Диссертация (1149307), страница 11
Текст из файла (страница 11)
ДанныереанализаNCEP/NCARпредназначенныйрегиональномдляпредставляютисследованиямасштабе.Всобойатмосферныхархивекомплексныйпроцессовпредставленыполяархиввданных,глобальномвсехиосновныхметеорологических параметров, которые были получены из различных источников,таких как метеорологические, радиозондовые, самолётные, спутниковые и т.д. Эти полябыли преобразованы (ассимилированы) в сеточный набор данных 2.5º х 2.5º сиспользованием моделей общей циркуляции атмосферы.
Создателями архива данныхявляются Национальный Центр Прогноза Окружающей Среды США (NCEP) иНациональный Центр Атмосферных Исследований (NCAR).61Исследование проводилось методом наложения эпох (МНЭ) для 48 форбушпонижений с амплитудой δN/N > 2.5 %, отобранных за период 1980–2006 гг. наосновании данных нейтронного монитора ст. Апатиты (67°N, 33°E, геомагнитнаяширота 63°N). Нулевой день для анализа МНЭ соответствовал дню начала форбушпонижения. Отбор событий осуществлялся за период с октября по март, которыйсоответствует холодному полугодию в северном полушарии, поскольку в этот периоднаблюдаются максимальные температурные контрасты в тропосфере, обусловленныевлиянием подстилающей поверхности.
Охлаждение воздушных масс над материками иих прогрев над океанами способствуют усилению градиентов температуры и,соответственно, более интенсивному формированию циклонов, поскольку перемещениевнетропическихциклоновявляетсяестественныммеханизмомвыравниваниятемпературных контрастов в атмосфере [напр., 19, 40]. В южном полушарии период соктября по март соответствует теплому полугодию, однако при этом сохраняетсядостаточновысокаяциклоническаяактивность,обусловленнаявзаимнымрасположением холодной материковой поверхности Антарктиды и относительно теплойповерхности Южного Океана [66].Важным критерием отбора было также отсутствие в период ± 3 дня относительноначала форбуш-понижения всплесков солнечных космических лучей с интенсивностьювыше I > 100 протон∙см−2с−1ср−1 для частиц с энергией E > 10 МэВ. Это условие быловведено для разделения эффектов солнечных протонных событий и форбуш-пониженийГКЛ в вариациях давления согласно методике, предложенной в работе [150].Для того чтобы дать правильную оценку невозмущенным условиям в атмосфере,средний уровень рассчитывался осреднением по 10 дням, предшествующим началусобытия.
Такая длительность периода осреднения была выбрана в связи с тем, что онаперекрываетповремени2-3естественныхсиноптическихпериода,средняяпродолжительность которых составляет от 3 до 5 дней. (Определение и подробноеописание синоптических периодов приведено в Приложении 4.) С другой стороны, 10дневный отрезок времени превышает по длительности период отклика атмосферы наявления, связанные с солнечной активностью, продолжительность которых можетварьироваться от 2-3 дней [198] до 5–6 дней [153].
Таким образом, при нахожденииневозмущенного уровня были учтены как естественные вариации атмосферныхпараметров, так и возможное влияние солнечной активности.62Среднее изменение скорости счета нейтронного монитора станции Апатиты вовремя рассматриваемых 48 форбуш-понижений приведено на рис. 2.1. Из рисункавидно, что скорость счета нейтронного монитора резко уменьшается после началасобытий и достигает минимальных значений на второй день, после чего начинается фазаВариация ГКЛ, %восстановления, которая длится более 7 дней.дниРис. 2.1 Среднее изменение скорости счета нейтронного монитора станции Апатиты входе 48 форбуш-понижений ГКЛ, отобранных за холодный период (октябрь-март) 1980-2006 гг.Нулевой день соответствует дню начала событий. Вертикальными линиями показанысреднеквадратичные отклонения скорости счета.Для анализа были отобраны форбуш-понижения с амплитудой более 2.5 %относительно невозмущенного уровня, который определялся как средняя скорость счетанейтронного монитора в течение 5 дней, предшествующих началу события.
На рис. 2.2представлено распределение исследуемых 48 форбуш-понижений по амплитуде. Каквидно из рисунка, около ~60 % рассматриваемых событий имеет амплитуду 2.5-3.5%,амплитуда ~30 % форбуш-понижений варьируется в диапазоне от 4 % to 5 % иамплитуда ~10 % событий превышает 5%. Таким образом, большинство анализируемыхфорбуш-понижений ГКЛ представляют собой события, амплитуда которых варьируетсяв диапазоне от 2.5 % до 3.5 %. Относительно небольшое число событий с амплитудой,превышающей 5 %, можно объяснить тем, что моменты начала сильных форбушпонижений, как правило, совпадают со всплесками солнечных протонов и неудовлетворяют использованным в данном исследовании критериям отбора событий (см.Приложение 2).6312Number of enevtsЧисло событий108642023456Amplitude of Forbush-decreases, %7Амплитуда форбуш-понижений, %Рис.
