Автореферат (1145307), страница 7
Текст из файла (страница 7)
В разделе 6.1 отмечено, чтоинтенсификация циклонов (антициклонов) в связи с кратковременными вариациями КЛ,свидетельствует о формировании более благоприятных условий для их эволюции в ходеисследуемых событий. Возможной причиной более интенсивного развития барических системявляется, по-видимому, изменение структуры термобарического поля в связи с изменениямирадиационно-теплового баланса в атмосфере, которые могут быть обусловлены вариациями23состояния облачности.
Показано, что энергетическим источником кратковременных эффектовКЛ могут быть вариации уходящего теплового излучения, возникающие за счет измененияоблачности. Усиление облачности в связи с СПС в зимнее время способствует повышениютемпературы в циклоне, что приводит к сохранению адвекции холода в течение болеедлительного времени и углублению циклона. Ослабление облачности в ходе Форбушпонижений ГКЛ может привести к более интенсивному радиационному выхолаживанию вантициклоне, что будет создавать более благоприятные условия его преобразования вблокирующий антициклон, поддерживая разность температуры между антициклоном и теплымвоздухом над Северо-Атлантическим течением и способствуя адвекции тепла.
Таким образом,механизм кратковременных эффектов КЛ не требует поступления дополнительной энергииизвне (напр., солнечной коротковолновой радиации, энергии ГКЛ и СКЛ) для энергетическогообеспечения наблюдаемых изменений в эволюции барических систем.
Роль космическихчастиц сводится к перераспределению потоков энергии, накопленной в самой атмосфере.В разделе 6.2 предположено, что физический механизм формирования эффектов ГКЛ винтенсивности циклонической деятельности на длительных временных шкалах отличается отмеханизма кратковременных эффектов. Об этом свидетельствует временнáя изменчивостькорреляционных связей, наблюдаемых между атмосферными и солнечно-геофизическимихарактеристиками.
Выявленная ~60-летняя периодичность эффектов СА/ГКЛ в вариацияхатмосферных характеристик указывает на возможную модуляцию влияния солнечнойактивности некоторым атмосферным фактором, имеющим аналогичную периодичность.Результаты данного исследования позволяют предположить, что таким фактором может бытьэволюция стратосферного циркумполярного вихря. Состояние вихря оказывает влияние навзаимодействие тропосферы и стратосферы и, по-видимому, играет важную роль при передачевозмущения, создаваемого явлениями солнечной активности, из верхней атмосферы в нижнюю.Расположение циркумполярного вихря создает благоприятные условия для работы рядамеханизмов, связанных с различными гелиогеофизическими факторами (вариациямисолнечных и галактических космических лучей, высыпаниями авроральных электронов и т.д.),что позволяет рассматривать вихрь как важное связующее звено между явлениями солнечнойактивности и циркуляцией нижней атмосферы.В разделе 6.3.
приведены выводы к главе 6. На временных шкалах порядка сутокизменения в эволюции внетропических барических систем в связи с вариациями КЛ могут бытьобусловлены влиянием скорости ионизации на интенсивность облакообразования (механизмион-индуцированной нуклеации и “электрические” механизмы), так и на химический составвысокоширотной атмосферы. На длительных временных шкалах важную роль в механизмеформирования эффектов СА/ГКЛ в интенсивности внетропического циклогенеза играетэволюция стратосферного циркумполярного вихря.В Заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.1) Пространственная структура отклика атмосферного давления на кратковременныевариации космических лучей (солнечные протонные события и Форбуш-понижения ГКЛ)обусловлена интенсификацией внетропических барических систем в связи с исследуемымисобытиями.
Солнечные протонные события (СПС) с энергиями частиц, достаточными для24проникновения в стратосферу (Е > 90 МэВ), способствуют интенсификации вторичногоуглубления (регенерации) циклонов в Северной Атлантике в районе юго-восточного побережьяГренландии. Причиной более интенсивной регенерации является усиление адвекции холода впервые 1-2 суток после начала события.
Интенсификация углубления циклонов в связи сэнергичными СПС приводит к понижению давления над Северной Атлантикой иформированию высотного гребня над Центральной и Северной Европой. Форбуш-пониженияГКЛ способствуют более интенсивному формированию блокирующих антициклонов всевероатлантическом регионе, что приводит к росту давления над восточной частью СевернойАтлантики, Скандинавией и Европейской территорией России (ЕТР).2) Северная Атлантика является особым регионом, где складываются наиболееблагоприятные условия для формирования эффектов кратковременных вариаций космическихлучей в эволюции внетропических барических систем. Данная область характеризуетсяблагоприятной структурой термобарического поля (высокими контрастами температуры варктической фронтальной зоне у побережья Гренландии, расходимостью изогипс над океаном),что способствует углублению циклонов.
