Диссертация (1145308), страница 64
Текст из файла (страница 64)
В связи с этим ~60-летняяизменчивость,наблюдаемаявинтенсивностициркумполярноговихряиклиматевнетропических широт, обусловлена, по-видимому, внутренними колебаниями в системе океанатмосфера, которые в то же время могут быть промодулированы внешними факторами(вариациями интегральной солнечной светимости и др.). Данное предположение согласуется свыводами Распопова и Дергачева [Распопов и Дергачев, 2009] об усилении внутреннихколебаний в системе океан-атмосфера внешним солнечным сигналом, выступающим в ролисинхронизатора атмосферных периодичностей.6.3. Выводы к главе 6.Несмотря на значительное количество экспериментальных данных и модельных расчетов,вопрос о физическом механизме эффектов СА/ГКЛ в циркуляции нижней атмосферы остаетсяоткрытым и требует дальнейших исследований. Тем не менее, в настоящий момент можносделать некоторые выводы относительно механизмов, ответственных за формированиеэффектов СА/ГКЛ на разных временных шкалах.1)Механизм формирования эффектов солнечной активности и вариаций космическихлучей в интенсивности циклонической деятельности может существенно различаться взависимости от временной шкалы.2)На временной шкале порядка нескольких суток изменения в эволюции внетропическихсистем в связи с вариациями КЛ обусловлены, прежде всего, изменениями скорости ионизациив атмосфере, которые могут влиять как на интенсивность облакообразования (механизм иониндуцированной нуклеации и “электрические” механизмы), так и на химический составвысокоширотной атмосферы.
Основным энергетическим источником коротковременных285эффектов могут быть вариации уходящего теплового излучения, возникающие за счетизменения состояния облачности и содержания радиационно-активных малых атмосферныхсоставляющих (например, озона) в полярной атмосфере. Механизм кратковременных эффектоввариаций КЛ включает, таким образом, перераспределение энергии, накопленной в самойатмосфере и не требует поступления энергии извне.
Характер кратковременных эффектов, повидимому, существенно не меняется в зависимости от временного интервала.3)На декадной, а также более длительных временных шкалах эффекты солнечнойактивности в циркуляции нижней атмосферы формируются в результате одновременноговоздействия ряда различных факторов (вариаций TSI, УФ-радиации, космических лучей и т.д.).Эффекты перечисленных факторов могут частично компенсировать либо, наоборот, усиливатьдруг друга. Вариации ГКЛ являются, по-видимому, одним из наиболее эффективных агентовсолнечной активности вследствие высокой проникающей способности и значительноймодуляции солнечной активностью.
Важную роль играет широтная зависимость ГКЛ:наибольшие потоки ГКЛ и их вариации наблюдаются в высоких широтах, где атмосферанестабильна и характеризуется высокими градиентами температуры. Для долговременныхэффектов СА/ГКЛ, в отличие от кратковременных эффектов, характерно наличие временнойизменчивости, обусловленной, по всей видимости, внутренними процессами в системеатмосфера-океан, которые в то же время могут модулироваться внешними (солнечными)источниками.4)Важную роль в механизме формирования долговременных эффектов СА/ГКЛ втропосферной циркуляции играет эволюция циркумполярного вихря, формирующегося вполярной стратосфере. Состояние вихря оказывает влияние на характер взаимодействиятропосферы и стратосферы посредством планетарных волн и тем самым обеспечивает болееили менее благоприятные условия для передачи сигнала, создаваемого явлениями солнечнойактивности, из стратосферы в тропосферу.
В связи с этим изменения состояния вихря являютсявозможной причиной временной изменчивости эффектов СА/ГКЛ в тропосферной циркуляции.5)Расположение циркумполярного вихря создает благоприятные условия для действияразличных гелиогеофизических факторов (вариаций солнечных и галактических космическихлучей, высыпаний авроральных электронов, вариаций межпланетного магнитного поля). Этопозволяет рассматривать вихрь как возможное связующее звено между активными процессамина Солнце и циркуляцией нижней атмосферы.286ЗАКЛЮЧЕНИЕИсследования, проведенные в данной работе, были направлены на выяснение характера ипричин пространственного распределения и временной изменчивости барического отклика,формирующегося в нижней атмосфере в ответ на вариации солнечной активности и потоковкосмических лучей как на коротких, так и на длительных временных шкалах.
Предполагается,что результаты данного исследования позволяют ответить на ряд важных вопросов,касающихся влияния гелиогеофизических факторов на состояние нижней атмосферы, а именно:что является причиной региональности наблюдаемых эффектов и почему происходятизменения характера корреляционных связей между характеристиками нижней атмосферы иявлениями, обусловленными солнечной активностью. Несмотря на то, что физическиймеханизм влияния солнечной активности на состояние нижней атмосферы, погоду и климатостается пока невыясненным, результаты проведенного исследования позволяют улучшитьпонимание некоторых аспектов данного механизма.Полученные результаты можно вкратце суммировать следующим образом.1) Пространственная структура отклика атмосферного давления на коротковременные вариациикосмических лучей (солнечные протонные события и Форбуш-понижения ГКЛ) обусловленаинтенсификацией тех или иных внетропических барических систем в связи с исследуемымисобытиями.а) Солнечные протонные события (СПС) с энергиями частиц, достаточными дляпроникновения в стратосферу (Е > 90 МэВ), способствуют интенсификации вторичногоуглубления (регенерации) циклонов в Северной Атлантике в районе юго-восточногопобережья Гренландии.
