Статистичний аналіз тенденцій і закономірностей динаміки екологічних явищ і процесів

Екологічні процеси - явище не статичне, а динамічне. Тобто протягом певного часу - місяць за місяцем, рік за роком змінюється стан забруднень природних сфер, рівень викидів забруднюючих речовин в навколишнє середовище, об'єм промислових і побутових відходів на звалищах тощо.

Для будь-якого динамічного ряду характерні перелік хронологічних дат (моментів) або інтервалів часу і конкретні значення відповідних статистичних показників, які називають рівнями ряду. Тому кожен ряд динаміки має елементи двох типів - рівні і періоди: рівні - цифри, з яких складається ряд; періоди - дати, якім відповідають рівні ряду.

При вивченні динаміки важливі не лише числові значення рівнів, але і їх послідовність. Як правило, часові інтервали поміж рівнями однакові (доба, декада, календарний місяць, квартал, рік).

Приймаючи будь-який інтервал за одиницю, послідовність рівнів можна записати так: У о, У і, Уз … Уn,

Динаміка викидів у атмосферне повітря наведемо в табл. 14.

 

 

Таблиця 14

Динаміка обсягів викидів в атмосферне повітря

Рік
Обсяги викидів, тис.т

 

Види рядів динаміки. За різними ознаками динамічні ряди поділяють на таки види:

За статистичною природою показників - на первинні і похідні, ряди абсолютних, середніх і відносних величин.

За ознакою часу - на інтервальні і моментні.

Моментними називають такі ряди динаміки, рівні яких фіксують стан явища на даний момент часу (дату). Наприклад, стан забруднення середовища на 1 січня тощо. Рівні моментного ряду підсумовуванню не підлягають, так як мають елементи повторного рахунку.

Інтервальним називають такий ряд, рівні якого характеризують явище за певний період часу. Прикладом інтервального ряду є обсяг викидів шкідливих речовин за рік. В інтервальному ряді рівень виступає як агрегований результат процесу і залежить від тривалості часового інтервалу. Слід зауважити, що і похідні показники, обчислені на основі інтервальних рядів, на "відміну від моментних залежать від тривалості інтервалу часу (середньодобовий чи середньорічний обсяг викидів на душу населення).

За кількістю показників у динамічному ряді - на одно- і багатомірні. Останні у свою чергу, поділяють на два види: паралельні та ряди взаємозв'язаних показників.

Одномірні характеризують зміну одного показника, багатомірні - двох, трьох і більше показників

Швидкість і інтенсивність як властивості різних екологічних явищ значно варіюють, що відбивається в структурі відповідних динамічних рядів. Для оцінки цих властивостей динаміки статистика використовує взаємозв'язані характеристики., які поділяються на дві категорії:

- показники зміни рівнів динамічного ряду;

- середні характеристики динамічного ряду.

До першої категорії належать показники, які визначають зміни, що відбуваються у досліджуваному явищі, і вказують напрям, швидкість та інтенсивність такої зміни. Ці показники отримують в результаті порівняння абсолютних і відносних рівнів ряду динаміки, тобто їх зіставлення. Можливі два варіанти зіставлення поточних рівнів ряду динаміки:

- з одним і тим самим рівнем (базою);

- з попереднім рівнем.

У першому випадку отримують базисні показники, а у другому - ланцюгові. Найчастіше за базу порівняння вибирають перший рівень динамічного ряду.
Основні показники зміни рівнів динамічного ряду. Основними показниками ряду динаміки є: абсолютний приріст, темп зростання, темп приросту, абсолютне значення одного проценту приросту, коефіцієнт прискорення та коефіцієнт випередження.

 

Основні показники динаміки викидів шкідливих речовин в атмосферу стаціонарними джерелами відношення двох рівнів динамічного ряду що характеризує інтенсивність зміни рівнів ряду:

- темп зростання - коефіцієнт зміни, виражений в процентах;

- коефіцієнт приросту - відношення абсолютного приросту до початкового або попереднього рівня ряду;

- темп приросту - коефіцієнт приросту, виражений в процентах, який показує, на скільки процентів рівень поточного періоду більший (менший) від рівня, взятого за базу;

- абсолютне значення одного проценту приросту - відношення абсолютного приросту до темпу приросту, характеризує вагомість кожного проценту приросту;

- коефіцієнт прискорення (уповільнення) - відношення двох сусідніх темпів зростання, визначених ланцюговим способом;

- коефіцієнт випередження - відношення темпів зміни двох динамічних рядів за рівні періоди часу.

