Диссертация (1145308), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Статистическаязначимость изменений GPH500 приведена согласно оценкам по методу Монте-Карло.Как видно из рис.2.37, уже в нулевой день появляется область статистически значимого(0.95-0.99) понижения давления у берегов Земли Королевы Мод (~60−70°S, 30−60°Е). Впоследующие дни эта область смещается к северо-востоку, при этом давление в ней растет, изначимость отрицательных отклонений пропадает. Кроме того, в нулевой день появляетсяобширная (~50−70°S) область понижения давления у северной оконечности Антарктическогополуострова (над морем Скоша) в районе климатического полярного фронта в ЮжнойАтлантике. В последующие дни эта область смещается в северо-восточном направлении,углубляется, и отрицательные отклонения давления в ней становятся значимыми на +1/+2-й днипосле начала события.
В день начала СПС появляется также область понижения давления уберегов Антарктиды над морем Росса. Это область также смещается к северо-востоку втихоокеанский сектор Южного океана (~60−70°S, 120−180°W), понижение давления становятся132Рис.2.37. Средние изменения геопотенциальной высоты изобарического уровня 500 гПа(GPH500) в южном полушарии в нулевой (∆t = 0 сут) и последующие дни (∆t = +1…+3 сут)относительно начала СПС с энергиями частиц ≥ 90 МэВ в теплое полугодие (октябрь-март).Число событий N=48 (1980−1998 гг.). Климатическое положение внетропических фронтов вянваре [Хромов и Петросянц, 1994] обозначено черными (антарктические фронты) и синими(полярные фронты) линиями. Желтыми линиями показаны области, где уровень статистическойзначимости вариаций GPH500 превышает 0.95 и 0.99 согласно оценкам по методу МонтеКарло.значимыми также на +1/+2-й дни после начала СПС.
По мере понижения давления вперечисленных выше областях усиливаются области повышения давления в умеренныхширотах между Антарктидой и Африкой и между Антарктидой и Австралией. Обнаруженныеотклонения давления в умеренных широтах имеют максимальную значимость на +2-й деньпосле начала СПС, затем начинают уменьшаться. Как и в северном полушарии, области133статистически значимых отклонений давления, обнаруженных в ходе СПС, тесно связаны сглавными климатическими фронтами, полярными и антарктическими, что свидетельствует овлиянии СПС на развитие барических образований, формирующихся и развивающихся на этихфронтах.Сопоставление областей понижения давления в ходе СПС с центрами действияатмосферы в южном полушарии [Таубер, 1964] показывает, что уже в нулевой день давлениеначинает понижаться в областях формирования климатических областей пониженногодавления (климатических депрессий).
Возникновение климатических депрессий у береговАнтарктиды связано с процессами регенерации циклонов умеренных широт, которыеформируются на полярных фронтах и перемещаются в юго-восточном направлении. ДостигнувпобережьяАнтарктиды −областиформированияантарктическихфронтов,циклонырегенерируют на этих фронтах, становясь высокими барическими образованиями. При этом ихдвижение в высокие широты замедляется и у берегов Антарктиды они останавливаются,образуя климатические области пониженного давления [Таубер, 1964].Статистически значимое углубление климатической депрессии над западной частьюИндийского океана у побережья Земли Королевы Мод в день начала СПС (∆t = 0 сут) позволяетсделать вывод об усилении в данной области регенерации циклонов на антарктическом фронте,которое аналогично усилению регенерации циклонов на арктическом фронте у юго-восточногопобережья Гренландии в северном полушарии.
Одновременно с углублением климатическойдепрессии у берегов Земли Королевы Мод наблюдается понижение давления в районеклиматическогополярногофронтанадморемСкоша.Данныйрайонявляетсяциклогенетическим вследствие температурных контрастов между водами умеренных широт всеверо-западной части моря и холодными водами Антарктического циркумполярного течения вего средней части [Луценко и Федосов, 1990]. Понижение давления в день начала СПСобнаруживается также вблизи антарктического побережья над морем Росса, т.е. области, такжеявляющейся одной из основных климатических депрессий южного полушария [Таубер, 1964].Таким образом, начиная с нулевого дня (дня начала СПС) наблюдается усилениециклонов в областях их наиболее интенсивного формирования и развития. В последующие дни(∆t = +1/+2 сут) циклоны несколько смещаются в северо-восточном направлении, углубляются,и понижение давления в них становятся значимыми на уровне 0.95 (за исключением области уберегов Земли Королевы Мод).
При этом перед углубляющимися циклонами ними начинаютинтенсивно формироваться области повышения давления. Процесс образования этих областей,по-видимому, тесно связан с развитием самих циклонов, так как увеличение их интенсивностиприводит к усилению адвекции тепла из умеренных широт, а также сопровождается оттокомвоздуха из области их углубления.
