменшення норм річного стоку південних областей України на 25%, що при збереженні сучасного рівня водогосподарських перетворень, приведе до практичного знищення місцевих водних ресурсів усього регіону.

Cписок опублікованих праць здобувача за темою дисертації

1. Гопченко Е.Д., Лобода Н.С. Применение методов статистического моделирования при оценке изменений годового стока рек под влиянием орошения // Метеорология и гидрология. – 1986. - №9. – С. 79-84.

2. Болгов М.В. , Лобода Н. С., Николаевич Н. Н. Пространственное обобщение параметров внутрирядной связности рядов годового стока // Метеорология и гидрология. - 1993. - №7. - С. 83 - 91.

3. Болгов М.В. , Лобода Н.С., Николаевич Н.Н., Сарманов И.О. О свойствах выборочных оценок параметров моделей марковских процессов с линейной гамма-корреляцией смежных членов // Метеор. климат. и гидр. - 1993. - Вып. 29. - С. 110 - 122.

4. Болгов М.В., Лобода Н.С., Николаевич Н.Н. Пространственное обобщение коэффициентов автокорреляции годового стока Украины // Труды УкрНИГМИ. – 1993. - Вып. 245. - С. 22 - 29.

5. Гопченко Е.Д., Лобода Н.С. Об учете влияния карста на водные ресурсы Северского Донца // Тр. УкрНИГМИ. - 1988. - Вып. 228. - С. 82 -89.

6. Шведенко Г.В., Лобода Н.С., Обухов Е.В. К вопросу оценки теоретического гидроэнергетического потенциала малых водотоков северо-западного Причерноморья (Одесская область) на основе современного климатического стока // Межвед. научн. сб. Украины. - Метеорология, климатология и гидрология. - Одесса. - 1998. – Вып. 35. - С. 338 - 350.

7. Лобода Н.С. Применение методов многомерного статистического анализа при оценке водных ресурсов Дунай - Днестровского междуречья по материалам наблюдений // Межвед. научн. сб. Украины. - Метеорология, климатология и гидрология. - Одесса. - 1998. – Вып. 35. - С. 293 - 307.

8. Лобода Н.С. , Фан Ван Тинь. Исследования синхронности колебаний годового стока Украинского Полесья при помощи методов многомерного статистического анализа // Межвед. научн. сб. Украины. - Метеорология, климатология и гидрология. - Одесса. - 1999. - Вып. 36. - С.190 - 204.

9. Шведенко Г.В., Лобода Н.С., Гопченко Е.Д., Обухов Е.В. Оценки возможных изменений теоретического гидроэнергопотенциала малых водотоков северо-западного Причерноморья в условиях глобального потепления // Межвед. научн. сб. Украины. - Метеорология, климатология и гидрология. - Одесса. - 1998. – Вып.36. - С. 225- 239.

10. Лобода Н.С. Применение метода главных компонент к исследованию закономерностей многолетних колебаний годового стока и его климатических факторов // Межвед. научн. сб. Украины. - Метеорология, климатология и гидрология. - Одесса. - 1999. – Вып. 38. - С. 104- 112.

11. Фан Ван Тинь, Гопченко Е.Д., Лобода Н.С. Климатические и водные ресурсы Украинского Полесья // Межвед. научн. сб. Украины. - Метеорология, климатология и гидрология. - Одесса. - 1999. – Вып. 39. - С.254 –267.

12. Лобода Н.С. Разложение полей базисного стока на естественные ортогональные составляющие и расчет грунтового стока рек западной части Украинского Полесья // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - Одеса. - 2000. – Вип. 40. - С. 173 - 180.

13. Фан Ван Тинь, Гопченко Е.Д., Лобода Н.С. Водные ресурсы западной части Украинского Полесья в условиях изменений глобального климата // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрология. - Одесса. - 2000. – Вип. 41. - С. 92 - 101.

14. Гопченко Е.Д., Лобода Н.С. Оценка возможных изменений водных ресурсов Украины в условиях глобального потепления // Гидробиологический журнал. - Киев: Институт гидробиологии НАН Украины. - т.36, №3. - 2000. - С. 67 - 78.

15. Гопченко Є., Лобода Н. Динаміко - стохастична модель стоку зрошуваних річок Північно-Західного Причорномор’я в умовах глобального потепління // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія: Науковий збірник. - т.1. – Киів: Ніка - центр, 2000. - С. 154 - 158.

16. Лобода Н.С., Гопченко Е.Д. Модели оценки и прогноза состояния водных ресурсов рек бассейна Придунайских озер в естественных и нарушенных хозяйственной деятельностью условиях // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія и гидрологія - Одеса. - 2001. – Вип. 42. - С. 50 - 62.

17. Лобода Н.С. Синхронность колебаний годового стока рек Украины // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - Одеса. - 2001. – Вип. 43. - С. 250 - 256.