Формированию блокирующих антициклонов надвосточной частью Северной Атлантики способствует прогретость атмосферы над СевероАтлантическим течением и сходимость изогипс над Евразийским континентом. При этомобласть Северной Атлантики характеризуется низкими порогами геомагнитного обрезания(вертикальные жесткости геомагнитного обрезания Rс варьируют от ≤ 0.5 ГВ в районеарктической фронтальной зоны до ~3 ГВ над ЕТР). Это создает условия для высыпания вданном регионе заряженных космических частиц с минимальными энергиями от ~100 МэВ до~2 ГэВ, т.е. компоненты космических лучей, наиболее варьируемой в связи с солнечнойактивностью.3) Изменения скорости ионизации в связи с вариациями космических лучей играютважную роль в механизме солнечно-атмосферных связей. Противоположные по знакуизменения скорости ионизации в атмосфере высоких и умеренных широт, обусловленные СПСи Форбуш-понижениями ГКЛ, способствуют развитию противоположных эффектов в эволюциибарических систем в североатлантическом регионе: интенсификации циклонов (падениюдавления) и антициклонов (росту давления), соответственно.
Аналогичные эффекты в связи сСПС и Форбуш-понижениями ГКЛ обнаружены в южном полушарии в области климатическойдепрессии у берегов Земли Королевы Мод. Эффекты СПС и Форбуш-понижений ГКЛ вэволюциибарическихсистемлокализованывсевероатлантическомрегионе,характеризующемся низкими порогами геомагнитного обрезания. В тихоокеанском регионе,где жесткости геомагнитного обрезания существенно выше, эффектов указанных вариаций КЛне обнаружено. В зависимости от энергии высыпающихся космических частиц имеют 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.4) Эффекты СА/ГКЛ в вариациях давления тропосферы, наблюдаемые в масштабе 11летнего солнечного цикла, имеют четко выраженный широтно-региональный характер.25Пространственная структура изменений давления, коррелирующих с вариациями ГКЛ,определяется климатическим положением главных атмосферных фронтов: арктических иантарктических фронтов высоких широт и полярных фронтов умеренных широт.5) Временная структура эффектов СА/ГКЛ в вариациях давления тропосферы высоких иумеренных широт характеризуется четко выраженной ~60-летней периодичностью.Обнаружено, что изменения знака корреляции между приземным давлением во внетропическихширотах и числом солнечных пятен имели место в 1890-х гг., начале 1920-х гг., в 1950-х гг., атакже в начале 1980-х и 2000-х гг.
Обращения знака корреляций совпадают по времени сосменой эпох крупномасштабной циркуляции атмосферы.6) Изменение характера корреляционных связей между динамическими процессами ватмосфере и характеристиками СА/ГКЛ тесно связаны с изменениями состояниястратосферного циркумполярного вихря. На основе данных реанализа NCEP/NCAR иколебаний приземных температуры и давления в полярной области (Арктической Осцилляции)выявлена ~60-летняя периодичность в вариациях интенсивности вихря.
Показано, чтообращения знака коэффициентов корреляции между давлением атмосферы и характеристикамиСА/ГКЛ имеют место при переходе циркумполярного вихря из одного состояния в другое.7) Эффекты ГКЛ в вариациях интенсивности внетропического циклогенеза в масштабах11-летнего солнечного цикла наиболее значимы при сильном циркумполярном вихре. При этомувеличение потока ГКЛ в минимумах солнечной активности сопровождается интенсификациейциклонов (понижением давления) на полярных фронтах умеренных широт. При слабом вихреэффекты ГКЛ ослабевают и меняют знак. Возможной причиной изменения вклада вариацийГКЛ в развитие внетропического циклогенеза является, по-видимому, различный характервзаимодействия тропосферы и стратосферы при сильном и слабом вихре.8) Корреляционные связи, наблюдаемые между нижней облачностью и потоками ГКЛ вумеренных широтах северного и южного полушарий на десятилетней временной шкале,обусловлены эффектами ГКЛ в интенсивности циклонической деятельности.
Показано, чтоположительная корреляция между аномалиями нижней облачности и потоками ГКЛнаблюдалась в период 1983−2000 гг., когда циркумполярные вихри в Арктике и Антарктикебыли усилены, и увеличение потока ГКЛ сопровождалось интенсификацией циклоническихпроцессов. Возможной причиной нарушения корреляции между облачностью и потоками ГКЛ вначале 2000-х гг. является резкое ослабление циркумполярных вихрей обоих полушарий, чтопривело к изменению роли ГКЛ в развитии внетропического циклогенеза.9) Эволюция циркумполярного вихря, формирующегося в стратосфере полярных широтсеверного и южного полушарий, играет важную роль в формировании долговременныхэффектов солнечной активности и галактических космических лучей в тропосфернойциркуляции.
Изменения состояния вихря являются возможной причиной временнóйизменчивости корреляционных связей, наблюдаемых между климатическими характеристикамии вариациями СА/ГКЛ.10) Широтное и высотное расположение области формирования циркумполярного вихрясоздает благоприятные условия для работы ряда физических механизмов, связанных с26различными гелиогеофизическими факторами (вариациями солнечных и галактическихкосмических лучей, высыпаниями авроральных электронов, вариациями межпланетногомагнитного поля).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
