Диссертация (1145308), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Кривая 1 –для полного набора событий (N=19), кривая 2 – для событий в отсутствии вспышек с балломвыше 1B (N=3) [Pudovkin et al., 1995].92Рис.2.17. Вариации вертикального профиля температуры на ст. Соданкюля (ϕ ≈ 67°N) в связи сэнергичными СПС (E > 90 МэВ). Кривая 1 – “ранний эффект” (день первого аэрологическогозондирования после начала СПС), кривая 2 – “поздний эффект” (через 3 суток после началаСПС).
Число событий N=19 [Pudovkin et al., 1995, 1996].ми 1967-1993 гг. (число событий N=65). Наиболее статистически значимые вариациитемпературы (−2ºС в тропосфере и +2ºС в стратосфере) наблюдались при восточной фазеквазидвухлетних осцилляций атмосферы (КДО).Несмотря на то, что солнечные протонные события всегда связаны с солнечнымивспышками в оптическом и рентгеновском диапазоне (рис.2.3), длительность СПС можетсоставлять от нескольких часов до нескольких суток, что существенно превышает длительностьоптической (или рентгеновской) вспышки (от нескольких минут до нескольких часов). Данноеобстоятельство является важным аргументом в пользу того, что именно изменения ионизации ввысоких широтах, обусловленные солнечными протонами, вносят основной вклад вформирование динамического отклика атмосферы на вспышечные события.
Другим важнымаргументом в пользу СПС является широтная зависимость наблюдаемых эффектов. Посленачала СПС статистически значимые вариации температуры и давления с достаточно большойамплитудой наблюдаются только в средних и высоких широтах, на низких широтах этивариации практически отсутствуют (напр., [Schuurmans and Oort, 1969; Pudovkin andBabushkina, 1992]). Результаты работы [Tinsley and Deen, 1991] также показали, чтократковременные изменения УФ радиации, как положительные, так и отрицательные, неоказываютсущественноговлияниянаинтенсивностьциклоническихпроцессов,характеризуемую индексом VAI.Таким образом, солнечные протонные события оказывают заметное влияние не только нахимический состав и электрические характеристики атмосферы, но и на характер циркуляции в93нижней атмосфере. Предыдущие исследования обнаружили, что эффекты солнечных вспышек(всплесков СКЛ) в вариациях давления и температуры имеют сложную пространственнуюструктуру, причина которой оставалась невыясненной.
В связи с этим цель данной работысостояла в исследовании пространственно-временных вариаций характеристик нижнейатмосферы, обусловленных энергичными СКЛ (энергии частиц более 90 МэВ) и интерпретацияэтих вариаций с точки зрения эволюции внетропических барических образований. Результатыисследований, приведенных в главе 2, опубликованы в работах [Veretenenko and Thejll, 2002,2003, 2004a, 2004б, 2005; 2006; 2012; 2013; Веретененко и Тайл, 2008, Веретененко, 2015, 2017].2.2. Эффекты солнечных протонных событий в вариациях атмосферного давления иэволюции барических образований в североатлантическом регионе2.2.1. Вариации метеорологических характеристик в ходе энергичных СПС по даннымаэрологических зондирований на станциях в Северной АтлантикеДля исследования эффектов солнечных протонных событий (СПС) в вариацияхатмосферных характеристик в качестве экспериментального материала использовались данныеаэрологических зондирований, проводимых в местный полдень на нескольких станциях вСеверной Атлантике (Таблица 2).
В работе анализировались вариации геопотенциальных (гп)высот основных изобарических уровней в тропосфере и нижней стратосфере (1000, 850, 700,500, 400, 300, 200, 100 и 50 гПа), а также вариации температуры на указанных уровнях. Выбордля исследования североатлантического региона обусловлен его важной ролью в формированиии развитии внетропических циклонов, оказывающих большое влияние на погодные условия вЕвропе, европейской части России, а также Западной Сибири и Казахстана.Таблица 2.