18. Лобода Н.С. Восстановление рядов естественного годового стока на основе разложения его полей по естественным ортогональным функциям (на примере юго-западной части Украины и Молдовы) // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія: Науковий збірник. – т.2. - Київ: Ніка-Центр, 2001. – С. 246 - 253.

19. Гопченко Є.Д., Лобода Н.С. Оцінювання природних водних ресурсів України за методом водно-теплового балансу // Наук. Праці УкрНДГМІ. –2001. – Вип.249. – С.106-120.

20. Лобода Н.С. Оценка гидромелиоративных норм северо-западной части Украины // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - Одеса. - 2001. – Вип. 44. - С. 175 - 181.

21. Лобода Н.С., Нгуен Ле Минь. Оценка норм максимального возможного испарения для территории Крымского полуострова // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - Одеса. - 2001. – Вип. 44. - С. 181 - 186.

22. Лобода Н.С., Шаменкова О.И. Обоснование методики расчета подземного стока рек Молдовы и юго-западной Украины на базе метода главных компонент // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - Одеса. - 2001. – Вип. 44. - С. 187 - 191.

23. Loboda N.S. Neural networks and multi-fractal modelling of non-liniar complex systems // Науковий вісник Ужгородського університету. – Ужгород. – 2002. – Вип. 10. – С.119-121.

24. Лобода Н.С. Методические подходы к оценке естественных водных ресурсов горных районов на основе метеорологической информации (на примере горной части бассейна р.Днестр) // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - Одеса. - 2002. – Вип. 45. - С. 118 –124.

25. Лобода Н.С. Формализм функций памяти и мультифрактальный подход в задачах моделирования годового стока рек и его изменения под влиянием факторов антропогенной деятельности // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - Одеса. - 2002. – Вип. 45. - С. 140 -146.

26. Лобода Н.С., Гопченко Е.Д. Оценка возможных изменений режима орошения в условиях изменений климата на территории северо-западного Причерноморья // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - Одеса. - 2002. – Вип. 45. - С. 100 –106.

27. Лобода Н.С., Шаменкова О.И. Обоснование стохастических моделей годового суммарного и подземного стока в условиях осушительных мелиораций (по материалам западного Полесья) // Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - Одеса. - 2002. – Вип. 46. - С. 279 – 293.

28. Лобода Н.С., Шведенко Г.В., Гопченко Є.Д., Обухов Є.В. Оцінка теоретичного гідроенергетичного потенціалу в умовах антропогенного впливу // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. – Луцьк:Вежа. – 2002.- №4. – С.205 – 212.

29. Лобода Н.С., Гопченко Е.Д. Обоснование районирования статистических параметров стока, определяемых по наблюденным данным с малой степенью достоверности // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія: Науковий збірник. - т.5. – Киів: Ніка - центр, 2003. - С. 35 - 41.

30. Loboda N.S., Гопченко Е.Д. Stochastic model of long-term annual flow fluctuations under anthropogenic influences (in Ukraine)// Special Issue “Stochastic models of hydro-logical processes and their applications to problems of environmental preservation”. ARW Series.-1998.-Vol.1.-P.110-118.

31. Loboda N.S. The assessment of present and future Ukrainian water resources on meteorological evidence// Climat and Water.-1998.-Vol.1.-P.1486-1494.

32. Loboda N.S. Ecological Effect of changes in Hydrosphere state: Analysis of interaction of the climatic factors and annual runoff with empirical orthogonal functions and memories matrices methods // Ecology of Siberia, the Far East and the Arctic.- 2001.-Vol.1.-P.79-83.

33. Loboda N.S. New Stochastic and Fractal Multisystems models of Non-linear Hydrological Systems and Applications to description of Hydrological processes and Enviromental preservation // Ecology of Siberia, the Far East and the Arctic.-2001.-Vol.1- P.84-86.

34. Лобода Н.С., Николаевич Н.Н., К вопросу исследования внутрирядных связей годового стока в условиях орошения. - Деп. В УкрНИИТИ 31.03.88, №780-УК88. // Аннот. в ж. География, №9,1988.

35. Лобода Н.С., Халед Аднан Адель. Исследование синхронности колебаний годового стока рек Приазовья и Донецкого Кряжа в условиях антропогенного влияния. - Деп ВИНИТИ,2220- Ук93. // Аннот. в ж. География, №8, 1993.

36. Шведенко Г.В., Лобода Н.С., Гопченко Е.Д., Обухов Е.В.Теоретический гидропотенциал малых водотоков Одесской области // Сборник научных статей Междунар. Научно- практ. конф. “Перспективные направления развития экологии, экономики, энергетики.” - Одесса, ОЦНТЭИ. - 1999. - С.395 -340.

