Автореферат (1097515), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Полученный результатуказывает на то, что при разработке механизмов воздействия солнечной активности наатмосферу и климат следует учитывать, что мощные вулканические извержения,приводящие к значительным и длительным изменениям аэрозольной концентрации ватмосфере, также могут оказывать значительное воздействие на характер солнечноатмосферных связей.Впервые обнаружены новые эффекты воздействия межпланетных факторов наокружающую среду. По данным дендрохронологического анализа впервые показано,что ускоренный рост деревьев, наблюдавшийся, как сообщалось ранее, после взрываТунгусского болида 30 июня 1908 г. в зоне катастрофы (около 2000 км2), на самом делеохватывает огромную территорию площадью около 2.5 млн.км.2 Данный результатсвидетельствует о том, что экологические последствия падения на Землю небесных тел(комет и астероидов) могут быть гораздо более значительными, чем считалось ранее.Полученныерезультатыоткрываютновыевозможностиприменениядендрохронологического метода для решения проблем палеоастрофизики, в частности,астероидно-кометной опасности (каталогизация событий, оценка траектории и зонывоздействия и др.), а также для изучения и оценки возможных побочных эффектов11применения некоторых методов геоинженерии, связанных с эмиссией аэрозолей ватмосферу.В целом полученные результаты позволяют наметить новые направления иметодынаучныхисследований,такие,например,какприменениедендрохронологического метода для решения некоторых проблем климатологии,геоинженерии и палеоастрофизики.Научная и практическая ценность работы состоит в получении большогоколичества новых фактов и закономерностей, способствующих решению важноймеждисциплинарной проблемы воздействия космофизических агентов на атмосферу,озоновый слой и климат Земли, выявлении во многих случаях определяющей роли этихфакторов, а также в разработке механизмов и количественных оценок такоговоздействия.
Особенности работы над решением данной научной проблемы состояли внеобходимости учета нелинейного характера многих рассматриваемых физическихпроцессов, а также в необходимости дополнения ряда имеющихся экспериментальныхданных собственными (в ряде случаев полевыми) измерениями.Отметим ряд результатов, полученных в работе, которые представляетпрактическую ценность, а также позволяют наметить новые направления и методынаучных исследований..
А именно:1) Очевидную научную ценность представляет разработанная на основемеханизмаионнойнуклеациимодель,адекватноэксперименту описывающаяобразование озоных «минидыр» в высокоширотной атмосфере во время событий СКЛ.В отличие от газофазных фотохимических теорий, применявшихся ранее, предлагаемаямодель позволяет не только учитывать высокоэнергичную часть спектров солнечныхпротонов, но также является концептуально новым подходом к решению крупнойнаучной проблемы количественного описания воздействия релятивистских солнечныхпротонов на озоновый слой в высоких широтах. Включение атмосферных эффектовСКЛ и ГКЛ позволит усовершенствовать и развить существующие численные моделиглобальной атмосферы и климата.
Созданная модель может также быть использованапри прогнозе климатических изменений, а также в области геоинженерии при оценкепобочных эффектов контролируемого воздествия на климат, например, образованиеаэрозолей и понижений ОСО. Данная модель, а также способность СКЛ приводить кувеличению сульфатных аэрозолей могут являться основанием для введения новойметодики определения вариаций СКЛ и ГКЛ в прошлом по индексу кислотностиполярногольда,которыйиспользовалсяранеетолькодляидентификации12вулканических извержений в прошлом [Hammer et al., 1980].
Введение этой методикиможет явиться важным дополнением к уже существующему методу определенияхарактеристик различных астрофизических явлений в прошлом по содержаниюнитратов в полярных льдах [Гладышева, Дрешхофф, 1997; McCracken et al., 2001].2)Обнаруженныезакономерностивпространственномраспрелелениипонижений ОСО, связанных с событиями СКЛ позволят оценить вклад атмосферныхвысыпаний релятивистских солнечных протонов в современные и будущие измененияозонового слоя в полярных областях.