2.2 Распределение по амплитуде форбуш-понижений ГКЛ, использованных дляпроведения исследования.Особый интерес представляет распределение указанных форбуш-понижений ГКЛпо фазам цикла солнечной активности. Согласно оценкам, 52% форбуш-понижений (25событий) и 8% (4 события) наблюдались во время максимума и минимума цикласолнечной активности, соответственно.
На время фазы роста пришлось 19% (9 событий)рассматриваемых форбуш-понижений и на фазу спада цикла солнечной активности –21% (10 событий). Таким образом, большая часть (92%) исследуемых форбушпонижений ГКЛ произошли во время фазы роста, максимума и фазы спада цикласолнечной активности и небольшое количество (8%) – во время минимума цикласолнечной активности.Результаты расчётов средних (полученных методом наложения эпох) отклоненийприземного давления от невозмущенного уровня в течение нескольких днейотносительно начала исследуемых форбуш-понижений ГКЛ приведены на рис.
2.3.Представленные результаты охватывают невозмущенный период до начала события,фазу развития форбуш-понижения (длительность которой составляет, как правило, двоесуток) и фазу восстановления интенсивности потока космических лучей.64День -190 W090 EДень 34090 W090 E403060 N60 N30202030 N30 N1010000-100-1030 S30 S-2060 S-2060 S-30-30-40-40День 090 W090 EДень 4403060 N90 W090 E403060 N202030 N1000-1030 S30 N1000-1030 S-2060 S-2060 S-30-30-40-40День 190 W090 EДень 54090 W3060 N090 E3060 N20402030 N1000-1030 S30 N1000-1030 S-2060 S-2060 S-30-30-40-40День 290 W60 N090 EДень 690 W4060 N30100030 N060 S-3040300-10-2090 E10-1030 S050202030 N30 S-2060 S-40-30-40Рис. 2.3.
Карты средних вариаций высоты изобарического уровня 1000 гПа (в гп. м) для48 форбуш-понижений ГКЛ в октябре-марте 1980-2006 гг.65Рассмотрим вариации давления в северном полушарии. Как можно увидеть изрис. 2.3, в день начала форбуш-понижения, а также за день до него (1й и 0й дни) ненаблюдаются каких-либо заметных отклонений атмосферного давления. На следующийдень после начала форбуш-понижения (+1й день) наблюдается медленный ростдавления в районе Скандинавии и над севером России вдоль южного побережьяАрктического океана. В течение последующих двух дней (+2й/+3й дни) областьположительных отклонений давления увеличивается по площади и охватывает северРоссии, северную Европу и значительную территорию над восточной Атлантикойвплоть до широты 30ºN.
Далее (на +4й день) область продолжает увеличиваться поплощади, одновременно с этим наблюдается рост давления в её центре. При этом взападном направлении она распространяется до восточных берегов Северной Америки,а на востоке доходит до Енисея. Максимальные отклонения давления наблюдаются на+3й/+4й день после начала возмущающего влияния ГКЛ и достигают величины порядка+50 гп.м. На +5й/+6й дни, в течение фазы восстановления после форбуш-понижения,область положительных отклонений давления уменьшается по площади и амплитуде. Вто же времяпрослеживается появление новой области роста давления надНьюфаундлендом и северо-западной частью Канады.По мере развития области положительных отклонений давления, в восточнойчасти Северного Ледовитого Океана появляется область отрицательных вариацийдавления.
Максимальные по площади и амплитуде отклонения давления отневозмущенного уровня наблюдаются на +4й/+5й день после начала форбуш-пониженияГКЛ и достигают величины порядка 40 гп. м.Развитие возмущения атмосферного давления в южном полушарии происходит потому же сценарию, что и в северном. В первые два дня после начала форбуш-пониженияне наблюдается никаких возмущений давления. Лишь на +3й день в поясе умеренныхширот появляются две области положительных отклонений атмосферного давления.Первая из них расположена в восточной части Южной Атлантики напротив побережьяЗемли Королевы Мод (0º-40º Е; 50º-70º S), вторая, меньшая по площади, – в ЮжномОкеане над морем Дюрвиля вблизи берегов Земли Адели (120º-160º E; 60º-70º S).
Втечение+4го/+5го днейпроисходитразвитиевозмущения:указанныеобластиувеличиваются по площади и давление в их центрах достигает максимальных величин.Над восточной частью Южной Атлантики максимальные отклонения составляют в66среднем +40 гп. м, над морем Дюрвиля +30 гп. м. На +6й день после начала форбушпонижения и в последующие дни происходит падение давления в указанных областях,одновременно с этим уменьшается их площадь.В то же время, над западной частью Тихого Океана в поясе умеренных широт(150º-170º W; 50º-65º S) наблюдается область отрицательных отклонений давления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
