Геоинформатика и геостатистика: обзор

Гибридная модель, использующая временные ряды и цепи Маркова для обнаружения основных периодичностей в данных о температуре на вулкане Нисирос, Южные Эгейские острова

Марселлос А.Э., Цакири К.Г., Капетанакис С. и Кириакопулос К.

Вулкан Нисирос продемонстрировал ряд вулканических и сейсмотектонических событий, включая недавние вулканические фреатические извержения, вторгшиеся в непроницаемый слой вблизи поверхности. Геологические и атмосферные явления способствуют выделению тепла из гидротермальной системы. Для мониторинга колебаний температуры от выброса газа в Нисиросе в фумаролу около участков Лофос и Лаки был установлен датчик температуры. Необработанные и разложенные данные о температуре были проанализированы для определения циклов поступления тепла на поверхность от эндогенной вулканической активности и от взаимодействия с атмосферной температурой. Разложение временного ряда с использованием фильтра Колмогорова-Зурбенко и подход цепей Маркова использовались в качестве дополнительных инструментов для определения основных периодичностей в температурных данных. Фильтр Колмогорова-Зурбенко используется для разложения временного ряда температурных данных на долгосрочную и
краткосрочную составляющую временного ряда. Анализ цепей Маркова использовался для вероятностного определения периодичности в данных о температуре и совокупного влияния нагрузки при прогнозировании. Используя спектральный анализ и кластерный анализ, мы определяем основные периодичности долгосрочных и краткосрочных циклов поступления тепла. Необработанные данные о температуре показали ускоренную частоту почасовых понижений температуры на поверхности. Небольшие понижения температуры происходят в более теплых атмосферных температурах, а резкие понижения температуры происходят в более холодных атмосферных температурах. Физическое или механическое явление может препятствовать достижению тепла поверхностью. Разложение временного ряда хорошо работает в долгосрочных циклах, в то время как цепь Маркова лучше работает в краткосрочных циклах.
Оба периода связаны с циклонами, которые происходят в Эгейском море. Поскольку Нисирос является островом, на измерения температуры, вероятно, влияют различные явления (циклоны, морские приливы), которые происходят в море и влияют на гидротермальную конвекцию.