В частности, возможно их использование дляразделения естественных и антропогенных факторов при образовании резкихпонижений озона в высоких широтах, без чего невозможен никакой более или менеедостоверный прогноз развития озонной «дыры» в Антарктиде, а также планированиехозяйственной деятельности человека в полярных областяхю3) Применение интегрированных методов наблюдения может быть использованодля выделения и идентификации различных источников возмущения физическихпараметров атмосферы (атмосферное электрическое поле, электропроводность воздуха,атмосферные волны), как относящихся к экстремальным факторам «космическойпогоды» (солнечные вспышки, корональные выбросы массы, события СКЛ, Форбушпонижения ГКЛ), так и носящих метеорологический характер.4)Разработанныйполуавтоматическийизмерительныйкомплексссоответствующим программным обеспечением может быть использован для подсчета иизмерения ширины годичных колец с целью получения палеоклиматическойинформации.5)Полученныерегиональныепалеоклиматическиеданныемогутбытьиспользованы для восстановления климатических вариаций в Евро-Арктическомрегионе за последние 700 лет, а также для оценки относительного вклада солнечной иантропогенной составляющей в современные и будущие изменения глобального ирегионального климата.6) ) Палеоклиматические хронологии Кольского п-ова могут быть использованыдля каталогизации мощных вулканических извержений в прошлом, исследованиярегиональных климатических и экологических последствий мощных вулканическихизвержений в этом стратегически важном для России в хозяйственно-экономическомотношении регионе, а также для оценки эффективности и возможных побочныхэффектов контролируемого воздействия на климат за счет стратосферных эмиссийсульфатных аэрозолей.137) Результат о последствиях Тунгусской катастрофы впервые показал, что зонавоздействия на лесные экосистемы охватывает огромную территорию площадью около2.5 млн.
км.2 (в 1000 раз большую, чем считалось ранее). В связи с этим, полученныйрезультат открывает новые возможности применения дендрохронологического методадля изучения климатических и экологических последствий падения на Землю небесныхтел (комет и метеоритов) и каталогизации таких событий, а также для решения другихпроблем астероидно-кометной опасности (каталогизация событий, оценка траектории изоны воздействия и др.).Реализация результатовПолученные результаты использовались при выполнении работ по следующимтемам НИР: ПГИ КНЦ РАН «Воздействие гелиогеофизичеких факторов на атмосферу иклимат высоких широт» (№ ГР 01.200.2 12243); ИППЭС КНЦ РАН «Воздействиевнешних гелиогеофизических и антропогенных факторов на климат и биосферувысоких и средних широт» (№ ГР 0120.050 1084).На защиту выносятся следующие положения:1.Закономерностивобразованииипространственномраспределенииобнаруженных впервые озонных «минидыр», вызванных солнечными протонамирелятивистских энергий: установлено, что озонные «минидыры», сопровождающиесобытия СКЛ, образуются местной весной и сосредоточены в кольцевых зонах,окружающих полярные шапки.
Обнаруженный эффект не связан с явлением североюжной асимметрии в проникновении солнечных протонов в полярные шапки двухполушарий и обусловлен метеорологическими факторами сезонного характера.Расчеты, выполненные с использованием фотохимической модели, показали, чтообразование озонных “минидыр” во время протонных событий типа GLE нельзяобъяснить в рамках обычной гомогенной фотохимической теории.2. Модель, позволяющая на основе процессов ионизации, ионной нуклеации игетерогеннойхимиирассчитыватьобразованиедополнительногоколичествасульфатных аэрозолей при вторжении в атмосферу релятивистских солнечныхпротонов, адекватно эксперименту описывающая образование открытых нами озонных«минидыр» во время событий СКЛ.
Адекватность разработанной модели экспериментупоказана на примере нескольких событий GLE. При сопоставлении модельныхрасчетов с результатами экспериментальных измерений показано, что толькопротонные события типа GLE средней мощности могут приводить к значительным14увеличениям аэрозольной концентрации и, как следствие, образованию озонных«минидыр» в высоких широтах.3. Создание банка палеоклиматическх (дендрохронологических) данных поКольскому п-ову для изучения цикличности климатических вариаций в ЕвроАрктическом регионе.
