Диссертация (1149307), страница 15
Текст из файла (страница 15)
-50Longitude,404040204020404020400 20400202000-2020200 0-20-20-200-40-400-20-20-40-40-20-20-40-40-40-40404040204020404020400 2040020200200-20200 0-20-20-200-40-400-20-20-40-40-20-20-40-40-40-404040402040204040202040040020200200-20200 0-20-20-200-40-400-20-20-40-40-20-20-40-40-40-402 day2 dayLongitude,deg.Longitude,deg.Долгота, град.Longitude,deg.Longitude,deg.404040204020404020400 20400202000-20200200-20-20-200-400-40-20-20-40-40-20-20-40-40-40-40404040204020404020400 2040020200200-200200-20-20-200-40-400 -20-20-40-40-20-20-40-40-40-404040402040204040202040040200200200-200200-20-20-200-40-400 -20-20-40-40-20-20-40-40-40-40404040204020404020204000402020200-200-200200-20-200-40-400 -20-20-40-40-20-20-40-40-40-406 day6 dayРис.
3.1. Вариации геопотенциальной высоты (в гп. м) изобарического уровня 1000 гПа,полученные методом наложения эпох, в течение 48 форбуш-понижений ГКЛ, отобранных захолодное полугодие (октябрь-март) 1980-2006 гг. Сплошные белые линии охватывают области,где значимость отклонений превышает 0.95 и 0.99 согласно критерию Стьюдента.
Чернойлинией обозначено положение арктического климатического фронта в январе, синей –полярного климатического фронта в январе [72].восточной границы Карского моря. В южном направлении над Россией данная областьраспространяется до широт 40-50ºN. На 5й-6й день после начала форбуш-пониженияпроисходит уменьшение площади области, для которой наблюдается рост давления.Несмотря на это, область высокого давления всё ещё охватывает значительную87территориюнадсеверомевропейскойчастиРоссии,ВосточнойЕвропойиАтлантическим океаном в районе полярного фронта, к тому же наблюдаемые в нейотклонения давления остаются значимыми. Таким образом, проведённое исследованиеподтвердило результаты, полученные в главе 2.Как было отмечено выше, максимальные по амплитуде отклонения давлениянаблюдаются на 3й-4й день после начала форбуш-понижения ГКЛ и достигаютвеличины 60-70 гп.
м. Согласно t-критерию Стьюдента их значимость равна 0,99. Длятого чтобы учесть возможную автокорреляцию естественных метеорологических рядовбыла проведена дополнительная проверка статистической значимости методом МонтеКарло(подробноеописаниерасчетовметодомМонте-Карлоирезультатымоделирования приведены в Приложении 3). С этой целью было сгенерировано 1000наборов по 48 случайных ключевых дат за тот же период, который использовался дляотбора рассмотренных выше форбуш-понижений космических лучей. Относительноэтих ключевых дат методом наложения эпох был проведен расчет вариацийгеопотенциальных высот для поверхности 1000 гПа. Затем было построенораспределение значений модельных величин отклонений давления в точке, для которойна реальной карте поверхности 1000 гПа наблюдалось максимальное отклонение отсреднего уровня.
Проведенный анализ показал, что величина максимальных измененийдавления, наблюдаемых во время форбуш-понижений космических лучей, превышает2.8 стандартные ошибки модельного распределения, что соответствует уровнюзначимости 0.95. Таким образом, оценки, проведённые как с использованием критерияСтьюдента, так и методом Монте-Карло, показали высокую статистическую значимостьполученных результатов, что свидетельствуют о реальности обнаруженных эффектов.Выше был рассмотрен временной ход вариации давления в североатлантическомрегионе в ходе форбуш-понижений космических лучей только на одном изобарическомуровне 1000 гПа.
Рассмотрим развитие барического отклика на форбуш-понижения ГКЛво всей толще тропосферы. С этой целью методом наложения эпох были построенывариации давления на основных изобарических уровнях 850, 700, 500, 300 и 200 гПа,которым соответствуют высоты приблизительно 1.5, 3, 5, 9 и 12 км. Исследованиепоказало, что также как и на уровне 1000 гПа, максимальные по амплитуде изначимости отклонения давления на других изобарических уровнях тропосферынаблюдаются на 3й и 4й дни после начала события. Высотные изменения давления в88тропосфере и нижней стратосфере на +4й день после начала форбуш-понижения,представлены на рис. 3.2. На данном рисунке также приведено положение основныхклиматических фронтов в январе согласно Хромову и Петросянцу [72]. Сплошнымибелыми линиями обозначены области, для которых значимость отклонений превышает0.95 и 0.99 согласно t-критерию Стьюдента.500 гПа850 гПа300 гПа700 гПа200 гПаШирота, град.1000 гПаДолгота, град.Рис.
