Диссертация (1145308), страница 58
Текст из файла (страница 58)
В течениепериода 1983-2009 гг., когда количество нижней облачности в умеренных широтах обоихполушарий уменьшалось, давление в них возрастало. Поскольку поле облачности вовнетропическихширотахвзначительнойстепениформируетсякрупномасштабными255восходящими движениями, связанными с барическими системами – циклонами и ложбинами,наблюдаемое уменьшение LCA, хорошо согласуется с характером долговременных измененийциклонической деятельности (ослаблении циклонических и усилении антициклоническихпроцессов, выражающихся в росте давления в среднем по исследуемым широтным поясам).Повышение давления (ослабление циклонической деятельности) на интервале ~1980-2010гг.
может быть связано как с уменьшением площади и глубины циклонов, так и с болееинтенсивным смещением циклонов в высокие широты. В пользу последнего предположениясвидетельствуют изменения эволюции крупномасштабной циркуляции, имевшие место в конце1970-х – начале 1980-х гг. В разделе 4.3.2 (рис.4.18) было показано, что начиная с указанногопериода интенсивность западной (зональной) циркуляции (форма W по классификацииВангенгейма-Гирса [Вангенгейм, 1952; Гирс, 1974]) увеличивалась, тогда как интенсивностьмеридиональных процессов формы Е уменьшалась.
Кроме того, с начала 1980-х гг.увеличивалась повторяемость меридиональных процессов формы С. Для процессов типа Cхарактерно формирование гребня над восточной частью Северной Атлантики и Европой,который блокирует западный перенос, т.е. препятствует прохождению циклонов с Атлантикина Евразийский континент. Североатлантические циклоны, огибая этот гребень, смещаются всеверо-восточном направлении в полярные районы. Это также может способствовать ростудавления в умеренных широтах и уменьшению количества облаков. Таким образом,наблюдаемые на интервале 1983-2009 гг. долговременные изменения (линейные тренды)давления в области широт 30-60°N могут быть обусловлены характером эволюциикрупномасштабной атмосферной циркуляции (раздел 4.3.2).Рассмотрим соотношение между вариациями давления в умеренных широтах иинтенсивностью ГКЛ.
На рис.5.10а показан временной ход среднегодовых значений аномалийGPH700 в широтном поясе 30-60º северного полушария и потока заряженных частиц FCR вмаксимуме переходной кривой на станции Долгопрудный [Stozhkov et al., 2009]. ЗначенияGPH700 и FCR (после удаления линейных трендов) приведены для временного интервала,начинающегося с 1983 г. (начала наблюдений ISCCP). Как видно из рисунка, аномалиидавления в умеренных широтах и вариации ГКЛ развивались в противофазе, т.е. рост потокаГКЛ сопровождался понижением давления, до ~2000 года.
Этот результат хорошо согласуется сданными, приведенными в главах 2 и 3 (интенсификация циклонов во время всплесков СКЛ иантициклонов в ходе Форбуш-понижений ГКЛ), а также в главе 4 (усиление циклоническихпроцессов на полярных фронтах умеренных широт при увеличении потоков ГКЛ в 11-летнемсолнечном цикле). Тем не менее, характер связи между исследуемыми величинами резкоменяется после 2000 года.
В течение примерно 10 лет (2000-2008 гг.) аномалии давления ипотоков ГКЛ развивались в одной фазе.256а)б)Рис.5.10. а) Временной ход аномалий давления (GPH700) в умеренных широтах 30-60°северного полушария и интенсивности потока ГКЛ; б) коэффициенты корреляции поскользящим 11-летним интервалам: красная сплошная линия – между аномалиями давления ипотоками ГКЛ R(GPH700, FCR ); синяя штриховая линия – между аномалиями нижнейоблачности в умеренных широтах 30-60°N и потоками ГКЛ R(LCA, FCR ).
Точечными линиямипоказаны уровни значимости коэффициентов корреляции.Изменение характера связи между аномалиями давления и интенсивностью ГКЛподтверждаетсявременнымходомскользящихкоэффициентовкорреляциимеждуисследуемыми величинами. На рис.5.10б приведены коэффициенты корреляции по скользящим11-летним интервалам между аномалиями давления (GPH700) в области широт 30-60°N ипотоками заряженных частиц FCR на интервале 1958-2013 гг.
(сплошная линия), а также междуаномалиями нижней облачности (LCA) на этих широтах и потоками FCR (штриховая линия).Согласно данным на рис.5.10б, период с середины 1980-х по середину 1990-х гг.характеризовался высокой отрицательной корреляцией между давлением и интенсивностью257ГКЛ (коэффициенты корреляции достигали значений ~ −0.8).
Для оценки значимости по методуМонте-Карло проводилось статистическое моделирование временного хода случайныхскользящих коэффициентов корреляции для 1000 пар суррогатных рядов, полученныхрандомизацией исходных рядов давления и потоков ГКЛ. Уровни значимости 0.95 и 0.98 длякоэффициентов корреляции R(GPH700, FCR ) показаны на рис.5.10б точечными краснымилиниями. Данные, приведенные на рисунке, показывают, что в период ~1985-1995 гг.коэффициенты корреляции между аномалиями давления и потоками ГКЛ статистическизначимы на уровне 0.98. Затем с конца 1990-х гг.
