Диссертация (1145308), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Оленек, Верхоянск,Туруханск, Архангельск) и различными гелиогеофизическими факторами приведены вТаблице 4 по данным работы [Veretenenko and Pudovkin, 1999]. Интенсивность потока ГКЛхарактеризовалась среднегодовыми значениями скорости счета нейтронного монитора NM наст. Клаймакс, вспышечная активность – среднегодовыми значениями индекса Клечека I FL ,авроральная активность – средними за текущую половину года значениями АЕ-индекса(геомагнитного индекса, характеризующего интенсивность аврорального электроджета).
Вскобках приведена статистическая значимость коэффициентов корреляции.Данные Таблицы 4 показывают, что при исключении влияния вспышечной и авроральнойактивности методом частной корреляции коэффициенты отрицательной корреляции междуприходом радиации и интенсивностью ГКЛ существенно усиливаются (от −0.4 доприблизительно −0.8 и −0.6 в теплый и холодный период, соответственно). С другой стороныисключение влияния ГКЛ позволяет выявить статистически значимые эффекты вспышечной иавроральной активности (коэффициенты корреляции составляют примерно −0.5…−0.7 взависимости от полугодия), т.е. увеличение вспышечной и авроральной активности такжевызывают уменьшение прихода радиации (увеличение облачности). Тем не менее, как видно изданных на рис.5.6 и 5.7, а также Таблицы 4 именно вариации ГКЛ оказывают наибольшеевлияние на состояние облачности и поступление радиации.
Следует отметить, что связь междусуммами суммарной радиации и потоками ГКЛ выражена сильнее для западной фазы251квазидвухлетних осцилляций атмосферы (коэффициент частной корреляции порядка −0.9)[Veretenenko, 2003].Таблица 4. Коэффициенты корреляции между полугодовыми суммами суммарной радиации ввысокоширотной области и различными гелиогеофизическими факторамиПолугодиеТеплое(апрель-сентябрь)Холодное(октябрь-март)Таким образом,КоррелируемыевеличиныΣQwarm ,NMΣQwarm ,AEΣQwarm ,IFLΣQcold ,NMΣQcold ,AEΣQcold ,IFLКоэффициенты корреляцииобщейчастной−0.37 (0.9)−0.27 ( − )−0.04 ( − )−0.78 (0.999)−0.66 (0.995)−0.63 (0.995)−0.40 (0.9)−0.07 ( − )−0.02 ( − )−0.62 (0.99)−0.27 (− )−0.50 (0.95)согласно результатам работ[VeretenenkoandPudovkin,1999,Веретененко, 2000, Veretenenko, 2003] ~11-летняя периодичность в вариациях состоянияоблачности и прихода солнечной радиации оказалась обусловлена в наибольшей степенивариациями ГКЛ.
В связи с этим при исследовании аномалий нижней облачности по даннымISCCP мы будем рассматривать вариации ГКЛ как один из наиболее важныхфакторов,обусловленных солнечной вариабельностью. При этом следует помнить, что эффекты ГКЛ вмасштабе солнечного цикла могут частично компенсивоваться или, наоборот, усиливаться завлияния других агентов солнечной активности.Для характеристики интенсивности ГКЛ использовались потоки заряженных космическихчастиц FCR в максимуме переходной кривой (высота ~15-25 км) по данным аэростатныхизмерений ФИАН на среднеширотной станции Долгопрудный (географические координаты55º56´N, 37º31´E, жесткость геомагнитного обрезания Rc=2.35 ГВ) с 1958 г.
[Stozhkov et al.,2009]. Временные вариации аномалий нижней облачности в умеренных широтах северного июжного полушария сопоставлены с вариациями потока заряженных частиц на рисунках 5.8а и5.8б (все величины приведены после удаления линейных трендов). На рис.5.8в показаныкоэффициенты корреляции между среднегодовыми значениями LCA и FCR по скользящим 11летним интервалам. Точечными линиями показаны уровни статистической значимостикоэффициентов корреляции согласно оценкам по методу Монте-Карло. Для оценки значимостипроводилось статистическое моделирование временного хода случайных скользящих2524Северное полушариеа)0.80.42LCA,%0-0.4-2FCR, см-2 с-10-0.8LCAFCR-4-1.21980198519901995б)4200020052010Южное полушарие20150.80.4LCA,%00-0.4FCR, см-2 с-12-2-0.8LCAFCR-4-1.2Коэффициент корреляции19801985199019952000200520102015в)0.80.98 (СП)0.98 (ЮП)0.95 (СП)0.40-0.4R (LCA, FCR), СП0.95 (СП)R (LCA, FCR), ЮП-0.819801985199019952000Годы200520102015Рис.5.8.