3.2. Вариации высоты (в гп. м) изобарических уровней 1000, 850, 700, 500, 300 и 200гПа на 4й день после начала форбуш-понижения. Число событий 48, холодное полугодие(октябрь-март). Сплошные белые линии охватывают области, где значимость отклоненийпревышает 0.95 и 0.99 согласно критерию Стьюдента. Черной линией обозначено положениеарктического климатического фронта в январе, синей – полярного климатического фронта вянваре [72].89Как видно из рис. 3.2, возмущение давления наблюдается во всей толщетропосферы, при этом статистическая значимость эффекта максимальна у поверхностиЗемли и убывает с высотой.
Из рисунка также можно проследить, что с высотой областьмаксимальных возмущений в поле давления смещается на запад. Это свидетельствует отом, что наблюдаемые во всей толще тропосферы области роста давления связаны сформированием некоего барического образования, центральная ось которого наклоненав западном направлении, так как согласно [111] в северном полушарии с ростом высотыцентры барических образований также смещаются на запад.Сопоставляя результаты, приведённые на рис. 3.1 и рис. 3.2 можно увидеть, чтонаиболее значимые области положительных отклонений давления на всем протяжениифорбуш-понижения и фазы восстановления, а также на всех изобарических уровнях (на4-й день после начала события) совпадают с районами основных климатическихфронтов.
Атмосферный фронт представляет собой узкую переходную область междувоздушными массами с различными метеорологическими характеристиками. Посколькувоздушные массы, расположенные по обе стороны фронта, характеризуются разнымитемпературой, давлением и уровнем влажности, атмосферные фронты являютсяобластями высоких градиентов этих параметров [напр., 19]. Как следствие, именно вофронтальныхобластяхпроисходитзарождениевнетропическихциклоновиантициклонов, а также наблюдаются наибольшие изменения в их эволюции.Климатические фронты, в свою очередь, представляют собой среднее многолетнееположение реальных атмосферных фронтов в разные сезоны.Таким образом, в ходе форбуш-понижений обнаружен рост давления в районахосновных климатических фронтов (арктического и полярного), это свидетельствует обизменении в эволюции барических образований, связанных с данными фронтами.Обнаруженная высотная зависимость максимальных отклонений давления (смещениемаксимума эффекта к западу с увеличением высоты), наблюдаемых в связи с форбушпонижениями, также указывает на связь данных отклонений с развитием некоторогобарическогообразования.Приэтомможетпроисходитькакусилениеантициклонической, так и ослабление циклонической активности в указанном регионе.Для того, чтобы выяснить причины наблюдаемого роста давления, являетсяцелесообразным проведение синоптического анализа приземных карт погоды в районахмаксимальных эффектов исследуемых форбуш-понижений ГКЛ.903.3 Анализ приземных карт погодыДляизученияпричиннаблюдаемогоповышениядавленияврайонеклиматического арктического фронта, проходящего над Северной Атлантикой ипобережьем Северного Ледовитого океана, был проведен синоптический анализприземных карт погоды с использованием данных [61, 62].Синоптического анализ показал, что рост давления в указанном регионепроисходит в результате усиления области высокого давления, которая обычноформируется за холодным фронтом последнего циклона в циклонической серии,проходящей с Атлантики за Урал вдоль арктического побережья.
Обнаружено, что всвязи с исследуемыми форбуш-понижениями ГКЛ над Северной Атлантикой, западнойЕвропой и Скандинавией происходит интенсивное преобразование подвижныххолодных антициклонов, сформированных в тылу холодного фронта циклона, вмалоподвижные обширные антициклоны, блокирующие западный перенос.Рассмотрим подробно причины формирования блокирующих антициклонов. Длятого чтобы холодный подвижный антициклон трансформировался в блокирующийантициклон, который представляет собой высокое и теплое барическое образование, ондолжен оказаться над относительно тёплой для текущего сезона подстилающейповерхностью. Другим благоприятным условием для возникновения и развитияблокирующих антициклонов является сходимость изогипс поля давления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