37. Гопченко Є., Лобода Н., Фан Ван Тінь. Просторово- часові узагальнення річного стоку України у зв’язку з кліматичними умовами // Зб. наук. праць. VIII з’їзду Українського географічного товариства “Україна та глобальні процеси: географічний вимір”. -т.2. –Луцьк: Вежа, 2000. - С. 196 –198.

38. Гопченко Е.Д., Гушля А.В., Лобода Н.С. Об оценке изменения водных ресурсов под влиянием орошения // Тезисы докладов V Всесоюзного гидрологического съезда. - Ленинград, Гидрометеоиздат, 1986. - С. 118-119.

39. Гопченко Є.Д., Лобода Н.С., Нагаєва С.П. Принципи побудови математичних моделей оцінки та прогнозу зміни водних ресурсів в умовах антропогенної діяльності // Тези доповідей VI з’їзду Географічного товариства УРСР “Сучасні географічні проблеми Української РСР”. - Київ. - 1990. - С. 81-82.

40. Bolgov M.V., Loboda N.S. Group estimate of the parameters of stochastic flow models // Еxtended abstracts International Conf. on Regionalization in Hydrology. Braunschwein (Germany). - 1997. - P. 13-16.

41. Варламова К., Гопченко Е., Лобода Н. Альтернативные кормовые культуры - ресурсы выживаемости при климатических изменениях // Материалы Второго Международного Симпозиума “Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования”. - Том 5. - Пущино: Российская академия сельскохозяйственных наук. - 1997. - С. 602 - 604.

42. Гопченко Є.Д., Лобода Н.С. Стік приток нижньої течії Дністра в умовах антропогенної діяльності // Тезисы докладов международного научно-практического семинара “Эколого - экономические проблемы Днестра” - Одесса: Южный научный центр, Одесский центр научно-технической и экономической информации. - 1997. - С. 19.

43. Гопченко Е.Д., Лобода Н.С. Методичні підходи до оцінки можливих змін водних ресурсів в умовах глобального потепління (на прикладі України) // Тези доповідей Другого з’їзду Гідроекологічного Товариства України. - Том 2. - Київ. - 1997. - С. 195-196.

44. Лобода Н.С. Пространственно-временные обобщения параметров естественного годового стока рек Украины // Тезисы докладов Междунар. научно- практ. конф. “Resursele funciare si acvatice. Valorificarea superriorava si protectia lor”. – Vol.II. – Chisinau (Moldova). – 1998. – P. 230-231.

46.Gopchenko E., Loboda N. Methodical approaches to estimate the Danube region’s water resources // Сonferece abstracts of XX - th conference of the Danubian countries on hydrological forecasting and hydrological bases on water management. - Bratislva (The Slovak Republic).- 2000. - P. 129.

45. Гопченко Е.Д., Лобода Н.С. Обоснование оценки водных ресурсов Днестра в естественных и преобразованных хозяйственной деятельностью условиях с учетом глобального изменения климата // Тезисы докладов международной научно-практическая конференции “ Эколого - экономические проблемы Днестра” - Одесса: Южный научный центр, Одесский центр научно-технической и экономической информации. - 2000. - С. 11.

46. Loboda N.S. Neural networks approach in modelling the non-linear complex systems. Multifractal models // Тези доповідей конференції молодих вчених “ЇЕФ’2001” – Ужгород: Національна академія наук України. – 2001. – С.41.

47. Loboda N.S. Neural networks approch in hydrology. Leaky aquirer function and fractal models for nonlinear complex hydrosystems // Еxtended abstracts International Conf. Applied non-linear dynamics from semiconductors to information technologies. – Thessaloniki (Greece). - 2001. - P. 25.

48. Loboda N.S. Quasiparticle density functional theory at finite temperatures, leaky aquifer function and density functional in fractal models for nonlinear hydrological systems // Abstracts International Conf. Applied density functional theory. – Vienna (Austria) - 2001. - P. 98.

49. Лобода Н.С. Формализм функции памяти и мультифрактальный подход к моделированию изменений годового стока рек под влиянием факторов антропогенной деятельности // Тези доповідей до міжнародної конференції Одеського державного екологічного університету “Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища -2002”. - Одеса. - 2002. – С. 156 -157.

50. Ехнич М.П., Лобода Н.С. Исследование полей мутности на основе метода главных компонент // Тези доповідей до міжнародної конференції Одеського державного екологічного університету. - Одеса. - 2002. – С. 181 -182.

51. Лобода Н.С., Гопченко Е.Д. Стохастическое моделирование годового стока с учетом антропогенных факторов // Тези доповідей до міжнародної конференції державного екологічного університету “Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища -2002”. - Одеса. - 2002. – С. 164 -165.

52. Лобода Н.С., Ехнич М.П. Анализ стокоформирующих факторов на основе применения метода разложения полей гидрологических характеристик по естественным ортогональным функциям // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції “Динаміка наукових досліджень”. – т.9. – Дніпропетровськ – Днепродзержинск- Черкаси. – 2002. – С.19-21.