Временные вариации (среднемесячные значения после удаления трендов) аномалийнижней облачности LCA и потоков заряженных частиц FCR в максимуме переходной кривой(ст. Долгопрудный, [Stozhkov et al., 2009]) в северном (а) и южном (б) полушарии. Толстыелинии показывают скользящие средние значения LCA по 12-ти месяцам. в) коэффициентыкорреляции между среднегодовыми значениями LCA и FCR по скользящим 11-летниминтервалам в северном (сплошная кривая) и южном (штриховая кривая) полушарии. Точечныелинии показывают уровни статистической значимости коэффициентов корреляции.253коэффициентов корреляции (число экспериментов N=1000) для суррогатных рядов, полученныхрандомизацией исходных рядов аномалий облачности и потоков частиц.Как показывают данные на рис.5.8, достаточно высокая положительная корреляция междуLCA и интенсивностью ГКЛ, статистически значимая на уровне 0.95 (северное полушарие) и0.98 (южное полушарие), имела место с середины 1980-х по конец 1990-х годов.
Максимальныезначения коэффициентов корреляции R ~ 0.8 (уровень значимости 0.99) наблюдались всередине 1990-х годов в обоих полушариях. Начиная с ~2000 года корреляция начала резкоослабевать. Обращение корреляции произошло в начале 2000-х годов одновременно в обоихполушариях. Таким образом, временные вариации коэффициентов корреляции междуаномалиями облачности в умеренных широтах и интенсивностью ГКЛ имели одинаковыйхарактер в обоих полушариях, достигая максимума и меняя знак практически одновременно.5.4.
Циклоническая активность в умеренных широтах и вариации ГКЛПоскольку облачность в умеренных широтах тесно связана с развитием системпониженного давления (циклонов и ложбин), рассмотрим изменения циклоническойдеятельности в умеренных широтах и их связь с вариациями ГКЛ. В качествеэкспериментального материала для исследования использовались среднемесячные значениягеопотенциальных высот изобарического уровня 700 гПа (GPH700) из архива реанализаNCEP/NCAR [Kalnay et al., 1996], характеризующие давление в нижней атмосфере.Среднемесячные значения GPH700 взятые в узлах регулярной сетки 2.5°x2.5° осреднялисьсо взвешиванием по площади в широтных поясах 30-60°N и 30-60°S.
На рис.5.9а,б представленвременной ход значений GPH700, сглаженных по 12-ти месяцам, в северном и южномполушариях за период данных реанализа (с 1948 по 2013 гг.). Как видно из приведенныхграфиков, давление тропосферы в умеренных широтах обоих полушарий испытываетдолговременные вариации, однако эти вариации заметно различаются. Это показывает, чтодинамические процессы в северном и южном полушарии в значительной степени независимы.В северном полушарии наблюдается минимум давления в 1960-х годах и максимум около 2010го года, что предполагает, по-видимому, наличие вековой вариации. Отметим, что в период с1970-х гг.
и до ~2010 года давление в исследуемой области возрастало. В южном полушарииимеют место, по-видимому, более долгопериодные вариации давления. Тем не менее, также каки в северном полушарии, можно видеть минимум давления в 1960-х годах и повышениедавления начиная с 1970-х годов. Таким образом, давление в тропосфере умеренных широтобоих полушарий в период ~1970-2010 гг. возрастало, что указывает на ослаблениециклонической и усиление антициклонической деятельности в среднем по исследуемымширотным поясам.25430Northern hemisphere30-60°Na)GPH700 anomalies, gp.m3045GPH700, gp.m30403035303030253020100-10-201960198020002020Southern hemisphere30-60°Sb)2980297529702965296029552950194019601980Years2000198030GPH700 anomalies, gp.m1940GPH700, gp.m20-3030152985Northern hemisphere30-60°Nc)1990200020102020Southern hemisphere30-60°Sd)20100-10-20-302020198019902000Years20102020Рис.5.9. Слева: Временной ход высоты изобарического уровня 700 гПа (GPH700) (скользящиесредние по 12-ти месяцам) в широтном поясе 30-60°N (а) и 30-60°S (б) (толстая линияпоказывает сглаживание значений GPH700 полиномами третьей и второй степени,соответственно) на временном интервале 1948-2013 гг.Справа: временной ход среднемесячных значений аномалий GPH700 в широтном поясе 30-60°N(c) и 30-60°S (d) на интервале 1983-2013 гг.
(толстой линией показан линейный тренд аномалийдавления).На рис.5.9c,d приведены аномалии давления (GPH700) для широтных поясов 30-60°N и30-60°S на временном интервале ~1980-2010 гг., включающем период спутниковыхнаблюдений ISCCP. Аномалии давления рассчитывались аналогично аномалиям нижнейоблачности, т.е. из среднемесячных значений GPH700 в исследуемых широтных поясахвычитались климатические значения (средние для данного месяца на интервале 1983-2013 гг.).Видно, что в период спутниковых наблюдений ISCCP изменения давления в областиумеренных широт обоих полушарий обнаруживают положительный тренд, близкий клинейному. Сопоставление временного хода аномалий нижней облачности (рис.5.4а,b) идавления (рис.5.9) в умеренных широтах 30-60°N(S) показывает, что долговременныеизменения (тренды) исследуемых величин имеют противоположный характер.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