В результате на +1/+2-й дни после начала СПС в области134умеренных широт южного полушария можно видеть чередующиеся области статистическизначимых повышений и понижений давления, свидетельствующих об усилении циклоническихпроцессов в связи с исследуемыми событиями.Следует отметить, что эффекты энергичных СПС в развитии циклогенеза в южномполушарии выражены заметно слабее, чем в северном. Наибольшие понижения изобарическогоуровня 500 гПа составляют в южном полушарии около −30…−40 гп.
м (рис.2.37), тогда как всеверном полушарии они достигают −80 гп м (рис.2.34). Это обусловлено тем, что периодоктябрь-март в южном полушарии является теплой половиной года, когда температурныеградиенты в тропосфере, способствующие развитию циклогенеза, ослаблены. Разницатемпературных градиентов между северным и южным полушарием хорошо видна на рис.2.38,где представлено распределение среднемесячных значений модуля горизонтального градиентатемпературы в слое 1000-500 гПа, рассчитанных по данным реанализа NCEP/NCAR [Kalnay etal., 1996].
В северном полушарии значения градиентов в районах интенсивного циклогенезасоставляют ≥ 1.6°C/100 км. В южном полушарии градиенты температуры в районахклиматических фронтов заметно ослаблены и не превышают 1.1°C/100 км.Temperature gradient magnitude. January 2005.80°°60°4020°0°-20°-40°-60°-80°0.2-160°-120°- 80°- 40°0.40.60° 40° 80° 120° 160°0.811.21.41.6°C/100 kmРис.2.38. Распределение модуля горизонтального градиента средней температуры слоя 1000500 гПа в северном и южном полушариях в январе 2005 года (среднемесячные значения).Тем не менее, в отличие от северного полушария сезонные различия в циркуляцииюжного полушария не столь велики.
Это связано с тем, область умеренных широт южногополушария покрыта преимущественно однородной водной поверхностью, т.е. областитемпературных контрастов на границах раздела океан-материк, усиливающиеся в холодныйпериод и способствующие интенсификации циклогенеза, практически отсутствуют. Глубина135климатических депрессий в южном полушарии существенно не меняется в зависимости отсезона.
Согласно данным Таубера, [Таубер, 1964] повторяемость глубоких циклонов (сдавлением в центре ниже 985 гПа) в южном полушарии не испытывает значительныхизменений в течение года, тогда как в северном полушарии их повторяемость возрастаетпримерно в семь раз в зимний период по сравнению с летним. Отсутствие существенныхсезонных различий высоты изобарического уровня 1000 гПа, характеризующего давление втропосфере вблизи поверхности Земли, хорошо видно на рис.2.39 (в умеренных широтахдавление остается пониженным как зимой, так и летом).
В северном полушарии (рис.2.40)давление заметно понижается над океанами только в зимний период, когда имеют местовысокие градиенты температуры на границе раздела океан-материк, способствующие развитиюРис.2.39. Среднемесячные значения геопотенциальной высоты уровня 1000 гПа (в гп м) вянваре (слева) и июле (справа) 2005 г.
в южном полушарии (по данным реанализа [Kalnay et al.,1996]).Рис.2.40. Среднемесячные значения геопотенциальной высоты уровня 1000 гПа (в гп м) вянваре (слева) и июле (справа) 2005 г. в северном полушарии (по данным реанализаNCEP/NCAR [Kalnay et al., 1996]).136циклогенеза. Таким образом, наличие интенсивной циклонической деятельности на протяжениивсего года позволяет наблюдать эффекты СПС в развитии внетропических циклонов в южномполушарии и в теплое полугодие.Сопоставим распределение вариаций давления, наблюдаемых в связи с энергичными СПС(E ≥ 90 МэВ) в южном полушарии, с жесткостями геомагнитного обрезания (рис.2.41).
Видно,что в области углубления циклонов у берегов Земли Королевы Мод, где статистическаязначимость понижения давления в день начала СПС достигает 0.95−0.99 согласно оценкам пометоду Монте-Карло (рис.2.37), жесткости геомагнитного обрезания составляют ~0.5−1 ГВ, чтосоответствует пороговым энергиям высыпающихся частиц E min ~100−400 МэВ. Море Росса, гденаблюдается заметное понижение давления в связи с исследуемыми событиями, такжеоказывается в области высыпания частиц с пороговыми энергиями менее 100 МэВ.
Вциклогенетическую область над морем Скоша, где жесткость геомагнитного обрезаниясоставляет 2−4 ГВ, частицы с энергиями ~100 МэВ не попадают, поэтому возможным фактороминтенсификации циклонических процессов в данной области может быть увеличениевспышечной активности, сопровождающейся усилением электромагнитного излучения испособствующей генерации солнечных космических лучей. Также следует отметить, что вобласть высыпания частиц с энергиями ~100−400 МэВ попадают области температурныхконтрастов над береговой частью Антарктиды и над юго-восточной частью Индийского океана(рис.2.41б).Таким образом, исследование эффектов СПС с энергиями частиц ≥ 90 МэВ, имевшихместо в период с октября по март, показало заметное усиление циклонических процессов вумеренных широтах обоих полушарий в первые дни после начала события.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
