Автореферат (1145307), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Выявить рольосновных элементов крупномасштабной циркуляции атмосферы в формированиипространственного распределения вариаций давления, обусловленных вариациями ГКЛ.3)Исследовать временную изменчивость корреляционных связей междуатмосферными характеристиками и вариациями СА/ГКЛ. Выявить периодичности вовременном ходе коэффициентов корреляции между давлением атмосферы и характеристикамисолнечной активности на мультидекадной временной шкале.4)Исследовать долговременные изменения эволюции циркумполярного вихря каквозможной причины изменчивости солнечно-атмосферных связей на мультидекадной шкале.Основные положения, выносимые на защиту1)Наиболее статистически значимые эффекты вариаций космических лучей (КЛ) вэволюции барических систем наблюдаются в североатлантическом регионе, где имеют местонизкие пороги геомагнитного обрезания, допускающие высыпание частиц с минимальнымиэнергиями от ~100 МэВ до ~2−3 ГэВ.
В зависимости от энергии высыпающихся частицпроисходит активизация атмосферных процессов на высокоширотных арктических фронтахили на полярных фронтах умеренных широт.2)Солнечные протонные события (СПС) с энергиями частиц, достаточными дляпроникновения в стратосферу (Е > 90 МэВ), сопровождаются понижением давления надСеверной Атлантикой вследствие интенсификации вторичного углубления (регенерации)циклонов в районе юго-восточного побережья Гренландии (области формирования арктическихфронтов).3)Форбуш-понижения галактических космических лучей сопровождаютсяповышением давления над восточной частью Северной Атлантики, Скандинавией иЕвропейской территорией России, обусловленным более интенсивным формированиемблокирующих антициклонов на полярных фронтах умеренных широт.4)Северная Атлантика является особым регионом для формирования эффектоввариаций КЛ на коротких временных шкалах (порядка нескольких суток).
Структуратермобарического поля, благоприятная для развития циклонов у побережья Гренландии(высокие контрасты температуры, расходимость изогипс над океаном) и антициклонов ввосточной части Северной Атлантики (прогретость атмосферы над теплым СевероАтлантическим течением, сходимость изогипс над континентом) сочетается с низкимипорогами геомагнитного обрезания, допускающими высыпания космических частиц, внаибольшей степени модулируемых солнечной активностью.55)Пространственная структура вариаций давления, наблюдаемая в связи сизменениями потока ГКЛ в 11-летнем цикле солнечной активности, определяетсяклиматическим положением главных атмосферных фронтов.
Наиболее значимыекоэффициенты корреляции атмосферного давления и интенсивности ГКЛ имеют место наполярных фронтах умеренных широт и в высокоширотной области, ограниченнойарктическими фронтами. В северном полушарии эффекты ГКЛ в высокоширотной области и наполярных фронтах имеют противоположный знак.6)Временная структура эффектов СА/ГКЛ в вариациях давления тропосферывысоких и умеренных широт характеризуется четко выраженной ~60-летней периодичностью.Обращения знака корреляции между приземным давлением во внетропических широтах ичислом солнечных пятен обнаружены в 1890-х гг., начале 1920-х гг., в 1950-х гг., а также вначале 1980-х и 2000-х гг.7)Изменения характера корреляционных связей между динамическими процессамив нижней атмосфере и характеристиками СА/ГКЛ связаны с изменениями крупномасштабнойциркуляции атмосферы, обусловленными эволюцией стратосферного циркумполярного вихря.Выявлена ~60-летняя периодичность в вариациях интенсивности циркумполярного вихря.Показано, что усиление циклонических процессов на полярных фронтах умеренных широтимеет место только при сильном вихре.
Показана роль эволюции циркумполярного вихря каквероятной причины временной изменчивости солнечно-атмосферных связей.8)Корреляционные связи, наблюдаемые между облачностью и потоками ГКЛ вумеренных широтах в масштабе 11-летнего солнечного цикла, обусловлены влиянием ГКЛ наразвитие циклонической деятельности. Положительная корреляция нижней облачности ипотоков ГКЛ в период 1983-2000 гг.
объясняется усилением циклогенеза при ростеинтенсивности ГКЛ, имеющим место при сильном циркумполярном вихре. Нарушениекорреляции между облачностью и потоками ГКЛ в начале 2000-х гг. произошло в результатерезкого ослабления циркумполярных вихрей обоих полушарий, что привело к изменениюэффектов ГКЛ в вариациях внетропического циклогенеза.Научная новизна1)Показана важность изменений скорости ионизации в связи с вариациями КЛ дляэволюции внетропических барических образований. Увеличение скорости ионизации в ходеСПС способствует интенсификации циклонических процессов, уменьшение скоростиионизации в ходе Форбуш-понижений ГКЛ − антициклонических.2)Обнаружено, что в зависимости от энергии космических частиц имеет местоизменения циклонической деятельности на арктических фронтах высоких широт или полярныхфронтах умеренных широт.
