Диссертация (1145308), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Это может быть обусловлено как изменениями характеристик арктическойфронтальной зоны (усилением температурных контрастов в районе побережья Гренландии ирасходимости изогипс в средней тропосфере), так и смещением траекторий циклонов к северупо сравнению с невозмущенными условиями. Важную роль для формирования эффектов СПС вэволюции североатлантических циклонов играет, по-видимому, тот факт, что арктическаяфронтальная зона (область высоких температурных контрастов) в районе гренландскогопобережья, попадает в область высыпаний частиц с энергиями ≥ 90 МэВ.2.3. Эффекты энергичных СПС в вариациях внетропического циклогенеза в северном июжном полушарияхПроведенное выше исследование выявило влияние солнечных протонных событий сэнергиями частиц ≥ 90 МэВ на развитие циклонов в умеренных широтах Северной Атлантики вхолодное полугодие (октябрь-март), т.е. в период наиболее интенсивного внетропическогоциклогенеза в северном полушарии.
Рассмотрим эффекты энергичных СПС в вариацияхдавления тропосферы и эволюции барических систем для других регионов северного и южногополушарий.Исследование эффектов СПС проводилось методом наложения эпох с использованиемтех же 48 событий для периода октябрь-март 1980-1998 гг. (Приложение 1). Для анализаиспользовались геопотенциальные высоты изобарического уровня 500 гПа (GPH500), где былиобнаружены наиболее значимые эффекты СПС в Северной Атлантике (рис.2.20), из архивареанализа NCEP/NCAR [Kalnay et al., 1996].
Вариации давления в ходе каждого исследуемогоСПС рассчитывались как отклонения от среднего уровня (средней карты) на интервале ±10дней относительно начала события. Далее карты вариаций давления для каждого дня науказанном интервале осреднялись методом наложения эпох по всем событиям.На рис.2.33 показаны средние изменения геопотенциальных высот изобарического уровня500 гПа в ходе исследуемых СПС для всего земного шара. Видно, что до начала события (∆t =−2 сут и −1 сут) изменения давления в тропосфере обоих полушарий незначительны. Начиная снулевого дня (дня начала СПС) начинается резкое понижение изобарического уровня 500 гПа врайоне Северной Атлантики.
Одновременно происходит повышение давления над несколькимирегионами северного полушария: восточной частью Северной Атлантики и Европой,124восточным побережьем Северной Америки, а также над заливом Аляска у западного побережья.Отклонения давления достигают наибольших значений на +1-й и +2-й день относительноначала события, после чего начинают уменьшаться. Заметные изменения давлениянаблюдаются, главным образом, в умеренных (40−60°) широтах северного полушария.
Нанизких широтах 20°N−20°S давление в ходе СПС практически не меняется.Day =-1Day =-280°80°60°60°202040°40°20°°0-20°020-200°-40-40°0°-20-20°-40-40°-60°-60-80°°°°°°-160 -120 - 80 - 400°°40°-60-60°-80°°°°°°-160 -120 - 80 - 4080 120 160°°0°40°°80 120 160Day =+1Day =080°80°60°4060°2020°°40402000°-20°°020°0-20°-20°-40°-20-40°-40-40-60°-60-60-80°°-80-60°°°°°-160 -120 - 80 - 400°°40°-160 -120° - 80° - 40°°80 120° 160°°0°40°°°80 120 160Day =+3Day =+2°80°8060°60°2020°40°40020°°-200020°-200°-20°-20°-40-40°-60°-60-40°-40-60°-60-80°°-80°-160 -120° - 80° - 40°0°40° 80° 120° 160°°°°-160 -120 - 80 - 40°0°°40°80 120° 160°Рис. 2.33.
Средние изменения геопотенциальной высоты изобарического уровня 500 гПа(GPH500) в ходе солнечных протонных событий с энергиями частиц ≥ 90 МэВ в октябре-марте.Число событий N=48 (1980-1998 гг.). Нулевой день соответствует дню начала события.Рассмотрим эффекты СПС в вариациях давления тропосферы в отдельных полушариях иоценим их статистическую значимость. Известно, что метеорологические временные рядыхарактеризуются достаточно высокой автокорреляцией (взаимосвязью между величинамиодного и того же ряда, взятыми со сдвигом), что может привести к завышенным оценкамстатистической значимости при использовании стандартных методов (напр., критерияСтьюдента). В связи с этим оценка значимости вариаций давления, обнаруженных в ходеэнергичных, проводилась методом статистических испытаний Монте-Карло.
