Диссертация (1145308), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Приход ударнойволны сопровождался также небольшими Форбуш-понижениями потока ГКЛ со среднейамплитудой ~1.5% по данным скорости счета нейтронного монитора (НМ) ст. Апатиты(механизм формирования Форбуш-понижений ГКЛ и их эффекты приводятся в главе 3).Приведенные на рис.2.18б вариации (отклонения от линейного тренда) скорости счета НМ,96характеризующие интенсивность рассчитывались в процентах относительно трендовыхзначений. Также можно отметить, что в день начала СПС наблюдалось некоторое увеличение(на ~0.7%) скорости счета НМ в связи с возрастанием потока ГКЛ, отражающихся от фронтаприближающейся ударной волны. Таким образом, эффекты исследуемых СПС в первые 1−2суток после начала события (до прихода ударной волны) происходили на достаточноспокойном геомагнитном фоне, при этом отсутствовали значительные вариации потока ГКЛ.Это позволяет предположить, что вариации метеорологических характеристик, наблюдаемые вближайшие часы и сутки после начала СПС, обусловлены в наибольшей степени именновсплесками солнечных протонов.На рис.2.19 представлены полученные методом наложения эпох средние изменения высотизобарических поверхностей и температуры в связи с исследуемыми событиями.
Видно, чтоСПС с энергиями E > 90 МэВ сопровождаются заметным понижением давления (высотизобарических поверхностей) на высокоширотной станции Tasiilaq (побережье Гренландии) какв тропосфере, так и нижней стратосфере (на уровнях от 1000 до 50 гПа). Понижение давленияобнаруживается уже в нулевой момент ∆t = 0, соответствующий в среднем 9-ти часам посленачала события. Минимум давления наблюдается на следующий день (∆t = +1 сут), при этомнаибольшее понижение изобарических уровней (на ~60-70 гп. м) имеет место в средней иверхней тропосфере (500-200 гПа).
Оценка статистической значимости эффекта составляет 0.9 внижней тропосфере (1000-850 гПа) и 0.95-0.98 в средней и верхней тропосфере (700-200 гПа)согласно модифицированному критерию Стьюдента, учитывающему серийную корреляцию висследуемых рядах (число независимых точек при стандартной процедуре оценки уменьшаетсяв зависимости от коэффициента автокорреляции со сдвигом на один шаг назад).
На станцииThorshavn, расположенной юго-восточнее Исландии (Фарерские острова), также наблюдаетсяпонижение давления, однако амплитуда эффекта меньше, чем на гренландской станции.Наибольшее понижение имеет место для изобарических уровней 500-300 гПа и составляет 4055 гп м (уровень значимости 0.98-0.99).
Максимальный эффект наблюдается на второй деньпосле начала события (∆t = +2 сут), т.е., на 1 сутки позже, чем на станции Tasiilaq. Насреднеширотной станции Jagersborg (Дания) понижения давления не обнаружено. В первые дни(∆t = 0/+1 сут) на данной станции отмечается небольшой рост давления с максимумом науровнях 400-200 гПа (повышение гп. высот на ~30-40 гп. м) со статистической значимостьюнесколько меньше 0.9.97Temperature variationsGeopotential height variationsTASIILAQ (65.5N, 38W)Pressure, hPa504020100TASIILAQ (65.5N, 38W)5011000200-203005007001000-650-40-60-4-20246-80THORSHAVN (62N, 6.5W)02003005007001000-6-1-4-20246TORSHAVN (62N, 6.5W)50-22Pressure, hPa201002003005007001000-6501-202000-40300-60-4-20246JAEGERSBORG (56N, 12E)-804020Pressure, hPa1005007001000-650-1-4-20246-20300-40-60-80-4-20DAYS246-2JAEGERSBORG (56N, 12E)110002005007001000-6100002003005007001000-6-1-2-4-20DAYS246Рис.2.19.
Средние изменения высот изобарических уровней (в гп м) и температуры на станцияхв Северной Атлантике в связи с солнечными протонными событиями (энергии частиц E >90МэВ). Число событий N=33 (1980-1989 гг.), холодное полугодие (октябрь-март). Момент ∆t = 0соответствует дню первого аэрологического зондирования после начала события.Наряду с четко выраженным понижением давления в первые 1−2 суток после начала СПС,на станциях Tasiilaq и Thorshavn наблюдается заметное повышение давления (подъемизобарических уровней на 20-40 гп м) на +5/+6-й дни. Как будет показано в главе 3, указанныйэффект может быть связан с развитием Форбуш-понижения ГКЛ, сопровождающего приходударной волны и способствующего развитию антициклонических процессов в СевернойАтлантике.
Согласно данным на рис.2.18б, через 2 суток после начала исследуемых СПСдействительно наблюдаются Форбуш-понижения со средней амплитудой ~1.5% по даннымскорости счета НМ (Апатиты). Некоторое повышение давления в средней тропосфере за 5-6дней до начала СПС может быть связано с предшествующим небольшим усилением98геомагнитной активности, сопровождавшимся резким понижением интенсивности ГКЛ в −8-йдень (рис.2.18б).Данные, приведенные на рис.2.19, показывают, что понижение давления на станцияхTasiilaq и Thorshavn сопровождается уменьшением температуры на ~1-1.5°С ниже уровня 300гПа (уровень, для которого наблюдается наибольшее понижение) и увеличением температурына ~1.5-2°С выше данного уровня. Статистическая значимость указанных измененийтемпературы оставляет 0.95-0.98 согласно модифицированному критерию Стьюдента.
