Диссертация (1149307), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Что касается антициклонов, образующихся под влияниемадвекции тепла, то в летний период в условиях безоблачной погоды разность температурмежду антициклоном и окружающей средой будет выравниваться, при этом адвекциятепла ослабевает и антициклон разрушается. В зимний период, напротив, сильное103радиационное выхолаживание вследствие уменьшения облачного покрова способствуетсохранению температурных контрастов, усилению адвекции тепла и увеличениювремени существования антициклонического вихря [39].Полученные в данной работе результаты позволяют предположить, что вариации всостоянии облачного покрова, связанные с изменениями скорости ионизации атмосферыв ходе форбуш-понижений ГКЛ, могут быть причиной наблюдаемых эффектов вразвитии барических систем умеренных и высоких широт.
Экспериментальныеподтверждения возможности данного физического механизма были получены в работахВеретененко и Пудовкина [14, 15], Тодда и Найвтона [186, 187]. Действительно, вуказанных работах для области умеренных и высоких широт было обнаруженоуменьшение облачного покрова в ходе форбуш-понижений ГКЛ, а также увеличениеоблачности в связи со всплесками СКЛ.Наряду с вариациями скорости ионизации оказывать влияние на состояниеоблачности могут также вариации токов проводимости в глобальной токовой цепи.
Вработах группы Тинсли [183-185] изложена концепция электрического механизмасолнечно-земных связей, включающего изменения параметров глобальной токовой цепи,обусловленные вариациями скорости ионизации атмосферы космическими лучами иизменениями ионосферного потенциала в связи с геомагнитными возмущениями и/иливлиянием пересечения границ ММП. Вариации скорости ионизации атмосферы споследующимиизменениямиеёпроводимостии,соответственно,величинывертикальных атмосферных токов влияют на степень электризации облаков, скоростьразделениязарядавнутриних.Увеличениескоростиионизацииатмосферыкосмическими лучами приводит к возрастанию концентрации ионов в атмосфере, чтоспособствуетболееэффективному“электрозамерзанию”термодинамическинеустойчивых переохлаждённых капелек воды внутри облака, при этом увеличиваявремя его существования.
Это в свою очередь приводит к выделению скрытой теплоты,которая может служить энергетическим источником для изменений циркуляцииатмосферы. С другой стороны, вариации облачности, обусловленные действиемэлектрического механизма солнечно-атмосферных связей, могут оказывать влияние наколичество уходящей длинноволновой радиации и тем самым приводить к изменениямтемпературно-барического баланса атмосферы и последующим изменениям в эволюциибарических систем.104Результаты проведённого исследования говорят о важной роли измененийскоростиионизацииСравнительныйанализвэволюциивнетропическихбарическогооткликанижнейбарическихатмосферыобразований.навариацииинтенсивности солнечных и галактических космических лучей показал, что ростскорости ионизации атмосферы в связи с солнечными протонными событиями приводиткпонижениюдавлениявсевероатлантическомрегионе,обусловленномуинтенсификацией циклонической активности [198, 199].
Напротив, уменьшение скоростиионизации в ходе форбуш-понижений ГКЛ сопровождается повышением давления надсевероевропейскимОбнаруженноерегионом, аповышениетакженадатмосферногорядом областей Южного Океана.давлениясвязаносослаблениемциклонической и усилением антициклонической активности в умеренных и высокихширотах северного и южного полушарий. Таким образом, противоположные по знакуизменения скорости ионизации приводят к противоположным эффектам в развитиивнетропических барических образований.Полученные в данном разделе результаты свидетельствуют о том, чтообнаруженные вариации давления и связанные с ними изменения в эволюциивнетропических барических систем умеренных и высоких широт северного и южногополушарий могут быть в значительной степени обусловлены влиянием космическихлучей солнечного и галактического происхождения на динамические процессы в нижнейатмосфере. Возможный физический механизм наблюдаемых эффектов связан свариациями облачного покрова и последующими изменениями радиационно-тепловогобаланса нижней атмосферы, приводящими к изменениям в структуре термобарическогополя, благоприятным для развития внетропических барических образований различныхтипов.
Вариации облачного покрова, в свою очередь, могут быть обусловлены какизменениями скорости ионизации атмосферы, так и вариациями ионосферногопотенциала, а также токов в глобальной токовой цепи, происходящие под влияниемвариаций потоков ГКЛ. Тем не менее, следует отметить, что механизм наблюдаемыхизменений параметров нижней атмосферы в связи с вариациями потоков космическихлучейсодержитисследований.довольномногонеопределённостейитребуетдальнейших1053.7 Выводы к главе 3В данной главе приведены результаты исследования влияния короткопериодныхвариаций потоков ГКЛ на динамику барических процессов в североатлантическомрегионе.Показано,чтофорбуш-понижениякосмическихлучейприводяткстатистически значимому росту давления в умеренных и высоких широтах Северногополушария.
