Автореферат (1145307), страница 6
Текст из файла (страница 6)
и ~1950-1980 гг. Сильный вихрь (отрицательнаяаномалия SLP и теплая эпоха в Арктике) наблюдался в периоды ~1880-1900 гг., ~1920-1950 гг.и с начала 1980-х гг. Обращения знака коэффициентов корреляции R(SLP, Rz ) совпадают с53a)∆SLP, hPa110-1Temperature,°C23-1-3∆SLP (75-85°N)-2∆T (70-85°N)Correlation coefficient-50.8-3b)0.40-0.4-0.8R(SLP, Rz)R(GPH700,NM)1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020YearsРис.7.
а) Аномалии приземного давления ∆SLP (тонкая синяя линия) и приземной температуры∆Т (тонкая красная линия) в Арктическом регионе. Толстыми линиями показаны 15-летниескользящие средние; б) временной ход коэффициентов корреляции по скользящим 15-летниминтервалам между среднегодовыми значениями давления в области 60-85ºN ихарактеристиками СА/ГКЛ: R(SLP, Rz ) − сплошная красная линия, R(GPH700,NM) − штриховаясиняя линия. Вертикальные штриховые линии показывают переходы между фазамиАрктической Осцилляции.20переходами между различными фазами Арктической Осцилляции, соответствующимиразличным состояниям циркумполярного вихря (рис.7б).В разделе 4.5 приведены выводы к главе 4.
Пространственная структура эффектов ГКЛ вциркуляции нижней атмосферы внетропических широт определяется климатическимположением главных атмосферных фронтов (полярных и арктических/антарктических).Временная структура эффектов СА/ГКЛ характеризуется ~60-летней периодичностью,обусловленной эволюцией крупномасштабной циркуляции атмосферы и состояниемциркумполярного вихря. Усиление циклогенеза на полярных фронтах при увеличении потокаГКЛ в минимумах 11-летнего солнечного цикла наблюдается только в эпохи сильного вихря.В пятой главе исследуется временнáя изменчивость корреляционной связи междуоблачностью в умеренных широтах и потоками ГКЛ на десятилетней временной шкале, а такжерассматриваются возможные причины нарушения корреляции в начале 2000-х гг.В разделе 5.1 приведен обзор исследований корреляционных связей между состояниемоблачности и солнечно-геофизическими характеристиками, отмечены проблемы, связанные снарушением корреляции между нижней облачностью и потоками ГКЛ на десятилетнейвременной шкале, произошедшим в начале 2000-х гг.В разделе 5.2 показана связь облачности во внетропических широтах с развитиемциклонической деятельности.В разделе 5.3 исследуются аномалии нижней облачности (LCA) в умеренных широтахсеверного и южного полушарий по данным Международного спутникового проекта поклиматологии облачности (ISCCP-D2, 1983-2009 гг.), а также временные вариации корреляционных связей указанных аномалий с потоками заряженных космических частиц FCR встратосфере по данным аэростатных измерений ФИАН в умеренных широтах [Stozhkov et al.,2009].Обнаружено (подраздел 5.3.1), что временные вариации LCA в умеренных широтахсеверного и южного полушарий в значительной степени подобны.
Сезонные вариации LCAярко выражены в северном полушарии, где циклонические процессы усиливаются в холодныемесяцы, и отсутствуют в южном полушарии, где циклоническая активность остается высокой втечение всего года. Характер сезонных вариаций LCA подтверждает их динамическую природу.В подразделе 5.3.2 показано, что эффекты ГКЛ в вариациях состояния облачности(прихода солнечной радиации) на десятилетней временнóй шкале могут частичнокомпенсироваться эффектами других солнечно-геофизических явлений (в частности,вспышечной и авроральной активности).
Тем не менее, вариации ГКЛ продолжают оставатьсяодним из наиболее важных факторов, влияющих на процессы в нижней атмосфере.Исследование показало, что временнóй ход коэффициентов корреляции между аномалияминижней облачности по данным IPCC-D2 и интенсивностью ГКЛ обнаруживает сходныйхарактер для умеренных широт обоих полушарий. Наиболее высокая положительнаякорреляция LCA-ГКЛ наблюдалась с середины 1980-х по конец 1990-х гг. Резкое изменениехарактера корреляции произошло в начале 2000-х гг.
практически одновременно в обоихполушариях.21В разделе 5.4 исследуются изменения циклонической активности в умеренных широтах всвязи с вариациями ГКЛ, а также роль этих изменений в формировании эффектов ГКЛ ввариациях состояния облачности. Обнаружено, что с середины 1980-х до середины 1990-х гг.имела место высокая отрицательная корреляция (R(GPH700, FCR ) ~ −0.8) между давлением(геопотенциальными высотами изобарического уровня 700 гПа GPH700) в умеренных широтахсеверного и южного полушарий и потоками ГКЛ, что указывает на усиление циклоническихпроцессов при увеличении потоков ГКЛ в данный период. При этом между аномалиями нижнейоблачности и потоками ГКЛ наблюдалась положительная корреляция R(LCA, FCR ) ~ 0.6−0.8,что согласуется с характером изменений циклонической деятельности. В начале 2000-х гг.произошло резкое изменение характера корреляционных связей между интенсивностьюциклонических процессов и потоками ГКЛ.
