Диссертация (1149307), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Такаяструктура барического поля обычно наблюдается в зимний период над континентами.По этим причинам блокирующие ситуации чаще всего возникают над восточнымирайонами Атлантического и Тихого океанов к востоку от теплых океанических течений[напр., 19].В результате проведения синоптического анализа также обнаружено, что форбушпонижения сопровождаются переходом антициклонов в блокирующее состояние в 67%случаев.
Для сравнения был проведен расчет частоты возникновения блокирующихситуаций в североатлантическом регионе для невозмущенных условий. С этой цельюслучайным образом (методом Монте-Карло) были сгенерированы начальные даты 10дневных периодов, в течение которых не наблюдались ни солнечные протонныесобытия, ни форбуш-понижения ГКЛ. Для этих периодов была оценена частотавозникновения блокирующих ситуаций. Результаты анализа показали, что в отсутствие91возмущающего влияния космических лучей блокирующие антициклоны в исследуемомрегионе наблюдаются лишь в 43% случаев. Таким образом, частота регенерацииантициклонов в связи с форбуш-понижениями ГКЛ возрастает в полтора раза посравнению с невозмущенными условиями.Переход антициклона в блокирующую стадию приводит к замедлению движенияили полной остановке и ослаблению циклонов, перемещающихся в зональном потоке ввосточном направлении.
Указанные выше процессы в целом способствуют ещёбольшему росту давления над северной Европой и севером европейской части России.Таким образом, синоптический анализ показал, что рассмотренные выше вариациипотоков космических лучей не являются причиной формирования новых барическихобразований, но могут влиять на эволюцию уже сформировавшихся циклонов иантициклонов, влияя на их интенсивность, траекторию движения и время жизни.В качестве иллюстрации на рис. 3.3 приведён пример синоптической обстановки16 и 17 января 1988 года, соответствующих 3му и 4му дням после начала форбушпонижения ГКЛ. Дата начала события 13.01.1988 г. На верхней панели (3 й день посленачала события - 16.01.1988 г.) виден холодный фронт циклона, вытянутый вдольарктического побережья.
За ним расположена область высокого давления (ОВД) сцентром над севером Скандинавии. Давление в центре наблюдаемой ОВД достигаетвеличины1025 гПа.Уюго-западногопобережьяГренландиирасположенрегенерировавший циклон с давлением в центре 960 гПа. На нижней панели (4й деньпосле начала события - 17.01.1988 г.) можно наблюдать смещение холодного фронта кюгу. В то же время ОВД усиливается до 1030 гПа и охватывает всю Скандинавию исевер европейской части России.
Циклон у берегов Гренландии практически стоит наместе и быстро заполняется до давления 980 гПа.Результаты синоптического анализа позволяют сделать вывод о заметномвлияниифорбуш-пониженийгалактическихкосмическихлучейнаэволюциюбарических образований, что особенно ярко выражено в районах полярного иарктического климатических фронтов. Среднее многолетнее положение основныхклиматических фронтов является отражением положения реальных фронтов, на которыхпроисходят процессы формирования и развития основных барических образований.Влияние форбуш-понижений ГКЛ проявляется в усилении антициклоническойактивности над Северной Атлантикой, западной Европой и Скандинавией, вызванной92развитием блокирующих антициклонов, (т.е.
переходом подвижных антициклонов,формирующихсянахвостециклоническойсерии,вблокирующуюстадию).Одновременно наблюдается ослабление (заполнение) североатлантических циклонов изамедление их движения в зональном потоке вплоть до полной остановки.а) 16 января 1988г (3й день после начала форбуш-понижения ГКЛ)б) 17 января 1988г (4й день после начала форбуш-понижения ГКЛ)Рис. 3.3.
Синоптические карты для 3го (16.01.1988 г.) и 4го (17.01.1988 г.) дней посленачала форбуш-понижения ГКЛ, начавшегося 13.01.1988 г [61].93Полученные результаты также согласуются с выводами, сделанными Тинсли иДином [178], в работе которых обнаружено уменьшение циклонической завихренностив умеренных широтах северного полушария в связи с форбуш-понижениями ГКЛ.ГруппойПудовкина[52,148]былопоказано,чтофорбуш-пониженияГКЛсопровождаются повышением среднезонального давления в поясе широт 45-70ºсеверного полушария, что также согласуется с результатами, приведенными в даннойглаве.
Кроме того, в ходе исследования вариаций индекса Блиновой, являющегосяхарактеристикой зональной циркуляции атмосферы, было обнаружено уменьшениескорости зонального потока в связи с форбуш-понижениями ГКЛ [13].Таким образом, описанные в данной главе вариации давления, связанные сфорбуш-понижениямиГКЛ,могутобъяснятьсяизменениямиинтенсивностициклонической активности (т.е. процессами формирования и развития внетропическихбарических систем: циклонов и антициклонов) в областях их наиболее вероятногосуществования. Результаты, полученные в данной главе, согласуются с вариациямизонального давления и ослаблением зональной циркуляции, обнаруженными в работах[13, 52, 148]. Полученные результаты также позволяют объяснить причины изменениядавления над станцией Sodankylä (Финляндия, 67°N), наблюдавшиеся в связи с форбушпонижениями ГКЛ [153].