Следуетотметить, что максимальные изменения температуры (также как и максимальное понижениедавления) на станции Thorshavn наблюдается на 1 сутки позже, чем на гренландской станцииTasiilaq. На станции Jagersborg, где отмечено повышение давления, изменения температурыимеют противоположный характер: температура повышается ~1−1.5°С на уровнях 700-300 гПаи понижается примерно на 2°С на уровне 200 гПа.Проведенноеисследованиепоказалосущественныеизмененияатмосферныххарактеристик после начала СПС с энергиями частиц > 90 МэВ, т.е., достаточными для того,чтобы частица достигла стратосферы (как видно из рис.2.2, частицы с энергиями 100 МэВдостигают высот ~32 км).
Эффекты СПС наиболее выражены на достаточно высокоширотныхстанциях Северной Атлантики (юго-восточное побережье Гренландии и Фарерские острова),где наблюдается резкое понижение давления в связи с исследуемыми событиями. На станцииTasiilaq изменения атмосферных характеристик отчетливо видны уже в момент времени ∆t = 0,который соответствует в среднем 9-ти часам после начала события.
На станции Thorshavnэффекты выражены несколько слабее и запаздывают на 1 сутки. Понижению давления,наблюдаемому на этих станциях, соответствует понижение температуры в тропосфере иповышение в стратосфере. Отметим, что подобное распределение температуры (над холоднойтропосферой расположена низко начинающаяся теплая стратосфера) характерно для хорошоразвитого циклона (напр., [Хромов и Петросянц, 1994]). Таким образом, изменения давления итемпературы, наблюдаемые на станциях Tasiilaq и Thorshavn, позволяют предположить, чтопротонные события, сопровождающиеся возрастаниями частиц с энергиями > 90 МэВ,оказывают влияние на эволюцию циклонов, находящихся в момент события в районеисландского минимума (включая юго-восточное побережье Гренландии и Фарерские острова).2.2.2.
Эффекты энергичных СПС в вариациях давления и относительной завихренностинад Северной Атлантикой по данным реанализа NCEP/NCARИсследование эффектов энергичных СПС в вариациях давления в Северной Атлантикебыло продолжено с использованием данных реанализа NCEP/NCAR [Kalnay et al., 1996],которые представляют собой комплексный архив данных, созданный Национальным Центром99Прогноза Окружающей Среды США (NCEP) совместно с Национальным ЦентромАтмосферных Исследований (NCAR).
Архив предназначен для исследования атмосферныхпроцессов в глобальном и региональном масштабе и включает поля всех основныхметеорологических параметров, полученных из различных источников (метеорологические,радиозондовые, самолетные, спутниковые и т.д.), которые затем были преобразованы(ассимилированы) в сеточный набор данных 2.5°x2.5° с использованием моделей общейциркуляции атмосферы.Кспискусобытий,используемыхранеедляанализаданныхаэрологическихзондирований, были добавлены события за период 1990-1996 гг.
по данным каталога Логачева[Logachev, 1998]. Новый список СПС включает, таким образом, 48 событий для холодногополугодия (октябрь-март) за период 1980-1996 гг. (полный список событий приводится вПриложении 1), из них только 6 событий относятся к типу GLE. В качествеэкспериментального материала использовались среднесуточные значения геопотенциальныхвысот основных изобарических уровней в тропосфере (1000, 850, 700, 500, 300 и 200 гПа) всевероатлантическом регионе по данным архива реанализа (Climatic Research Unit,http://www.cru.uea.ac.uk).
За нулевой день (∆t = 0) принимался день начала СПС. Для каждогособытиярассчитываласьсредняякарта(среднийуровень)геопотенциальныхвысотисследуемой изобарической поверхности на интервале ±10 дней относительно нулевогомомента. Затем для каждого дня на указанном интервале строились карты отклоненийгеопотенциальных высот изобарической поверхности от средней карты. Карты полученныхотклонений осреднялись методом наложения эпох для исследуемых 48-ми событий.Как оказали результаты исследования, наибольшие изменения давления в связи ссолнечными протонными событиями наблюдаются на следующий день после их начала (∆t = +1сут).
На рис.2.20 приведены карты средних (полученных методом наложения эпох) отклоненийгеопотенциальных высот изобарических поверхностей в тропосфере и нижней стратосфере дляуказанного дня. Белыми линями показаны области, где отклонения превышают 2 и 3стандартные ошибки среднего σ m = σ / n , где σ - стандартное отклонение выборки, n −число наблюдений в выборке.Данные, приведенные на рис.2.20, показывают отчетливо выраженный широтнорегиональный характер эффектов исследуемых СПС. Прежде всего, можно видеть, чтонаибольшие изменения давления наблюдаются в области широт 40−70°N, т.е., главным образомвумеренныхширотахСевернойАтлантики,являющихсяобластьюформированиявнетропических циклонов. С другой стороны, изменения давления имеют региональныйхарактер.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