Одновременно с изменением знака коэффициентовкорреляции R(GPH700, FCR ) произошло изменение знака коэффициентов корреляции междуаномалиями нижней облачности и потоками ГКЛ. Таким образом, корреляционные связимежду облачностью и потоками ГКЛ, наблюдаемые в масштабе 11-летнего цикла, обусловленывлиянием ГКЛ на развитие циклонической деятельности.В разделе 5.5 временные вариации корреляционных связей между давлением/нижнейоблачностью в умеренных широтах и потоками ГКЛ сопоставлены с вариациямиинтенсивности стратосферных циркумполярных вихрей северного и южного полушарий.Показано, что возможной причиной нарушения корреляционных связей LCA-ГКЛ являетсярезкое ослабление циркумполярных вихрей в начале 2000-х гг., которое привело к изменениюсвязи между циклоническими процессами в умеренных широтах и интенсивностью ГКЛ.Сопоставление временнóго хода коэффициентов корреляции R(GPH700, FCR ) и R(LCA, FCR ) свариациями интенсивности вихрей приведено на рис.8.
Согласно данным на рис.8, в период сначала 1980-х по конец 1990-х гг. наблюдалась положительная аномалия скорости зональноговетра (U-компоненты) на уровне стратосферы 50 гПа в области широт 60-80º обоих полушарийв холодное (для данного полушария) полугодие. Наибольшее увеличение скорости ветра (+4−6м⋅с-1 ) в данный период отмечается в северном полушарии. Видно, что отрицательнаякорреляция между давлением в умеренных широтах и потоками ГКЛ и, соответственно,положительная корреляция аномалий нижней облачности с потоками ГКЛ в ~1983-2000 гг.имела место при усилении вихрей в обоих полушариях. Резкое ослабление вихрей в начале2000-х гг.
сопровождалось изменением характера корреляционных связей междуинтенсивностью циклонических процессов в умеренных широтах и потоками ГКЛ и,соответственно, изменением знака корреляции между облачностью и потоками ГКЛ.В разделе 5.6 приведены выводы к главе 5. Связи, наблюдаемые между облачностью вумеренных широтах и потоками ГКЛ в масштабе 11-летнего солнечного цикла, обусловленывлиянием ГКЛ на интенсивность циклонической деятельности, которое зависит от состоянияциркумполярного вихря. Возможной причиной нарушения корреляции между облачностью ипотоками ГКЛ в начале 2000-х гг.
является резкое ослабление циркумполярных вихрейсеверного и южного полушарий, что привело к изменению роли вариаций ГКЛ в развитиивнетропического циклогенеза. Нарушение корреляции LCA-ГКЛ не свидетельствует оботсутствии влияния ГКЛ на формирование облачности, но показывает, что эффекты,22наблюдаемые на коротких временных интервалах и в масштабе 11-летнего цикла, имеютразную природу.Northern hemisphereSouthern hemisphere4Zonal wind velocity50 hPaOctober-March4Wind velocity, m/sWind velocity, m/s80-4Zonal wind velocity50 hPaApril-September20-2∆U,60-80°SPolynomial fit11-yr running average∆U, 60-80°NPolynomial fit11-yr running average-819401950196019701980-419902000201020201940Correlation coefficientsLCA-GCR and GPH-GCR19701980Years1990200020102020201020200.80.980.950.4Correlation coefficientCorrelation coefficient1960Correlation coefficientsLCA-GCR and GPH-GCR0.80-0.4R (GPH, FCR)-0.819401950R (LCA, FCR)1950196019700.950.981980Years0.990.40-0.4R (GPH, FCR),cyclogenetic areasR (GPH, FCR)-0.8199020002010202019400.950.98R (LCA, FCR)1950196019701980Years19902000Рис.8.
Вверху: Вариации средней скорости зонального ветра (U-компоненты) на уровне 50 гПав стратосфере высоких широт 60-80° в холодное полугодие.Внизу: коэффициенты корреляции по скользящим 11-летним интервалам между аномалиямиоблачности/давления в умеренных широтах 30-60° северного и южного полушарий и потокамиГКЛ: синяя штриховая линия – между аномалиями нижней облачности в умеренных широтах30-60°N(S) и потоками ГКЛ R(LCA, FCR ); красная (светло-зеленая) линия – между аномалиямидавления и потоками ГКЛ R(GPH700, FCR ) для всего широтного пояса 30-60°N (S); темнозеленая линия – между аномалиями давления в областях циклогенеза южного полушария ипотоками ГКЛ. Точечными линиями показаны уровни значимости коэффициентов корреляциисогласно оценкам по методу Монте-Карло. Вертикальные штриховые линии показываютпереходы между различными состояниями вихря.В главе 6 рассмотрены возможные механизмы влияния вариаций космических лучей нациркуляцию нижней атмосферы на разных временных шкалах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
