Причины пилообразной колеблемости зависят как от внутренних факторов системы, так и от внешних. Внутренние для агротехнической системы причины пилообразной колеблемости урожайности — это колебания содержания питательных веществ в почве. Если по какой-либо внешней причине в данном году получен особо высокий урожай, то он выносит из почвы больше питательных веществ, чем в среднем в ней образуется за счет деятельности микроорганизмов, им вносится с осадками и ветром. Следовательно, в следующем году ввиду более низкого содержания питательных веществ в почве урожай будет ниже нормы (средней, тренда), в результате будет вынесено меньше питательных веществ из почвы, чем в ней образуется за год, а следовательно, следующий урожай (второго от базы выравнивания периода) опять будет выше среднего и т. д. Конечно, рациональная агротехника подавит пилообразные колебания, например, увеличив после высокого урожая внесение в почву удобрений, и компенсирует повышенные этим затраты, сократив (а не повысив, как обычно думают) внесение удобрений после низкого урожая, например, после засухи. В чистом виде пилообразные колебания урожаев не наблюдаются в нашу эпоху, но как составляющая часть колеблемости, особенно на коротких отрезках времени, они существенны.
Распознать наличие пилообразных колебаний как элемента во временном ряду можно, во-первых, по виду графика, во-вторых, подсчетом числа локальных экстремумов в ряду отклонений от тренда: чем это число ближе к числу уровней ряда, тем большую роль играют пилообразные колебания в их общем комплексе. Третий способ распознавания — по знаку и величине коэффициента автокорреляции отклонений от тренда I порядка, т. е. со сдвигом (лагом) на 1 год.
Коэффициент автокорреляции отклонений имеет формулу
Числитель коэффициента — сумма произведений каждого отклонения на следующее, кроме последнего, в ряду отклонений. В этих произведениях первое отклонение и последнее, т. е. U1 и Un, участвуют только по одному разу, а отклонения от U2 до Un-1 — по два раза. Соответственно в знаменателе в сумму квадратов отклонений от Un-1 до Un входят квадраты с единичным весом, а квадраты первого и последнего отклонений U21 и U2n, — с половинным весом.
Чем ближе коэффициент автокорреляции к -1, тем большую роль играет пилообразная составляющая в общей колеблемости изучаемого временного ряда. При коэффициенте, по алгебраической величине превышающем -0,3, можно считать пилообразную составляющую несущественной или отсутствующей вовсе, если длина ряда не больше 20 уровней.
6.1.2. Долгопериодическая циклическая колеблемость
Характерной чертой этого типа колебаний является наличие нескольких (многих) подряд отклонений одного знака, затем сменяющихся примерно таким же количеством отклонений противоположного знака подряд. Затем весь цикл вновь повторяется, причем, как правило, длина всех циклов одинакова или хотя бы примерно равная. Если равенство отдельных циклов существенно нарушается, говорят о квазициклической колеблемости, т. е. как бы циклической.
Свойства циклической колеблемости (рис. 6.2) таковы: отклонения одного и того же знака следуют подряд в течение примерно половины длины цикла. Следовательно, эти отклонения аккумулируются, и для их компенсации (если таковая требуется) нужен большой страховой запас. Например, надой молока от коров находится ниже тренда в течение 6 месяцев года (с октября до марта включительно) в большинстве сельхозпредприятий Ленинградской области и других регионов России. Следовательно, для удовлетворения спроса на молоко в осенне-зимний период нужен запас в форме сухого молока, масла и других хранящихся молочных продуктов.
Рис. 6.2. Циклическая долгопериодическая колеблемость:
_._ фактические уровни
___ тренд
Для прогнозирования циклическая колеблемость благоприятна, особенно если длина цикла строго постоянна. Прогноз на любой будущий период состоит из прогноза тренда и циклического отклонения от него, соответствующего фазе цикла в прогнозируемый период. Например, зная, что солнечная активность имеет 10-11-летнюю периодичность и что предыдущий цикл имел максимум в 1990–1991 гг., можно уверенно прогнозировать следующий максимум на 2000–2001 гг.