Диссертация (1145308), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Обнаружено, что временная структура эффектов СА/ГКЛ в вариациях давления17тропосферы в высоких и умеренных широтах характеризуется ~60-летней периодичностью.Выявлены изменения знака корреляции между приземным давлением и числами Вольфа вконце XIX века, 1920-х, 1950-х и начале 1980-х гг.В разделе 4.3 рассматривается связь долговременных эффектов СА/ГКЛ в вариацияхдавления нижней атмосферы с эволюцией крупномасштабной атмосферной циркуляции.Показано, что обнаруженные выше обращения знака корреляции имели место при измененияххарактераповторяемостимеридионального(С)типациркуляциипоклассификацииВангенгейма-Гирса.В разделе 4.4.
рассмотрена эволюция стратосферного циркумполярного вихря каквозможной причины временной изменчивости эффектов СА/ГКЛ в тропосферной циркуляции.Изменения состояния циркумполярного вихря оценивались на основе данных реанализаNCEP/NCAR в средней тропосфере и стратосфере (с 1948 года). В период с конца XIX века до1948 года интенсивность вихря оценивалась по колебаниям приземных температур и давления вполярной области (фазам Арктической Осцилляции). Проведенные исследования выявили ~60летнюю периодичность в вариациях интенсивности вихря.
Показано, что изменения характераэволюции меридиональной циркуляции и обращения знака коэффициентов корреляции междудавлением атмосферы и характеристиками СА/ГКЛ происходили при изменениях состояниявихря.В разделе 4.5 приведены выводы к главе 4.В пятой главе исследуется временнáя изменчивость корреляционной связи междусостоянием облачности в умеренных широтах и потоками ГКЛ на декадной временной шкале, атакже рассматриваются возможные причины нарушения корреляции в начале 2000-х гг.В разделе 5.1 приведен обзор исследований корреляционных связей между состояниемоблачности и солнечно-геофизическими характеристиками, отмечены проблемы, связанные снарушением корреляции между облачностью и потоками ГКЛ в начале 2000-х гг.В разделе 5.2 показана связь облачности во внетропических широтах с развитиемциклонической деятельности.В разделе 5.3 исследуются аномалии нижней облачности (LCA) в умеренных широтахсеверного и южного полушарий по данным Международного спутникового проекта поклиматологии облачности ISCCP.
Обнаружено, что временные вариации LCA в северном июжном полушариях в значительной степени подобны. Временной ход коэффициентовкорреляции между LCA и потоками ГКЛ также обнаруживает сходный характер для обоихполушарий. Наиболее высокая корреляция LCA-ГКЛ наблюдалась в 1990-х гг. Резкоеизменение характера корреляции произошло в начале 2000-х гг. практически одновременно вобоих полушариях.18В разделе 5.4 исследуются изменения циклонической активности в умеренных широтах иих связь с вариациями ГКЛ. Показано, что корреляционные связи между нижней облачностью ипотоками ГКЛ, наблюдаемые в масштабе 11-летнего цикла, обусловлены влиянием ГКЛ наразвитие циклонической деятельности. Положительная корреляция LCA-ГКЛ в период 19832000 гг.
обусловлена усилением циклонических процессов при увеличении потоков ГКЛ вминимуме 11-летнего цикла. Нарушение корреляционных связей между LCA и потоками ГКЛ вначале 2000-х гг. связано с изменением вклада ГКЛ в развитие внетропического циклогенеза.В разделе 5.5 рассмотрены вариации интенсивности стратосферных циркумполярныхвихрей в северном и южном полушариях. Показано, что возможной причиной нарушениякорреляционных связей LCA-ГКЛ является резкое ослабление циркумполярных вихрей вначале 2000-х гг., которое привело к изменению связи между циклоническими процессами вумеренных широтах и интенсивностью ГКЛ.В разделе 5.6 приведены выводы к главе 5.В главе 6 рассмотрены возможные механизмы влияния вариаций космических лучей нациркуляцию нижней атмосферы на разных временных шкалах.
В разделе 6.1 предположено,что основным энергетическим источником кратковременных эффектов КЛ могут бытьвариации уходящего теплового излучения, возникающие за счет изменения состоянияоблачности и содержания радиационно-активных малых атмосферных составляющих. Вразделе 6.2 показано, что физический механизм формирования эффектов ГКЛ на длительныхвременных шкалах может включать изменения состояния стратосферного циркумполярноговихря, определяющего характер взаимодействие стратосферы и тропосферы. В разделе 6.3.приведены выводы к главе 6.В Заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.В Приложении 1 приведен список солнечных протонных событий с энергиями частиц> 90 МэВ.ВПриложении2приведенаметодикапроверкистатистическойзначимостикоэффициентов корреляции методом рандомизации фаз.В Приложении 3 приведена методика проверки статистической значимости максимумовспектра Фурье.19Глава 1.