Причиной более интенсивной регенерации является усилениеадвекции холода в первые 1-2 суток после начала события. Интенсификация углубленияциклонов в связи с энергичными СПС приводит к понижению давления над СевернойАтлантикой и формированию высотного гребня над Центральной и Северной Европой.Аналогичный эффект (интенсификация вторичного углубления циклонов) обнаружен вюжном полушарии над западной частью Индийского океана у побережья Антарктиды(Земли Королевы Мод).б) Форбуш-понижения галактических космических лучей (ГКЛ) способствуют болееинтенсивному формированию блокирующих антициклонов в североатлантическом регионе,что приводит к росту давления над восточной частью Северной Атлантики, Скандинавиейи Европейской территорией России (ЕТР). В южном полушарии рост давления в связи сисследуемыми событиями наблюдается в областях климатических депрессий у побережьяАнтарктиды над восточной частью Южной Атлантики и над морем Дюрвиля и обусловлен287ослаблением циклонов и смещением в высокие широты гребней субтропическихантициклонов.2) Северная Атлантика является особым регионом, где складываются наиболее благоприятныеусловия для формирования эффектов кратковременных вариаций космических лучей вэволюции внетропических барических систем как с метеорологической, так и геофизическойточки зрения.а)ОбластьСевернойтермобарическогополя,Атлантикит.е.характеризуетсявысокимиконтрастамиблагоприятнойтемпературывструктуройарктическойфронтальной зоне у побережья Гренландии, создающими условия для адвекции холода,расходимостьюизогипснадокеаном,чтоспособствуетуглублениюциклонов.Формированию блокирующих антициклонов над восточной частью Северной Атлантикиспособствует прогретость атмосферы над Северо-Атлантическим течением и сходимостьизогипс над Евразийским континентом.б) Область Северной Атлантики характеризуется низкими порогами геомагнитногообрезания (вертикальные жесткости геомагнитного обрезания Rс варьируют от ≤ 0.5 ГВ врайоне арктической фронтальной зоны до ~3 ГВ над ЕТР.
Это создает условия длявысыпания в данном регионе заряженных космических частиц с минимальными энергиямиот ~100 МэВ до ~2 ГэВ, т.е. низкоэнергичной компоненты КЛ, наиболее модулируемойсолнечной активностью.3) Изменения скорости ионизации в связи с вариациями космических лучей играют важнуюроль в механизме солнечно-атмосферных связей. Об этом свидетельствует следующее:а) Противоположные по знаку изменения скорости ионизации в атмосфере высоких иумеренных широт, обусловленные СПС и Форбуш-понижениями ГКЛ, способствуютразвитию противоположных эффектов эволюции барических систем в североатлатическомрегионе: а именно, интенсификации циклонов (падению давления) и антициклонов (ростудавления.
Аналогичные эффекты в связи с СПС и Форбуш-понижениями ГКЛ наблюдаютсяв южном полушарии в области климатической депрессии у берегов Земли Королевы Мод.б) Эффекты СПС и Форбуш-понижений ГКЛ в эволюции барических систем локализованыв североатлантическом регионе, характеризующемся низкими порогами геомагнитногообрезания. В тихоокеанском регионе, где жесткости геомагнитного обрезания существенновыше, аналогичных эффектов не обнаружено.в) В зависимости от энергии высыпающихся космических частиц имеет место измененияциклонической деятельности на арктических фронтах высоких широт или полярныхфронтах умеренных широт. Высыпания солнечных протонов с энергиями ~100 МэВ,288имеющее место в высоких широтах, приводит к активизации атмосферных процессов наарктических фронтах, вариации более энергичных галактических космических лучей − наполярных фронтах.4) Эффекты СА/ГКЛ в вариациях давления тропосферы, наблюдаемые в масштабе 11-летнегосолнечногоцикла,имеютчетковыраженныйширотно-региональныйхарактер.Пространственная структура изменений давления, коррелирующих с вариациями ГКЛ,определяется климатическим положением главных атмосферных фронтов: арктических иантарктических фронтов высоких широт и полярных фронтов умеренных широт.
Наиболеезначимые коэффициенты корреляции между давлением и интенсивностью ГКЛ имеют место наполярных фронтах, что свидетельствует о влиянии вариаций галактических космических лучейна развитие внетропического циклогенеза. В северном полушарии эффекты ГКЛ ввысокоширотной области, ограниченной арктическими фронтами, противоположны по знакуэффектам ГКЛ, наблюдаемым на полярных фронтах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