При аналізі рядів динаміки важливо виявити загальну тенденцію розвитку (тренд) екологічного явища, тобто встановити, в якому напрямку (зростає, зменшується) і за якою залежністю (лінійна чи нелінійна) вона змінюється. Ця задача в статистиці називається вирівнюванням динамічних рядів. Часто рівні ряду з часом змінюються (коливаються), але ця зміна для різних явищ неоднакова і може визиватися різними причинами. Говорять, що динаміка ряду включає три компоненти: тенденцію (або тривало часовий рух); коротко часовий систематичний рух; несистематичний випадковий рух. Статистичне вивчення тенденції ґрунтується на розкладанні динамічного ряду на дві складові:

де f(t) - основна тенденція, зумовлена впливом постійно діючих чинників; f(t) - залишкова величина, що визначає вплив випадкових коливань.

Тенденція f(t) виявляється - при заміні фактичних рівнів динамічного ряду іншими, обчисленими за певною методикою. Останні порівняно з первинними мають значно меншу варіацію, завдяки чому тенденція стає наочною.

Вивчаючи ряди динаміки, дослідники намагаються виявити головним чином загальну тенденцію (тренд) у змінах рівнів ряду, тобто основну закономірність розвитку явища, яка вільна від дії різних випадкових факторів.

Тенденція - це певний напрям розвитку, тривала еволюція, яка набуває вигляду більш-менш плавної траєкторії.

Загальною тенденцією динаміки є послідовне прагнення до росту, стабільності або зниженню рівнів. Тенденцію визначають за характером змін показників динаміки - абсолютного приросту, темпу приросту і т.д. На основі сформованої тенденції оцінюється загальна закономірність розвитку.

Для виявлення тенденції ряди динаміки підлягають спеціальній обробці - вирівнюванню. Вона дозволяє характеризувати особливості зміни за часом динамічного ряду в найбільш загальному вигляді, вважаючи, що через фактор часу можна передати вплив усіх головних факторів.

До способів і методів вирівнювання динамічних рядів можуть бути віднесені такі:

а) укрупнення інтервалів;

в) згладжування способом ковзної (плинної, рухомої) середньої;

г) аналітичне вирівнювання.

Укрупнення інтервалів - є найбільш простим способом вирівнювання рядів. Сутність способу укрупнення інтервалів полягає у заміні вихідного ряду динаміки іншим, показники якого відображають явище за більш тривалий період часу: річні інтервали замінюються за двох, трьох або п'ятирічний і т.д.

Внаслідок укрупнення інтервалів відхилення, які викликані дією випадкових факторів, взаємно гасяться, згладжуються і більш ясно виявляються в дії основні фактори зміни рівнів, тобто загальна тенденція зменшення викидів.

Згладжування способом ковзної середньої є одним з ефективних методів виявлення загальної тенденції розвитку явища в часі. Суть його полягає в тому, що первинні рівні динамічного ряду замінюються середніми по інтервалах. Спочатку середній рівень обчислюється з певного числа перших рівнів ряду, потім - з такої самої кількості рівнів, але починаючи з другого, далі - починаючи з третього і т. д.

Розраховані таким чином середні рівні ряду ніби ковзають по ряду динаміки від його початку до кінця, при цьому щоразу відкидається один рівень спочатку і додається наступний. Звідси наша — «ковзна» (рухома) середня. Згладжування таким способом можна здійснювати за будь-яким числом членів ряду (табл. 2.6.4).

Обчислення ковзних середніх викидів шкідливих речовин в атмосферу стаціонарними джерелами

Методи кореляційно-регресійного аналізу, за допомогою яких проводять аналітичне вирівнювання рядів динаміки, слугують важливим інструментом передбачення значень майбутніх рівнів.

Прогнозування рядів динаміки - передбачення значень майбутніх рівнів на базі аналітичного вирівнювання рядів динаміки.

Однак прогнози, складені на основі моделей аналітичного вирівнювання, можна вважати надійними, якщо виконуються, принаймні, такі вимоги:

- обсяг вибірки, який використаний для побудови рівняння регресії, є достатньо великим;

- значення рівнів ряду динаміки змінюється повільно;

- відсутній вплив випадкових факторів