Диссертация (1149307), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В северной части Тихого океана у восточного побережья Евразиирасположена тихоокеанская зона внетропического циклогенеза, для которой жесткостигеомагнитного обрезания варьируются в диапазоне ~11-15 ГВ, т.е. минимальныеэнергии высыпающихся частиц составляют ~10-14 ГэВ. Из этого следует, что всевероатлантическом регионе складываются более благоприятные условия для влияниякосмических лучей на развитие барических систем, чем в тихоокеанском секторе,поскольку в Северной Атлантике в районах интенсивного циклогенеза высыпаетсяменее энергичная компонента космических лучей, которая в большей степенимодулируется солнечной активностью.79-160a)0201601.6407-120111.415601201.28010.8- 80800.610.520.43- 40740110.20C/100kmоС/100 км0b)- 400.94071120.8310.70.5- 800.6800.5-800.40.3-120-601200.5210.23-4011-1600.17-201600оC/100kmС/100 кмРис.
2.8.Распределениесреднемесячныхвеличингоризонтальныхградиентовтемпературы в слое 1000-500 гПа в северном (верхняя панель) и южном (нижняя панель)полушариях для января 2005г. Белыми линиями показаны жесткости геомагнитного обрезания(в ГВ), согласно данным работы [168].80Такимобразом,наблюдаемыевсевероатлантическомсекторевариацииатмосферного давления, связанные с изменениями в эволюции внетропическихциклонов и антициклонов, обусловлены, с одной стороны, высокими температурнымиконтрастами, а с другой стороны, высыпаниями в этих областях низкоэнергетическойкомпонентыкосмическихлучей,котораяввысокойстепениподверженамодулирующему влиянию солнечной активности. Отсутствие заметного барическогоотклика на исследуемые форбуш-понижения ГКЛ в тихоокеанском секторе объясняетсявысокими пороговыми значениями жесткости геомагнитного обрезания, характернымидля данного региона.812.6 Выводы к главе 2В данной главе проведено исследование вариаций приземного атмосферногодавления в связи с короткопериодными вариациями галактических космических лучей втечение холодного полугодия в северном полушарии (октябрь-март) за период 19802006 гг.
В работе использованы данные «реанализа» NCEP/NCAR для уровня давления1000 гПа. Показано, что форбуш-понижения ГКЛ сопровождаются значительнымивариациями приземного давления в районах Северной и Южной Атлантики, а также вЮжномокеане.Областимаксимальныхположительныхотклоненийдавлениярасположены в поясе широт 45-70º как в северном, так и в южном полушарии.В северном полушарии наиболее значимый рост приземного давлениянаблюдается над Скандинавией, Северной Европой и севером европейской частиРоссии. Максимальные отклонения давления происходят на 3 й - 4й день после началафорбуш-понижения ГКЛ и составляют порядка + 50 гп.
м. При этом в полярныхширотахнаблюдаетсяобластьсотрицательнымиотклонениямидавления,максимальные значения которых достигают порядка – 40 гп. м на 4й - 5й день посленачала события.В южном полушарии наиболее значимые положительные отклонения давлениянаблюдаются в двух областях. Первая расположена над восточной частью ЮжнойАтлантики напротив берегов Земли Королевы Мод, вторая – над морем Дюрвиля вЮжном Океане.
В обеих областях максимум роста давления приходится на 4й - 5й деньотносительно начала форбуш-понижения. Амплитуда отклонений составляет порядка+ 40 гп.м в первом из указанных регионов и около + 30 гп. м во втором. В восточнойчасти тихоокеанского сектора наблюдается область значимых отрицательных вариацийдавления. Амплитуда отклонений в ней достигает порядка – 40 гп. м на 3й - 4й деньпосле начала события.Показано, что максимальные изменения давления как в северном, так и в южномполушарияхлокализованывобластяхосновныхклиматическихфронтов:арктических/антарктических и полярных. Обнаружено, что причиной наблюдаемыхвариаций давления является ослабление циклонической и усиление антициклоническойактивности в указанных районах, происходящее в связи с форбуш-понижениямикосмических лучей.
Эффекты форбуш-понижений ГКЛ, наблюдаемые в южном82полушарии, обусловлены достаточно интенсивной циклонической активностью напротяжении всего года, что подтверждается высокими значениями градиентовтемпературы, наблюдаемыми во фронтальных зонах как в холодное, так и в теплоеполугодие.Приведенаоценкажесткостейгеомагнитногообрезаниявобластяхмаксимальных изменений давления в связи с рассматриваемыми форбуш-понижениямиГКЛ. Показано, что минимальная энергия частиц, высыпающихся в данных областях,варьируется в диапазоне от ~ 0,1 до 2.7 ГэВ в северном полушарии и от ~ 0.1 до 2.2 ГэВв южном полушарии.
