Активность вулканов


Активность вулканов типов «ОВ» и «КР» имеет идентичный ха-рактер, причем оба геодинамических типа вулканов имеют четыре цикла активизации за период времени с 1800 до 2000 гг. Примечательно также, что I и IV циклы активизации вулканов обоих типов совпадают во времени . Выявление описанной выше периодичности извержений вулканов производилось посредством линейного преобразования исходного ряда. Для проверки достоверности выявленных закономерностей в извержениях вулканов нами был произведен расчет спектральной плотности методом максимальной энтропии для активности каждого геодинамического типа вулканов. Для этой цели на основе алгоритма Бурга была составлена компьютерная программа, по которой были рассчитаны спектральные плотности извержений вулканов .


Большую важность при оценке функции спектральной плотности с использованием метода максимальной энтропии, имеет выбор оптимального числа рекурсий (длины фильтра). Считается, что при реализации алгоритма Бурга оптимальным является число рекурсий, составляющее, примерно, 20-50% от числа членов анализируемого ряда. Методика расчета спектральной плотности была описана ранее и заключалась в следующем. По составленной программе рассчитывались спектры извержений каждого геодинамического типа вулканов в отдельности. При этом наиболее сложной задачей явился выбор опти-мального числа рекурсий (длины фильтра) для каждого типа вулканов. С этой целью начальная длина фильтра была взята постоянной и равной 15, а конечная длина менялась от 50 до 95 с шагом изменения длины фильтра, равным Таким образом, для каждого геодинамического типа вулканов было рассчитано 10 вариантов спектра при разных значениях длины фильтра. Полученные спектры тщательно анализировались и выбирались те варианты длины фильтра, при которых спектр носил устойчивый характер, а основные его элементы сохранялись и при других вариантах длины фильтра. Таким образом, достигалась максимальная объективность при расчетах спектров извержений каждого геодинамического типа вулканов. Полученные периодограммы с целью фильтрации незначительных флюктуаций сглаживались 7-летними скользящими средними.

 В то же время, при сравнении периодограмм вулканов типов «С», «ОР» и «ГР» была выявлена высокая корреляция.
Условно назовем гармонику периодом 46-52 года гармоникой первого порядка, а гармонику 21-22 года - второго порядка. Эти гар-моники нами были выделены при линейном преобразовании исходного ряда. Сравнение всех спектров не оставляет сомнений в идентичности характера цикличности извержений вулканов типов «С» и «Р». Были также рассчитаны и построены спектры извержений вул-канов типов «ОВ» и «КР». На рис. 22 в извержениях вулканов типов «ОВ» и «КР» выделены гармоники с периодами соответственно 42 и 52 года. Периоды выделенных гармоник в спектрах обоих типов вулканов имеют один порядок, а сходство их форм свидетельствует об иден-тичности характеров активности вулканов. Таким образом, анализ спектральных плотностей данных из-вержений вулканов подтвердил установленную закономерность про-странственно-временного распределения извержений вулканов.

Как указывалось в предыдущих разделах, расчет спектральной плотности извержений вулканов каждого геодинамического типа в от-дельности производился по специальной методике. Методика заключа-лась в том, что периодограммы рассчитывались при всех объективно возможных вариантах длины фильтра, что позволяло исключить не-объективность либо случайность результата при расчете спектральных плотностей и выявлении скрытых периодичностей. На рис.20 показаны периодограммы извержений вулканов типов «С» и «Р» с 1800 по 2000 годы, рассчитанные при различной длине фильтра. Приведенные пе-риодограммы не сглаживались, а тренд при расчетах не удалялся. Как видно из рис. 22, для вулканов всех типов при изменении длины фильтра (ДФ) от 60 до 80 с шагом 5 происходит уменьшение ширины спектров и увеличение их амплитуды, т.е. периодограмма становится более четкой, причем значение гармоники 22 года не меняется при разной длине фильтра вплоть до ДФ-75, а значение гармоники 44 года при ДФ-70 и ДФ-75 становится равным 46-48 годам, тогда как при ДФ- 80 принимает значение 46-52 года.


Для извержений вулканов типа «С» при ДФ-65 четко выявляется гармоника в 20 лет, затем при ДФ-70 появляется гармоника 48 лет с незначительной амплитудой, а первая смещается на 1 год (21 г), при дальнейшем увеличении длины фильтра происходят смещения значений второй гармоники (48 лет) в большую или меньшую сторону от 48 до 57 лет. Гармоника с периодом 21 год при изменении длины фильтра от 70 до 100 остаетсяется постоянной, меняется только форма спектра - увеличивается его амплитуда и уменьшается ширина. Наиболее четкие формы принимает периодограмма при ДФ-90, при этом четко вы-являются две гармоники - 21 год и 52 года. Для извержений вулканов типа «Р» при всех значениях длины фильтра совершенно отчетливо выявляются две гармоники - 21-22 года и 45-46 лет, причем по мере увеличения длины фильтра от 65 до 85 ширина спектров уменьшается, а амплитуда увеличивается. Наиболее четкая картина наблюдается при ДФ-75 и ДФ-80. Как видно из приведенных данных, используемая в настоящей работе методика анализа периодограмм позволяет с максимально воз-можной объективностью выявлять скрытую периодичность в изверже-ниях всех геодинамических типов вулканов. При расчетах спектров тренды не удалялись в связи с тем, что, как справедливо отмечено в работе В.М. Киселева (1980), возможна неоднозначность результата при удалении линейного тренда, так как не всегда ясно, что в действительности удаляется.
 
Кроме того, как показали проведенные нами расчеты, удаление прямолинейного тренда не оказывает существенного влияния на полу-ченные результаты - меняется лишь амплитуда спектров и на 1-2 года смещаются периоды гармоник . Вместе с тем, как известно, метод ММЭ является наиболее эффективным, когда периоды выделяемых гармоник значительно меньше длины ряда, в этом случае снятие тренда не оказывает существенного влияния на полученные результаты, что имеет место и в наших исследованиях. С целью проверки того, насколько установленная цикличность в извержениях различных геодинамических типов вулканов сохраняетсяи в отдельных регионах - составных частях этих типов вулканов, нами были проведены следующие исследования.