Список станций в Северной АтлантикеСтанцияРасположение станцииГеографическиекоординатыГеомагнитныекоординатыTasiilaqЮго-восточное побережье 65.5°N, 38°WГренландии74°NThorshavnФарерские острова62°N, 6.5°W65°NJagersborgДания56°N, 12°E56°NКак было показано ранее Веретененко и Пудовкиным [Веретененко и Пудовкин, 1993;Pudovkin and Veretenenko, 1996], статистически значимый отклик атмосферной циркуляции накратковременные вариации солнечных космических лучей наблюдался только для событий,сопровождавшихся возрастанием потока частиц с энергиями >90 МэВ (рис. 2.15). В связи с94этим для проведения исследования реакции атмосферы на СПС методом наложения эпохвыбирались события, удовлетворяющие следующим критериям:1)В ходе события регистрировалось возрастание потока частиц с энергиями Е >90 МэВ;2)Событие должно быть изолированным (отделенным, по крайней мере, тремя днями отпредшествующего аналогичного события).3)Событие имело место в холодную половину года (октябрь-март), когда циклоническиепроцессы в умеренных широтах наиболее интенсивны и реакция атмосферной циркуляции напроявления солнечной активности наиболее выражена.Для отбора событий использовались каталог Логачева [Логачев, 1990] и Космические данные[1987-1989], имевшиеся в наличии во время проведения данного исследования.
В результатебыло отобрано 33 события за период 1980-1989 гг. (первые 33 события из списка СПСПриложения 1).В качестве нулевых моментов (∆t = 0) для метода наложения эпох рассматривались днипервого аэрологического зондирования после начала события (т.е., если событие происходилопосле местного полудня, за нулевой момент принимался следующий день). Для удалениясезонного хода из используемых данных аэрологических зондирований вычитались скользящиесредние по 10-ти суткам.
Рассчитанные таким образом вариации геопотенциальных высот итемпературы осреднялись для каждого дня на интервале ±10 суток относительно нулевыхмоментов.Средние изменения солнечно-геофизических индексов относительно дней начала СПСприведены на рис.2.18. На верхней панели (рис.2.18а) показаны временные изменениявспышечной активности, характеризуемой индексом Клечека. Данный индекс, введённыйКлечеком для оценки полной энергии, излучаемой вспышкой, рассчитывается для каждойвспышки как q = i ⋅ t , где i – коэффициент, определяемый баллом вспышки, t – длительностьвспышки в минутах [Kleczek, 1952].
Для расчета использовались данные, приведенные вработах [Ataҫ, 1987; Ataҫ and Ӧzgüҫ, 1998]. Видно, что исследуемые события имели место нафоне достаточно высокой вспышечной активности. Как было показано в разделе 2.1 (рис.2.3),СПС с энергиями >90 МэВ наиболее тесно связаны с яркими оптическими вспышками (класс В)и рентгеновскими вспышками классов Х и M.Следует отметить, что энергичные солнечные протоны, вызывающие увеличениеионизации в атмосфере, достигают орбиты Земли через несколько часов после вспышки.Высокоскоростные потоки солнечного ветра, которые могут способствовать развитиюгеомагнитных возмущений, а также Форбуш-понижений галактических космических лучей(ГКЛ), вызывающих уменьшение ионизации в атмосфере, приходят обычно через 1−2 сутокпосле солнечной вспышки.
Действительно, геомагнитный фон до начала и в первые 1−2 суток9522а)Индекс Клечека201816141210-121-8-4048б)123228024-0.5ΣKpСкорость счета НМ, %0.5-120-1.5-216-12-8-40∆t, сутки4812Рис.2.18. Временной ход солнечно-геофизических индексов относительно дней начала (∆t=0)СПС с энергиями >90 МэВ (число событий N=33, 1980-1989 гг.).а) Средние изменения вспышечного индекса Клечека; б) средние изменения скорости счетанейтронного монитора ст.
Апатиты в процентах от трендовых значений (красная кривая),средние изменения индекса геомагнитной активности ΣK p (голубые столбики).после начала исследуемых событий (рис.2.18б) был относительно спокоен (суточные суммыпланетарного индекса геомагнитной активности ΣK p в среднем не превышали 20−24). Началогеомагнитного возмущения (увеличение ΣK p до ~30) произошло через двое суток с приходомударной волны, связанной с выбросом корональной массы (бóльшая часть СПС с энергиями100−500 МэВ формируется за счет доускорения на фронтах ударных волн).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