Интенсивность потоков частиц с такими энергиями взначительной степени модулируется солнечной активностью, поэтому их можнорассматривать в качестве связующего звена между возмущениями на Солнце ивариациями параметров нижней атмосферы.Проведеносравнениебарическогооткликанижнейатмосферывсевероатлантическом и тихоокеанском регионах. Показано, что североатлантическийрегион является выделенной областью северного полушария, в которой наблюдаетсянаиболее выраженный отклик нижней атмосферы на вариации форбуш-понижений ГКЛ.Это может быть связано с тем, что указанный регион совпадает с областью высыпаниячастиц,имеющихменьшиепорогигеомагнитногообрезания,чемобластьвнетропических широт тихоокеанского сектора.Приведены результаты синоптического анализа приземных карт погоды длясеверного и южного полушария в ходе форбуш-понижений ГКЛ. Показано, чтоповышение давления в умеренных широтах северного полушария в ходе форбушпонижений ГКЛ обусловлено более интенсивным формированием блокирующихантициклонов.
Отрицательные вариации давления, наблюдаемые в северном полушариивблизиполюса,происходятвследствиесмещениятраекторийдвижениясевероатлантических циклонов в полярные широты. Причиной роста давления вобластях, расположенных в Южной Атлантике у берегов Земли Королевы Мод и надморемДюрвиляявляетсяинтенсификацияантициклоновсодновременнымформированием барических гребней, направленных в сторону Антарктиды, а такжеослабление циклогенеза в указанных областях. Понижение давления в тихоокеанскомсекторе южного полушария обусловлено смещением циклонов, формирующихся надморем Росса, в область умеренных широт. Таким образом, результаты синоптического83анализа показали, что в ходе исследуемых форбуш-понижений ГКЛ наблюдаетсяослабление циклонов, а также усиление антициклонов в умеренных и высоких широтахобоих полушарий.Полученные в данной главе результаты свидетельствуют о значительном влияниикосмических лучей на эволюцию внетропических барических систем северного июжного полушарий, а также о важной роли космических лучей в солнечно-земныхсвязях.84Глава 3Влияниефорбуш-пониженийГКЛнаинтенсивностьциклонических процессов в североатлантическом регионе3.1 Постановка задачиВ главе 2 были приведены результаты исследования вариаций атмосферногодавления на изобарическом уровне 1000 гПа и связанные с ними изменения в эволюциибарических систем умеренных и высоких широт, наблюдаемые в ходе форбушпонижений ГКЛ в северном и южном полушариях.
Было обнаружено, чтосевероатлантический регион является выделенным регионом северного полушария, гдескладываются наиболее благоприятные условия для эффектов ГКЛ в эволюциивнетропических барических систем. Таким образом, детальное изучение барическогоотклика тропосферы в североатлантическом регионе представляет особый интерес дляисследований. В связи с этим в данной главе предполагается провести анализ вариацийдавления на основных изобарических уровнях (1000, 850, 700, 500, 300 и 200 гПа) в ходефорбуш-понижений ГКЛ в области, ограниченной меридианами 90ºE и 90ºW отэкватора до полюса.3.2 Вариации давления в тропосфере североатлантического региона в ходе форбушпонижений галактических космических лучейДля проведения данного исследования был использован тот же список форбушпонижений ГКЛ, что и в главе 2.
Напомним, что этот список состоит из 48изолированныхфорбуш-пониженийГКЛ,несопровождавшихсяинтенсивными85всплесками солнечных протонов с энергиями Ер > 90 МэВ [150]. Все события былиотобраны для периода с октября по март 1980-2006 гг., т.е. для холодного периода всеверном полушарии, поскольку в это время года обостряются температурныеконтрасты в тропосфере, что приводит к усилению процессов циклогенеза.
Анализвариацийатмосферногодавленияпроводилсяметодомналоженияэпохсиспользованием данных «реанализа» NCEP/NCAR [115] в узлах регулярной сетки2.5ºx2.5º. Были рассмотрены среднесуточные значения высоты основных изобарическихуровней 1000, 850, 700, 500, 300 и 200 гПа для области северного полушария,ограниченной меридианами 90° W и 90° E, от экватора до северного полюса. Нулевойдень соответствовал дню начала форбуш-понижения. Невозмущённый уровеньрассчитывался осреднением по 10 дням, предшествовавшим началу форбуш-понижения.На рис. 3.1 приведены средние изменения высоты изобарической поверхности1000 гПа в ходе исследуемых форбуш-понижений космических лучей.