Для этого былапроизведена генерация 1000 серий по 48 случайных ключевых дат за период, используемыйдля отбора СПС (холодные месяцы октябрь-март 1980-1998 гг.). Для каждой случайной125выборки находились отклонения от среднего уровня (средних карт) на интервале ±10 днейотносительно ключевых дат, далее эти отклонения осреднялись методом наложения эпох.Полученные в результате моделирования 1000 средних отклонений в каждой точке карты былираспределены в соответствии с нормальным (Гауссовским) законом. Построенные указаннымобразом модельные распределения выборочных отклонений (генеральная совокупность)использовались для оценки статистических параметров распределения: математическогоожидания и стандартного отклонения. Статистическая значимость эффектов СПС оцениваласьисходя из отношения наблюдаемых отклонений давления в данной точке к стандартномуотклонению распределения, полученного в результате моделирования.Северное полушарие.
На рис.2.34 показаны распределение средних изменений давления(изменений геопотенциальных высот изобарического уровня 500 гПа GPH500) в северномполушарии с нулевого по +3-й день относительно начала солнечного протонного события (∆tот 0 до +3 сут). Вариации давления сопоставлены с климатическим положением главныхатмосферных фронтов умеренных и высоких широт (арктических и полярных) в зимние месяцысогласно данным [Хромов и Петросянц, 1994]. Области, где обнаруженные отклонениядавления превышают 2 и 2.7 стандартных отклонений модельного распределения (т.е. уровеньзначимости согласно методу Монте-Карло составляет 0.95 и 0.99, соответственно), обозначеныжелтыми линиями.Данные на рис. 2.34 показывают, что наиболее статистически значимые вариациидавления (GPH500) наблюдаются в области умеренных широт ~40−65°N на следующий деньпосле начала СПС (∆t =+1 сут) и локализованы в трех крупных регионах к западу от Гринвича(долготы 0−160°W): над Северной Атлантикой к югу от Гренландии, у восточных береговСеверной Америки, а также у ее западных берегов над заливом Аляска.
Наибольшаязначимость ( >0.99) отмечается для области понижения давления над Северной Атлантикой(отклонения от среднего уровня превышают −80 гп м). В этой области, как было показано выше(раздел 2.2) , СПС с энергиями частиц ≥ 90 МэВ способствуют более интенсивной регенерациициклонов на арктических фронтах у юго-восточного побережья Гренландии.Действительно,североатлантическойуказанная область понижения давления локализована в районеветвиклиматическогоарктическогофронта.Склиматическимположением другой ветви арктического фронта (над северной частью Североамериканскогоматерика) связаны области статистически значимого повышения давления у восточногопобережья Северной Америки (в районе полуострова Лабрадор и острова Ньюфаундленд).Наибольшие значения отклонений GPH500 составляют ~40−50 гп. м (уровень статистическойзначимости 0.95−0.99).126Рис.2.34. Средние изменения геопотенциальной высоты изобарического уровня 500 гПа(GPH500) в северном полушарии в нулевой (∆t = 0 сут) и последующие дни (∆t = +1…+3 сут)относительно начала СПС с энергиями частиц ≥ 90 МэВ.
Холодное полугодие (октябрь-март).Число событий N=48 (1980−1998 гг.). Климатическое положение внетропических фронтов вянваре [Хромов и Петросянц, 1994] обозначено черными (арктические фронты) и синими(полярные фронты) линиями. Желтыми линиями показаны области, где уровень статистическойзначимости изменений GPH500 превышает 0.95 и 0.99 согласно оценкам по методу МонтеКарло.К востоку от Гринвича можно выделить область небольшого увеличения давления(повышение GPH500 на ~30 гп м) над Северной и Центральной Европой, обусловленнойформированием высотного гребня при оттоке воздуха из области углубления циклонов надАтлантикой.
Над Евразийским континентом существенных изменения давления в умеренныхширотах в нулевой и +1-й дни после начала СПС не обнаруживаются, тем не менее, можноотметить чередующиеся области слабого повышения и понижения давления. Однако по мере127ослабевания эффектов СПС над Атлантикой на+2/+3-й день усиливается и становится значимойобласть понижения давления над Западно-Сибирской равниной. Небольшие области значимого(0.95) понижения давления (понижение GHP500 на ~30 гп. м) наблюдаются в +1/+2-й дни врайоне климатического арктического фронта над северо-восточной частью Евразии (береговойлинией Охотского моря), а также у восточного побережья Евразии в умеренных широтах(тихоокеанская зона циклогенеза). Над Тихим океаном можно видеть область понижениядавления (значимость 0.95), связанную с тихоокеанскими полярными фронтами.
Небольшое, нозначимое понижение давления наблюдается также к востоку от Средиземного моря над МалойАзией в районе климатического положения средиземноморского полярного фронта.Таким образом, исследование показало, что вторжения энергичных солнечных протоновприводят к статистически значимым изменениям давления в тропосфере умеренных широтсеверного полушария в холодное полугодие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
