Диссертация (1145308), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Карты средних изменений геопотенциальной высоты изобарического уровня 1000 гПа(в гп. м) в ходе Форбуш-понижений ГКЛ. Число событий N=48 (октябрь-март 1980-2006 гг.).Нулевой день соответствует дню начала события.166жья. В течение следующих двух дней (∆t = +2/+3 сут) давление в указанном регионепродолжает расти, при этом область повышения давления увеличивается по площади,охватывая восточную Атлантику, Северную Европу, бóльшую часть ЕТР (Европейскойтерритории России) и частично Западную Сибирь. На +4-й день область повышения давлениядостигает максимальных размеров и простирается от восточных берегов Северной Америки досередины Евразийского континента.
Давление на +4-й день также повышается домаксимальных значений, отклонения GPH1000 от невозмущенного уровня составляют +50 гп.м, что соответствует изменению приземного давления примерно на 5-6 гПа. Таким образом,отклик атмосферного давления на Форбуш-понижения ГКЛ достигает максимального развитиячерез 3-4 суток после начала события (т.е. через 2 суток после минимума потока ГКЛ) инаблюдается на фоне низкой интенсивности ГКЛ (согласно данным на рис.311а скорость счетанейтронного монитора на +4-й день остается пониженной на ~2%).
В течение последующихдней (∆t = +5/+6 сут), когда продолжается фаза восстановления интенсивности ГКЛ, эффектначинаетослабевать,областьповышениядавленияуменьшаетсяпоплощади,чтосопровождается понижением давления.Одновременно с развитием области повышения давления над Северной Атлантикой изападной частью Евразии можно видеть появление и развитие области отрицательныхизменений давления над восточной частью Северного Ледовитого океана.
Понижение уровня1000 гПа в этом регионе максимально также +4-й/+5-й день после начала Форбуш-понижения идостигает значений порядка −40 гп м.В южном полушарии развитие барического отклика на Форбуш-понижения ГКЛпроисходило аналогично наблюдаемому в северном полушарии. В первые двое суток посленачала события давление в умеренных широтах меняется незначительно. Затем на +2/+3-й деньначинается развитие области повышенного давления в восточной части Южной Атлантики(0−40°E, 50−70°S) напротив Земли Королевы Мод Антарктического материка. Другая областьповышенного давления формируется и усиливается над морем Дюрвиля у берегов Земли Адели(120−160°E, 60−70°S) начиная с первых дней Форбуш-понижения. Развитие обеих областейдостигает максимума на +4/+5-й день, когда они занимают наибольшие площади и давление вих центрах повышается до максимальных значений.
В южно-атлантической области увеличениевысоты поверхности 1000 гПа составляет в среднем +40 гПа, в области моря Дюрвиля +30 гп.м. В последующие дни площади указанных областей уменьшаются, и давление в них падает.Кроме двух обширных областей повышенного давления в умеренных широтах южногополушария формируется также область понижения давления над западной частью Тихогоокеана(150−170°W,50−70°S),гдеотклонениявысотыповерхности1000гПаотневозмущенного уровня достигают −40 гп м на +3/+4 день после начала Форбуш-понижения.167Оценка статистической значимости наблюдаемых эффектов Форбуш-понижений ГКЛпроводилась, как и для эффектов СПС, методом статистического моделирования Монте-Карло.Результаты оценки значимости приведены на рис.3.15 для изменений давления на +4-й день,°°-1601604030°°120-12020100.9900.950.9580°°- 80-100.95-20-300.95°°40- 40-40°0°040°°40- 40300.95200.99°- 80°80100-100.99-120°0.950.95120°-20-30°-160°160-40Рис.3.15.
Средние изменения геопотенциальной высоты (в гп м) изобарического уровня 1000гПа на +4-й день после начала Форбуш-понижений ГКЛ. Число событий N=48 (октябрь-март1980-2006 гг.). Желтыми сплошными линиями показаны области, где уровень статистическойзначимости изменений давления превышает 0.95 и 0.99 согласно оценкам по методу МонтеКарло. Климатическое положение главных атмосферных фронтов в январе обозначенокрасными (арктические и антарктические фронты) и синими (полярные фронты) линиямисогласно данным [Хромов и Петросянц, 1994].168когда отмечалось максимальное развитие эффектов Форбуш-понижений. В северномполушарии наиболее значимые эффекты (статистическая значимость более 0.95) имеют место вобширной области повышения давления над Европейской территорией России, а также внебольшой области над восточной частью Северной Атлантики.
Высокая статистическаязначимость (0.95-0.99) эффектов отмечается для области понижения давления над СевернымЛедовитым океаном. В южном полушарии наибольшую статистическую значимость (0.95-0.99)имеют изменения, наблюдающиеся в области повышения давления над южноатлантическойобластью у берегов Земли Королевы Мод и над морем Дюрвиля. Понижение давления надзападной частью Тихого океана также обнаруживает статистическую значимость (0.95).На рис.3.15 распределение отклонений давления, наблюдаемых в связи с исследуемымисобытиями, сопоставлено с климатическим положением главных атмосферных фронтов вянваре согласно данным Хромова и Петросянца [Хромов и Петросянц, 1994].