Белые линииограничивают области, где значимость отклонений превышает 0,95 и 0,99 согласно tкритерию Стьюдента. Черными линиями на картах обозначено среднее многолетнееположениеарктического(пунктирнаялиния)иполярного(сплошнаялиния)климатических фронтов в январе, согласно данным, приведенным в работе Хромова иПетросянца [72].Как видно из рисунка, за сутки до начала форбуш-понижения (-1й день) никакихзаметных отклонений давления от среднего уровня не наблюдается, атмосфераспокойна. Далее, сразу после начала форбуш-понижения (0й день), наблюдаетсязначимое увеличение давления в двух областях: первая расположена около южногопобережья Гренландии, вторая – на севере европейской части России вдоль побережьяКарскогоморя.Затем(1й-2йдень)перваяобластьповышенногодавления(расположенная у берегов Гренландии) распадается, а вторая продолжает своё развитие,углубляется и, охватывая всё большую территорию, распространяется вдоль побережьяСеверного Ледовитого океана вплоть до Балтийского моря. Максимальные поамплитуде и занимаемой площади положительные отклонения давления наблюдаютсяна 3й-4й день после начала форбуш-понижения ГКЛ и достигают величины 60-70 гп.
м.В дальнейшем область повышенного давления продолжает распространяться в югозападном направлении и охватывает умеренные и субполярные широты СевернойАтлантики, а также Скандинавию и побережье Северного Ледовитого океана вплоть до86Широта,град.Latitude,Latitude,deg.deg.Latitude,deg.Latitude,deg.Latitude,deg.Latitude,deg.Latitude,deg.Latitude,deg.-1 день80808080806080608080606060406040606040404020402040402020202080202080808080608060808060606040604060604040402040204040202020208020208080808060806080806060604060406060404040204020404020202020202080808080806080608080606060406040606040404020402040402020202020203 день808080808060800.9960800.9980600.950.95600.990.990.9560600.950.950.950.990.99 0.9940400.99600.950.950.990.950.95600.9940400.990.950.990.950.950.95400.990.990.952040200.95400.9940200.99-50-500 05050-5005020-50050-1-120200day0-50-500day5050-50-505050400 день208080-50-5000-50-5050500 день 50500day20-1-1day0050-1-1day30day-50-500day50 500.95-50-5080803 day 50-1day0.95800.9580-1day0.996060day 0.95 0.993 3day0.990.95800.990.950.950.950.9580603 3dayday0.950.95 0.990.950.990.990.95600.950.990.990.990.953 day0.950.950.950.95 0.990.950.950.990.993day0.9560600.950.990.99400.990.950.990.990.950.950.95 0.99 0.990.950.95400.99600.950.990.950.950.990.950.990.990.99600.990.990.950.9540400.990.990.950.95 0.950.990.990.990.9940400.990.990.9520200.990.95400.990.994020-50-500 05050-50-50 0.99 0 05050200 0day202004 day-50-50-50-50505000day 5050400day208080-50-505050-50-5050500day0200 00day-500 день 50-50 4 4day0501day50dayдень0 00day-5050 0.99-505080804 4dayday0.950.990day0.9580804day0 day60604 day0.990.950.9980 0.990.990.950.950.950.99800.990.990.990.9560600.950.950.950.990.990.990.95600.990.990.9940600.950.950.990.950.994060 0.990.990.950.99600.990.9540400.990.9940204020404020-50-500 05050-50-500 050502020205 0day050-500day50-50-5050-50501 0day5208080-50-5001 0day5050-50-5050500day205 05dayday1 1day-50050-5005040405 05dayday-5050-50508080 0.951 10dayday0.952день6день5day80801 day0.9960605 day0.954020400.950.950.990.951 day80 0.95200.9940400.998060 0.990.950.990.950.950.950.99 0.950.9960020200.950400.950.990.990.950.99400.990.99600.950.990.956020200.954040 0.990.95 0.990200-200.990.9560 0.990.95 0.990.99 0.95600.99200.990 0-200.9540 0.99400.99-200.95-20-40040-4020400-20-202040-40-40-204020-50-500 05050-50-500 05050-2020-40-402 0day20206 0day-40-500day50-50-505050-50502 0day6-4020Longitude,-50-500 day5050005050020deg.Longitude,deg.-50-502 2dayday6 6day-50050-500502 20dayday6 06day-505050dayLongitude,deg.deg.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