Обзор возможных физических механизмов эффектов солнечнойактивности в состоянии нижней атмосферы, погоды и климата1.1. Основные проблемы физического механизма солнечно-атмосферных связейНесмотря на то, что поиск связей между явлениями солнечной активности и климатомЗемли имеет достаточно длительную историю (напр., [Hoyt and Shatten, 1997]), систематическиеисследования влияния солнечной активности на состояние нижней атмосферы, погоду и климатначались лишь во второй половине XIX века.
При этом следует отметить ставшуюклассической статью Коппена [Koppen, 1873], где были выявлены 11-летние вариациитемпературы, обнаруживавшие корреляцию с вариациями числа солнечных пятен, не только вотдельных точках, но и в целом по полушарию (там же были впервые отмечены изменениязнака корреляции). Результаты Коппена вызвали резкое увеличение числа работ, посвященныхсолнечно-климатическим связям (см. рис.1.2 в монографии Хойта и Шаттена [Hoyt and Shatten,1997]). С тех пор интерес исследователей к данной тематике и, соответственно, количествоопубликованных по ней статей и книг неуклонно растет (согласно оценкам Хойта и Шаттена,только за период 1850-1992 гг.
опубликовано около 2000 работ). Следует отметить, чтоисследование солнечно-атмосферных связей приобрело особую актуальность в последниедесятилетия в связи с оживленной дискуссией о соотношении вкладов естественных иантропогенных факторов в глобальное потепление (см. Введение). Результаты многочисленныхисследований подтверждают реальность солнечно-атмосферных связей в широком диапазоневременных шкал: от нескольких часов и суток до тысячелетий.Тем не менее, несмотря на огромное количество работ, посвященных влиянию солнечнойактивности на состояние нижней атмосферы, погоду и климат, вопрос о физическом механизмеданного влияния продолжает оставаться открытым.
Изучение физического механизма ипостроение соответствующей физико-математической модели осложняется рядом причин.Прежде всего, следует отметить разнообразие проявлений солнечной активности и связанных сними возмущений межпланетной среды, а также геофизических процессов, воздействующих наатмосферу. К ним относятся: (а) вариации полной солнечной радиации (TSI), (б) вариациисолнечной радиации в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазоне длин волн, (в)возмущения солнечного ветра и межпланетного магнитного поля, модулирующие потокигалактических лучей и инициирующие геомагнитные возмущения, (г) высыпания авроральныхэлектронов и электронов из радиационных поясов, (д) всплески солнечных космических лучей.Очевидно, что все перечисленные агенты различаются амплитудами вариаций, временнымходом (характером изменений в 11-летнем цикле солнечной активности), энергией, вносимой ватмосферу, высотной и широтной зависимостью, характером воздействия на атмосферу.
Если20на коротких временных шкалах (часы, сутки) разделение влияния тех или иных факторов вкакой-то степени еще возможно (хотя те же солнечные протонные события, как правило,связаны с рентгеновскими вспышками на Солнце и сопровождаются Форбуш-понижениямиГКЛ, развивающимися спустя 1−2 суток после начала всплеска солнечных протонов), то вмасштабе 11-летнего цикла перечисленные выше факторы действуют одновременно, и ихэффекты могут взаимно усиливаться либо ослабляться. Таким образом, формирование откликаатмосферной циркуляции на вариации солнечной активности обусловлено одновременнымвоздействиемнаатмосферуразличныхкосмическихфакторов,и,соответственно,одновременной работой нескольких физических механизмов, связанных с ними.Еще одним важным обстоятельством, затрудняющим разработку физического механизмасолнечно-атмосферных связей, является недостаточно изученное влияние на формированиеэффектов солнечной активности состояния самой атмосферы.
Процессы, запускаемые ватмосфере под воздействием тех или иных солнечно-геофизических явлений на короткихвременных шкалах, протекают на определенном метеорологическом фоне, т.е. на их развитиемогут влиять локальные метеорологические условия. На более длительных временных шкалахнаблюдается временнáя изменчивость отклика атмосферы на вариации солнечной активности,т.е. корреляционные связи между теми или иными атмосферными характеристиками исолнечно-геофизическими факторами могут появляться, исчезать, менять знак. Состояниеатмосферы зависит также от ее взаимодействия с океаном, т.е.
процессы в системе океанатмосфера также могут оказывать модулирующее влияние на формирование долговременныхэффектов солнечной активности в атмосферной циркуляции. Таким образом, при построениифизико-математической модели солнечно-климатических связей должны учитываться такжетакие факторы, как состояние самой атмосферы и процессы в системе океан-атмосфера.1.2. Обзор возможных физических механизмов воздействия солнечной активности наатмосферу ЗемлиПеречислим основные механизмы влияния солнечной активности на состояние нижнейатмосферы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