Положительные отклонения давления локализованы над Атлантическимокеаном, а также в районе Скандинавии, северной Европы и севера европейской частиРоссии вдоль побережья Северного Ледовитого океана. Возмущение охватывает всютолщу тропосферы, однако статистическая значимость эффекта максимальна уповерхности Земли и убывает с высотой. Наибольшие отклонения давлениянаблюдаются на 3й-4й день на изобарическом уровне 1000 гп.
м и составляют 60-70 гп.м.Показано, что обнаруженный рост давления наблюдается в районах междусредними многолетними положениями основных климатических фронтов (арктическогои полярного) и обусловлен более интенсивным формированием в данной областиблокирующих антициклонов. Этот процесс приводят к резкому замедлению движенияциклонов из Атлантики в восточном направлении и еще большему росту давления надконтинентом. Показано, что рассмотренные выше вариации потоков космических лучейне являются причиной формирования новых барических образований, но могутоказывать влияние на эволюцию уже существующих циклонов и антициклонов.Проведена оценка жесткостей геомагнитного обрезания и соответствующих имминимальных энергий частиц космических лучей, высыпающихся в районах наиболееинтенсивного циклогенеза, связанных с основными климатическими фронтами.Показано, что в области максимальных вариаций давления, расположенной междусреднимиклиматическимиположениямиарктическогоиполярногофронтов,высыпаются частицы космических лучей с энергиями от Е ~60 МэВ до Е ~3 ГэВ.Обнаруженноесвидетельствуетусилениеоантициклоническойзаметномвлиянииактивностивариацийвданныхнизкоэнергичнойрегионахкомпонентыгалактических космических лучей (от ~ 0,1 до нескольких ГэВ) на эволюциювнетропических барических образований.
Поскольку интенсивность высыпающихся вземную атмосферу космических лучей с такими энергиями в значительной степени106модулируетсясолнечнойактивностью,полученныерезультатыподтверждаютпредположение о том, что указанные частицы могут являться связующим звеном междувозмущениями на Солнце и динамическими процессами в нижней атмосфере Земли.Выполнен сравнительный анализ реакции атмосферы в североатлантическомрегионе на вторжения высокоэнергичных солнечных протонов и форбуш-понижениякосмических лучей. Показано, что противоположный характер изменения скоростиионизации космическими лучами приводит к противоположным по знаку измененияматмосферного давления.
При этом реакция атмосферы на всплески СКЛ имеет меньшеевремя отклика и большую амплитуду, чем в случае форбуш-понижений ГКЛ. Отмечено,что рассмотренные выше вариации потоков космических лучей не являются причинойформирования новых барических образований. Они лишь влияют на эволюцию ужесуществующих циклонов или антициклонов, увеличивая их интенсивность. То естьприводят к акцентации барических образований, характерных для рассматриваемогорегиона.
Это говорит о том, что изменения скорости ионизации в атмосфере, вызванныевариациями потоков солнечных и галактических космических лучей, играют важнуюроль в физическом механизме влияния солнечной активности на атмосфернуюциркуляцию, погоду и климат.Предполагается, что наблюдаемые изменения атмосферных процессов в связи сисследуемыми вариациями космических лучей обусловлены уменьшением облачности ивлиянием этих изменений на радиационно-тепловой баланс нижней атмосферы, чтоможет приводить к изменениям структуры термобарического поля, благоприятным дляусиления антициклонической деятельности.
Возможными причинами уменьшенияоблачностимогутбытьснижениескоростиионизации,атакжеослаблениеинтенсивности атмосферных токов в глобальной токовой цепи в ходе форбушпонижений ГКЛ.107Глава 4Влияниевариацийпотоковкосмическихлучейнапродолжительность макросиноптических процессовВ качестве прикладного аспекта работы приведём результаты исследованиявариаций длительности элементарных синоптических процессов (ЭСП) в ходесолнечных протонных событий и форбуш-понижений ГКЛ. Результаты данногоисследования могут быть использованы для улучшения качества метеорологическихпрогнозов.4.1 Типизация макросиноптических процессов.
Естественное развитие ЭСП вотсутствии возмущающего влияния космических лучейДолгосрочный прогноз погоды основан на анализе вариаций типов идлительности макросиноптических процессов. Согласно классификации, предложеннойроссийскимметеорологомГ.Я.Вангенгеймом[9],всемногообразиемакросиноптических процессов можно разделить на 26 типов, которые, в зависимостиот формы атмосферной циркуляции, в свою очередь принято объединять в 3 основныегруппы: западную (W), меридиональную (C) и восточную (E). В основу разделениямакросиноптических процессов на группы Вангейгеймом было положено совпадениераспределенияпревалирующихполейдавленияихарактерапроцессовихформирования, а также схожесть ориентировки господствующих ветровых систем инаправленияхарактеризуетосновныхвторженийнепрерывнуювоздушныхпоследовательностьмасс.Даннаяклассификациямакросиноптическихпериодов,каждый из которых представляет собой “естественный отрезок времени”, в течениекоторого сохраняется положение основных барических систем и направление основных108воздушных потоков над атлантико-европейским сектором северного полушария.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