Высыпания солнечных протонов с энергиями ~100 МэВ в высокихширотах приводит к активизации атмосферных процессов на арктических фронтах, вариацииболее энергичных галактических космических лучей − на полярных фронтах.3)Впервые применен синоптический анализ для интерпретации вариацийметеорологических характеристик, наблюдаемых в связи с явлениями солнечной активности.4)Дано объяснение особой роли североатлантического региона для формированиякоротковременных эффектов вариаций КЛ в эволюции внетропических барических систем как6области, где сочетаются благоприятные атмосферные условия (особенности структурытермобарического поля) и геофизические условия (низкие пороги геомагнитного обрезаниязаряженных космических частиц).5)Впервые показано, что пространственная структура изменений давления,коррелирующих с вариациями ГКЛ, определяется климатическим положением главныхатмосферных фронтов.6)Выявлена ~60-летняя периодичность во временном ходе коэффициентовкорреляции между давлением нижней атмосферы и характеристиками солнечной активности ив эволюции стратосферного циркумполярного вихря.
Показано, что изменения знака эффектовСА/ГКЛ в вариациях атмосферного давления происходят при изменениях состояния вихря7)Показано, что наиболее благоприятные условия для эффектов вариаций ГКЛ винтенсивности внетропического циклогенеза имеют место при сильном циркумполярномвихре.8)Дано объяснение нарушению корреляции между количеством нижней облачностии потоками ГКЛ в начале 2000-х гг. Показано, что данное нарушение обусловлено резкимослаблением циркумполярных вихрей.9)Показана роль эволюции стратосферного циркумполярного вихря как вероятнойпричины временнóй изменчивости солнечно-климатических связей.Достоверность научных положенийНаучные положения, выносимые на защиту, основаны на обработке большого объемаэкспериментального материала с использованием современных архивов метеорологических игеофизических данных, в том числе:•архив реанализа NCEP/NCAR,•архив приземного давления MSLP (Climatic Research Unit, East England University),••данные аэрологических зондирований (Датский Метеорологический Институт),синоптические карты,•данные аэростатных измерений потоков космических частиц в стратосфере (ФИАН),данные Международного спутникового проекта по климатологии облачности ISCCP.Достоверность полученных результатов обеспечивается высоким уровнем статистическойзначимости, которая оценивалась на основе современных математических методов,позволяющих устранить влияние серийной корреляции в исследуемых рядах, в том числестатистического моделирования по методу Монте-Карло.
О достоверности и научнойзначимости результатов, представленных в диссертации, свидетельствуют публикации врецензируемых российских и зарубежных журналах по солнечно-атмосферной тематике,доклады на крупных российских и международных конференциях.•Научная и практическая значимостьРезультаты проведенного исследования важны для понимания физического механизмавлияния солнечной активности на циркуляцию нижней атмосферы, погоду и климат.
Вчастности, полученные результаты позволяют объяснить региональный характер наблюдаемыхизменений метеорологических характеристик в связи с вариациями космических лучей наразных временных шкалах, а также временную изменчивость солнечно-атмосферных связей.7Результаты исследования могут быть использованы в качестве экспериментальной базы дляпрогноза погодных и климатических изменений, а также для создания физико-математическоймодели влияния солнечной активности на циркуляцию нижней атмосферы.Личный вклад автораАвтору принадлежат идеи, постановка задач, определение методов их решения. Всерезультаты, изложенные в диссертации, получены автором лично или под его руководством.Все результаты являются оригинальными.Апробация работыРезультаты, изложенные в диссертации, докладывались на ряде всероссийских имеждународных конференций:1.30th COSPAR Scientific Assembly, Hamburg, Germany, 11-21 July 19942.I International Conference “Problems of Geocosmos”, St.Petersburg, Petrodvorets, 17-23 June19963.31st COSPAR Scientific Assembly, Birmingham, UK, 14-21 July 19964.8th Scientific Assembly of IAGA with ICMA and STP Symposia.
Uppsala, Sweden, 4-15August 19975.“Современные проблемы солнечной цикличности”. Конференция, посвященная памятиМ.Н. Гневышева и А.И. Оля. ГАО РАН, Санкт-Петербург, 26-30 мая 1997 г.6.II International Conference “Problems of Geocosmos”, St.Petersburg, Petrodvorets, 29 June – 3July 19987.EGS XXIV General Assembly , The Hague, Netherlands, 19-23 April 19998.33rd COSPAR Scientific Assembly, Warsaw, Poland, 16-23 July 20009.“Активные процессы на Солнце и в звездах”. Научная конференция стран СНГ иПрибалтики. Санкт-Петербург, 1-6 июля 2002 г.10.18th European Cosmic Ray Symposium, Moscow, 8-12 July 200211.VII Пулковская международная конференция по физике Солнца “Климатические иэкологические аспекты солнечной активности”.
ГАО РАН, Пулково, Санкт-Петербург, 7-11июля 2003 г.12.Y International Conference “Problems of Geocosmos”, St. Petersburg, 24-28 May 200413.28-я Всероссийская конференция по космическим лучам, Москва, 7-11 июня 2004 г.14.35th COSPAR Scientific Assembly, Paris, France, 18–25 July 200415.Всероссийская конференция “Экспериментальные и теоретические исследования основпрогнозирования гелиогеофизической активности”.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
