
Modeling and Information System in Economics
ISSN 2708-9746
Випадкові процеси в метеорології
Random processes in meteorology
DOI:
10.33111/mise.102.5
Анотація: Зміна клімату — це спостережувані та прогнозовані довгострокові зміни середнього клімату, а також мінливість клімату, викликана діяльністю людини, включаючи такі аномалії, як посухи, сильні шторми та повені. Клімат нашої планети постійно змінювався протягом усієї геологічної історії Землі, і ці зміни супроводжувалися значними коливаннями середніх глобальних температур. Одним із головних чинників зміни глобальної середньої температури є спалювання викопного палива, вугілля, газу та нафти, що збільшило концентрацію парникових газів, таких як вуглекислий газ, у нашій атмосфері. Ця робота в першу чергу спрямована на вивчення проблем прогнозування та моніторингу такого погодного явища, як локальна зміна температури — на основі моделей часових рядів, представлених у цій роботі, можна зробити необхідні прогнози також для вимірювання рівня снігового покриву, рівень опадів. Використання моделей прогнозування температури (таких як метод ХолтаВінтера або бібліотека Пророка) має велике практичне значення, починаючи від прогнозування температури на наступний рік для сівби, врожайності культур тощо. У даній роботі було проведено довгостроковий аналіз середньодобової температури у Київській області мовою програмування Python та її бібліотеками для аналізу даних Pandas, Numpy, ScikitLearn тощо за допомогою моделей експоненційного згладжування та бібліотеки Prophet. За допомогою цих моделей можна обробляти та прогнозувати різні типи даних, такі як: температура, рівень опадів, глибина снігового покриву. Крім того, прогнози можуть бути використані для різноманітних цілей людської діяльності. Матеріали статті мають науково-методичний характер.
Abstract: Climate change is the observed and projected longterm changes in average climate, as well as climate variability, caused by human activity, including such anomalies as droughts, severe storms and floods. The climate of our planet has been constantly changing throughout the entire geological history of the Earth, and these changes were accompanied by significant fluctuations in average global temperatures. One of the main drivers of global average temperature change is the burning of fossil fuels, coal, gas and oil, which has increased the concentration of greenhouse gases such as carbon dioxide in our atmosphere. This work is primarily aimed at studying the problems of predicting such a weather phenomenon as a local change in temperature — based on the time series models presented in this work, it is possible to make the necessary predictions also for measuring the level of snow cover, precipitation level. The use of temperature prediction models (such as HoltWinter’s method or Prophet library) is of great practical importance, starting from predicting the temperature for the next year for sowing, crop yields, etc. In this work, a longterm analysis of the average daily temperature in the Kyiv region was carried out using the Python programming language and its data analysis libraries Pandas, Numpy, ScikitLearn, etc. using exponential smoothing models and the Prophet library. These models can be used to process and forecast different types of data, such as: temperature, precipitation, snow depth. In addition, forecasts can be used for various purposes of human activity. The materials of the article have a scientific and methodological nature.
Ключові слова: випадковий процес; часові ряди; метеорологія; зміна клімату; модель прогнозування; навчання під наглядом; експоненціальне згладжування; метод Холта-Вінтера; бібліотека Prophet
Key words: Random process; time series; meteorology; climate change; prediction model; supervised learning; exponential smoothing; HoltWinter’s method; Prophet.
УДК: 5.519.2
UDC: 5.519.2
To cite paper
In APA style
Halitsyn, V., Zhuk, D., & Petrychenko, A. (2022). Random processes in meteorology. Modeling and Information System in Economics, 102, 49-67. http://doi.org/10.33111/mise.102.5
In MON style
Галіцин В.К., Жук Д.В., Петриченко А.В. Випадкові процеси в метеорології. Моделювання та інформаційні системи в економіці. 2022. № 102. С. 49-67. http://doi.org/10.33111/mise.102.5 (дата звернення: 14.04.2025).
With transliteration
Halitsyn, V., Zhuk, D., Petrychenko, A. (2022) Vypadkovi protsesy v meteorolohii [Random processes in meteorology]. Modeling and Information System in Economics, no. 102. pp. 49-67. http://doi.org/10.33111/mise.102.5 [in Ukrainian] (accessed 14 Apr 2025).

Download Paper
72
Views
31
Downloads
0
Cited by
- Юрченко М.Є. Прогнозування та аналіз часових рядів. Методичні вказівки до практичних занять та самостійної роботи студентів спеціальності 051 «Економіка» освітня програма «Економічна кібернетика», «Економічна аналітика». Чернігів: ЧНТУ, 2018. 88 с.
- Дорошенко А.Ю., Бекетов О.Г., Прусов В.А., Тирчак Ю.М., Яценко О.А. Формалізоване проектування та генерація паралельної програми чисельного прогнозування погоди. Проблеми програмування. 2014. № 2–3. С. 72–81.
- Валєєв К.Г., Джалладова І.А. Теорія ймовірностей та теорія випадкових процесів: навч. посібник. Київ:КНЕУ, 2009. 378 с.
- Прусов В.А., Дорошенко А.Ю. Моделювання природних і техногенних процесів в атмосфері. Київ: Наукова думка, 2006. 542 с
- Прусов В.А., Сніжко С.І. Математичне моделювання атмосферних процесів. Київ: Ніка-Центр. 2005. 496 с.
- Shumway, Robert H. a David S. STOFFER. Time Series Analysis and Its Applications: With R Examples. Third Edition. New York: Springer-Verlag, 2011. 606 р.
- Grimmett, Geoffrey R. a David STIRZAKER. Probability and random processes. 3rd ed. — Oxford: Oxford University Press, 2001. xii. 596 с.
- Hamilton, James Douglas. Time series analysis. Princeton, N.J.: Princeton University Press, 1994. xiv. 799 с.
- Random Weather Generator. URL: https://donjon.bin.sh/d20/weather/
- A Monte Carlo model for estimating tornado impacts. URL: https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/met.1552
- NOAA Climate Data online. URL: https://www.ncei.noaa.gov/cdo-web/
- NOAA Climate Data search. URL: https://www.ncei.noaa.gov/cdo-web/search
- NOAA Climate Data station list. URL: https://www.ncei.noaa.gov/ cdo-web/datasets/GHCND/locations/CITY:UP000012/detail