корреляционные связи давления с потокамиГКЛ начали ослабевать, и в начале 2000-х гг. имело место резкое изменение знака корреляции.Следует отметить, что предыдущее изменение знака корреляции имело место в 1970-х гг., чтопредполагает существование долговременных (с периодом ~50-60 лет) колебаний амплитуды изнака корреляционных связей между циклонической деятельностью умеренных широт ивариациями ГКЛ (что хорошо согласуется с результатами, приведенными в главе 4).Что касается коэффициентов корреляции между аномалиями нижней облачности иинтенсивностью ГКЛ R(LCA, FCR ), приведенных на рис.5.10б, видно, что их временной ходобратен временному ходу коэффициентов корреляции между аномалиями давления иинтенсивностьюГКЛR(GPH700, FCR).Действительно,коэффициентыположительнойкорреляции R(LCA, FCR) достигали максимальных значений (R ~ 0.6−0.8, уровень значимости0.95−0.98) в 1990-х гг., когда наблюдалась наиболее высокая отрицательная корреляция междудавлением и потоками ГКЛ.
Затем корреляция между облачностью и ГКЛ начала ослабевать и вначале 2000-х гг. имело место обращение знака корреляции, которое совпало с обращениемзнака корреляции между давлением и потоками ГКЛ. Таким образом, временной ходкоэффициентов корреляции на рис.5.10б свидетельствует о тесной связи изменений облачностис изменениями интенсивности циклонических процессов, наблюдаемых в связи с вариациямипотока ГКЛ.Аналогичные изменения корреляционных связей между исследуемыми атмосфернымихарактеристиками (аномалиями давления и нижней облачности) и вариациями ГКЛобнаружены для умеренных широт южного полушария (рис.5.11). Тем не менее, в отличие отсеверного полушария, где области отрицательной корреляции между давлением и потокамиГКЛ охватывают почти весь широтный пояс 30-60°, в южном полушарии областиотрицательной корреляции в умеренных широтах имеют заметно меньшую протяженность(раздел 4.2.1, рис.4.7а).
Они совпадают с областями формирования и повышеннойповторяемости циклонов: циклогенетической районом в западной части Южной Атлантики,областью климатической депрессии в южной части Индийского океана, а также в области258климатического положения полярных фронтов над Тихим океаном. В этой связи аномалииGPH700 для южного полушария рассчитывались по трем указанным регионам.а)80.440.200Коэффициент корреляции-0.2-4GPH, областициклогенеза-81980б)0.6FCR19902000FCR, см-2 с-1Аномалии GPH700, гп.мЮжное полушарие-0.4-0.6202020100.80.980.40-0.4-0.81960R (GPH, FCR)0.950.98R (LCA, FCR)R (GPH, FCR), областициклогенеза197019801990200020102020Рис.5.11.
а) Временной ход аномалий давления (GPH700) в умеренных широтах 30-60° южногополушария (области циклогенеза) и интенсивности потока ГКЛ;б) коэффициенты корреляции по скользящим 11-летним интервалам: сплошная светло-зелёнаялиния – между аномалиями давления и потоками ГКЛ для всего широтного пояса 30-60°S;сплошная темно-зеленая линия – между аномалиями давления и потоками ГКЛ в областяхциклогенеза южного полушария; синяя штриховая линия – между аномалиями нижнейоблачности и потоками ГКЛ.
Точечными линиями показаны уровни значимости коэффициентовкорреляции.Как показывают данные на рис.5.11, корреляционные связи между изменениями давленияв умеренных широтах южного полушария и потоками ГКЛ имеют тот же характер, что и длясеверного полушария. До начала 2000-х гг.
давление в циклогенетических областях и потокиГКЛ менялись в противофазе (рис.5.11а). Временной ход скользящих коэффициентовкорреляции между аномалиями GPH700 и потоками частиц FCR представлен на рис.5.11б для259всего широтного пояса 30-60ºS и для областей циклогенеза. Видно, основной вклад в изменениядавления в умеренных широтах, обусловленные вариациями ГКЛ, дают области циклогенеза,для которых наблюдаются наибольшие по модулю коэффициенты корреляции. Как и всеверном полушарии, наиболее высокая отрицательная корреляция для областей климатическихдепрессий (R(GPH700, FCR ) ~ −0.8, уровень значимости 0.98) имела место с середины 1980-х посередину 1990-х годов.
Изменение характера связи (обращение знака корреляции) произошлотакже в начале 2000-х годов. Коэффициенты корреляции между аномалиями нижнейоблачности в южном полушарии и потоками ГКЛ тоже достигали максимума в 1990-х гг.(R(LCA, FCR) ~ 0.6−0.8, уровень значимости 0.98). Изменение знака коэффициента корреляцииR(LCA, FCR) произошло в начале 2000-х гг. одновременно с изменением знака коэффициентовкорреляции между давлением и ГКЛ. Полученные результаты свидетельствуют о том, чтовариации нижней облачности как северного, так и южного полушария обусловленыизменениями циклонической деятельности в связи с вариациями потока ГКЛ.Следует отметить, что аналогичный характер изменений давления в умеренных широтахсеверного и южного полушария является важным аргументом в пользу внешнего воздействия.Известно, что циркуляция во внетропических широтах южного полушария обычно развиваетсядостаточно независимо, что проявляется, в частности, в различии долговременных измененийциклонической деятельности (рис.5.9а,б).
Поэтому тот факт, что изменения циклоническойактивности и, соответственно, вариации облачности, в северном и южном полушарии хорошокоррелируют на десятилетней временной шкале, указывает, по-видимому, на существованиенекоторого внешнего фактора, синхронизирующего развитие циклонических процессов в обоихполушариях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