Вариации атмосферных характеристик в ходе форбушпонижений ГКЛ, ранее описанные в работах Тинсли [178] и группы Пудовкина [13, 52,148,153],тесносвязанысусилениемантициклоническойсевероатлантическом регионе, обнаруженным в данном исследовании.активностив943.4 Оценка жесткости геомагнитного обрезания в областях максимальныхэффектов форбуш-понижений ГКЛКак было показано выше, обнаруженный эффект (рост давления) локализован врайоне расположения основных атмосферных фронтов. Это обусловлено тем, чтоклиматические фронты являются зоной наиболее вероятного расположения реальныхатмосферных фронтов, на которых проходят процессы формирования циклонов иантициклонов.
Учитывая данный факт, было сделано предположение о том, чтовариации космических лучей могут оказывать влияние на развитие циклоническихпроцессов во фронтальных зонах.На рис. 3.4 представлена карта жесткости геомагнитного обрезания, построеннаяпо данным работы [168] и наложенная на карту изменений высоты поверхности1000 гПа,наблюдаемыхна4йденьпосленачалафорбуш-понижения(деньмаксимальных изменений давления).Рис. 3.4.
Вариации геопотенциальной высоты (в гп. м) изобарического уровня 1000 гПана 4й день после начала форбуш-понижения, наложенные на карту жесткости геомагнитногообрезания [168], и среднее многолетнее положение арктического (пунктирная линия) иполярного (сплошная линия) климатических фронтов в январе, по данным работы [72].95Как видно из рис. 3.4, жесткости геомагнитного обрезания, соответствующиеобластям наиболее интенсивного антициклогенеза варьируются в диапазоне от ~0.2 –0.4 ГВ (район арктического фронта) до ~3 – 4 ГВ (район полярного фронта). При этомобласть максимального роста давления расположена между изолиниями жесткостигеомагнитного обрезания R ~0.6 - 4 ГВ.
Данные значения согласуются с результатами,полученными в разделе 2.3.Оценим минимальную кинетическую энергию частиц, которые могут достигатьданных областей. Для этого воспользуемся формулой (2.4.4) о связи кинетическойэнергии частицы с её жесткостью. Согласно сделанным оценкам, минимальные энергиичастиц, достигающих областей арктического и полярного климатических фронтовсоставляют Е ~20-80 МэВ и Е ~2.2-3.2 ГэВ соответственно.
Таким образом, в областимаксимальных вариаций давления высыпаются частицы галактических космическихлучей с энергиями Е ~0.1-3 ГэВ. Интенсивность высыпающихся в земную атмосферукосмических частиц с такими энергиями в значительной степени модулируетсясолнечной активностью, что позволяет рассматривать их как одно из наиболеевероятных звеньев, связывающее солнечную активность и процессы в нижнейатмосфере.Усиление антициклонической активности в регионах высыпания частиц суказанными энергиями позволяет предположить, что вариации потоков этих частицмогут быть вовлечены в физический механизм влияния солнечной активности наэволюцию внетропических барических систем.963.5 Сравнительный анализ вариаций давления в нижней атмосфере в ходесолнечных протонных событий и форбуш-понижений космических лучейСогласно представленным выше результатам, форбуш-понижения галактическихкосмических лучей приводят к статистически значимому росту давления надСкандинавией, Северной Европой и севером европейской части России, что объясняетсяболее интенсивным формированием блокирующих антициклонов в указанных регионах.Сравним эффекты кратковременного уменьшения интенсивности галактических КЛ сэффектами всплесков солнечных КЛ в вариациях давления и эволюции барическихобразований в североатлантическом регионе.Ранее в работах Веретененко и Тайла [198, 199] было проведено исследованиеповедения барического поля нижней атмосферы в ходе солнечных протонных событий.Анализ проводился для 48 солнечных протонных событий, отобранных за холодноеполугодие (октябрь-март) 1980-1995 гг.
Авторы обнаружили, что всплески СКЛ сэнергиями протонов Eр > 90 МэВ приводят к усилению процессов регенерации циклоновв североатлантическом регионе, преимущественно у юго-восточного побережьяГренландии. Средние карты изменения высот изобарических поверхностей в первыйдень после всплеска солнечных космических лучей энергиями частиц Eр > 90 МэВ,взятые из работы Веретененко и Тайла [199], приведены на рис.3.5.Сравнение эффектов всплесков солнечных протонов, обнаруженных Веретененкои Тайлом [198, 199], с эффектами форбуш-понижений ГКЛ, описанными в разделе 3.2текущей главы, показывает, что эти два типа событий приводят к противоположнымизменениям поля давления в североатлантическом регионе. В работах [198, 199]показано, что максимальное по амплитуде, площади и значимости понижение давлениянаблюдается в 1й день после начала события и составляет ~70-100 гп.
м. С другойстороны, в разделе 3.2 показано, что максимальный рост давления в ходе форбушпонижений ГКЛ наблюдается на 3й-4й день после начала события и составляет ~60-70гп. м. Также из рис. 3.5 можно увидеть, что максимальное понижение давления,происходящее в связи с солнечными протонными событиями, наблюдается на уровне300 гПа, что соответствует высоте 9 км, тогда как максимальное повышение давления входе форбуш-понижений ГКЛ наблюдается на уровне 1000 гПа, т.е. на уровне моря.Период восстановления значений давления до величины невозмущённого уровня после97солнечного протонного события составляет 2-3 дня [198].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