Банк включает несколько самых длинных хронологий: 677летняя хронология по реликтовым (возрастом около 600 лет) образцам можжевельникасибирского (Juniperus sibirica), самая продолжительная (561 год) серия по сосне (Pinussylvestris) для Кольского п-ова, самая длинная (448 лет) древесно-кольцевая хронологияпо сосне для Хибинских гор. Региональные палеоклиматические данные могут бытьиспользованы для восстановления климатических вариаций в Евро-Арктическомрегионе за последние 700 лет, а также для прогнозирования будущих глобальных ирегиональных изменений климата.4. Обнаружение эффектов минимумов солнечной активности Шперера (14161534), Маундера (1645-1715) и Дальтона (1801-1816), которые вызвали похолодания иуменьшения радиального прироста. Выявленные при помощи спектрального и вейвлетанализа в древесно-кольцевых хронологиях Кольского п-ова периодичности 11.7, 2022, 30-33 и 80-90 лет, соответствующие основным циклам солнечной активности.Полученные результаты позволят оценить вклад вариаций солнечной активности всовременные и будущие изменения глобального и регионального климата.5.
Впервые выявленные особенности воздействия наиболее мощных (VEI≥5)вулканических извержений на региональный климат Евро-Арктической зоны попалеоклиматическим данным за период, превышающий 560 лет. Показано, чтонаблюдается существенное снижение древесного прироста, в среднем, в течение 8 летпосле начала извержения.6. Впервые обнаружены новые эффекты воздействия межпланетных факторов наокружающую среду. По дендрохронологическим данным обнаружено аномальноеувеличение роста деревьев после взрыва Тунгусского болида 30 июня 1908 г.,зафиксированное на значительном (более 1500 км) расстоянии от источника натерритории (60-75с.ш.; 80-110в.д.) площадью около 2.5 млн. км2.
Ранее сообщалосьоб аномальном росте деревьев лишь в зоне, подвергнутой непосредственномуразрушению(около2000км2).Обоснованиевозможностиприменениядендрохронологического метода для решения актуальных проблем палеоастрофизики,в частности, астероидно-кометной опасности (каталогизация событий, оценкатраектории и зоны воздействия и др.)15Личный вклад автораПостановка задач, разработка моделей и методов решения, обработка иполучение первичных экспериментальных данных, а также получение результатов потеме диссертации выполнены лично автором. Основные статьи, опубликованные потеме работы, написаны либо лично автором, либо при его определяющем вкладе.Апробация работыОсновные результаты диссертации докладывались на следующих семинарах иконференциях:8-йВсесоюзныйсеминар«Генерацияираспространениесолнечныхкосмических лучей», Нижний Архыз, Россия (1991); XX General Assembly IUGG,Vienna, Austria (1991); Annual European Meetings on Atmospheric studies by OpticalMethods (XVIII – Tromso, Norway (1991), XIX – Kiruna, Sweden (1992), XX – Apatity,Russia (1993), XXI – London, UK (1994), XXII – Nurmijarvi, Finland (1995), XXIV –Andenes, Norway (1997), XXV – Granada, Spain (1998), XXVIII – Oulu, Finland (2001);43rd Arctic Science Conference, Valdeez, USA (1992); International Symposium on HighLatitude Optics, Tromso, Norway (1993); 7th Scientific Assembly of IAGA, Buenos-Aires,Argentina (1993); VIII International Symposium STP/STEP, Sendai, Japan (1994); 14thInternational Congress of Biometeorology, Ljubljana, Slovenia (1996); IV МеждународныйПущинский симпозиум, Пущино, Россия (1996); Symposium on Climate Change Effectson Northern Terrestrial and Freshwater Ecosystems, Rovaniemi, Finland (1997); ThirdNySMAC Meeting, Kjeller, Norway (1997); Fourth Ny-Alesund Seminar, Ravello, Italy(1998); International Symposium “Polar aspects of global changes”, Tromso, Norway (1998);First International BASIS Research Conference, St.-Petersburg, Russia (1999); 4thInternational Conference on Modeling of Global Climate Change and Variability, Hamburg,Germany (1999); International Conference on Dendrochronology for the Third Millenium,Mendoza, Argentina (2000); I SOLSPA Euroconference “The Solar Cycle and TerrestrialClimate”, Tenerife, Spain (2000); IX Международный Симпозиум «Мониторинг здоровьянаселения и окружающей среды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