Климатическиефронты характеризуют среднее многолетнее положение реальных атмосферных фронтов. Какотмечалось выше, с атмосферными фронтами тесно связана эволюция внетропическихбарическиих систем в умеренных широтах. Бóльшая часть внетропических циклоновзарождается на главных атмосферных фронтах (преимущественно полярных), далее эти фронтыперемещаются и размываются в связи с циклнической деятельностью. Климатическиеположения фронтов могут рассматриваться, как области максимальной повторяемости центровциклонов [Михайлов и др., 2012] и таким образом, характеризовать их средние многолетниетраектории.
На арктических/антарктических фронтах обычно имеет место регенерация(вторичное углубление) полярнофронтовых циклонов (раздел 2.2.4).Как видно из рис.3.15, область повышения давления в северном полушарии вытянутавдоль климатического полярного фронта, проходящего через Атлантику на Евразийскийконтинент, и ее северная граница совпадает с климатическим положением арктическогофронта. Наиболее статистически значимое повышение давления наблюдается над ЕТР, гдесевероатлантические циклоны обычно заполняются. В южном полушарии области повышениядавления также связаны с климатическим положением фронтов, полярных и антарктических.Таким образом, повышение давления в области основных атмосферных фронтов умеренныхширот свидетельствует о том, что наблюдаемые эффекты ГКЛ обусловлены изменениями вразвитии внетропических барических систем, связанных с указанными фронтами.Сопоставим расположение областей изменений давления в ходе исследуемых Форбушпонижений ГКЛ и распределение жесткости геомагнитного обрезания.
На рис.3.16 приведенысредние изменения GPH1000 на +4-й день после начала события и изолинии вертикальнойжесткости геомагнитного обрезания Rc по данным работы [Shea and Smart, 1983]. Данные,169Северное полушарие-160°°°160°-16016011°40114020° 54030120°2°-1202073307°7-120°753°602120201110.5801050.99°1110350.51113000.950.9580°-10°80°- 80110.50.52- 80°20.95171- 40-30°405°117340°513-305 770.5223- 40°-20-2010.5-1050.951111-40-40°0°0Южное полушарие°°0040757305323200.991520120.50.51140130.9531°- 40- 40°30740°7240515131111°8010°80- 80°11011151150.527120°13537731-200.53-120°120°°-407-30160°-40-40°11160-20511°21°-60-30-160-1050.950.95-8023-120°0°-100.99101- 40- 80°°11°15-160°15-20°13Рис.3.16. Средние изменения геопотенциальной высоты (в гп.
м) изобарического уровня 1000гПа на +4-й день после начала Форбуш-понижений ГКЛ (число событий N=48, октябрь-март1980-2006 гг.) и изолинии вертикальной жесткости геомагнитного обрезания Rc (в ГВ) согласно[Shea and Smart, 1983] (белые линии). Желтыми линиями показаны области, где уровеньстатистической значимости отклонений давления превышает 0.95 и 0.99 согласно оценкам пометоду Монте-Карло. Климатическое положение основных атмосферных фронтов в январеобозначено красными (арктические и антарктические фронты) и синими (полярные фронты)линиями согласно [Хромов и Петросянц, 1994].приведенные на рис.3.16, показывают, что области наиболее статистически значимыхотклонений давления в обоих полушариях характеризуются низкими значениями пороговойжесткости, которая составляет 1−3 ГВ над ЕТР в северном полушарии и 0.5−3 ГВ надвосточной частью Южной Атлантики в южном полушарии.
Область повышения давления над170морем Дюрвиля оказывается в районе еще более низких значений жесткости – менее 0.5 ГВ.Согласно приведенным оценкам пороговой жесткости, в областях наибольших измененийдавления в ходе Форбуш-понижений ГКЛ могут высыпаться космические частицы сминимальными энергиями E min ~0.1−2 ГэВ, т.е. частицы, потоки которых в наибольшейстепени модулируются солнечной активностью.В действительности реальные жесткости геомагнитного обрезания на средних широтах вовремя Форбуш-понижений могут оказаться ниже в связи с развитием магнитных бурь,сопровождающих исследуемые события. Согласно расчетам в работах Тясто и соавторов [Тястои др., 2009; Tyasto et al., 2013], во время главной фазы сильных магнитных бурь (Dst < −200 нТ)геомагнитные пороги космических лучей на среднеширотных станциях, имеющих приневозмущенных условиях жесткости обрезания ~2 ГВ, могут снижаться до значений,приблизительно равных порогам на субавроральных станциях (~0.7 ГВ). Во время более слабыхмагнитных бурь с Dst ~ −150 нТ пороги геомагнитного обрезания в средних широтах могутпонижаться на 0.6-0.8 ГВ [Тясто и др., 2015], что, согласно оценкам по формуле 1.6, можетпривести к уменьшению минимальной энергии высыпающихся частиц на 600-700 МэВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
