Диссертация (1149307), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Такие“естественные отрезки времени” были названы элементарными синоптическимипроцессами (ЭСП). Средняя продолжительность ЭСП составляет, как правило, 3-5 дней.Типизация, предложенная Г. Я. Вангейгеймом [9, 11] и в последствии развитаяего учеником А. А. Гирсом [20, 21], позволяет учесть основные особенностимакросиноптических процессов над атлантико-европейским сектором, рассмотреть их внепрерывном развитии, а также характеризует циркуляционный фон всего северногополушария. В периоды развития западной формы атмосферной циркуляции (W)изогипсы принимают почти зональное распределение по всему северному полушарию, ипроисходит усиление западно-восточного переноса во всей толще тропосферы.Межширотный обмен воздушными массами ослаблен.
В высоких широтах уповерхности земли в эти периоды развивается область низкого давления, а в умеренныхи субтропических широтах - область высокого давления. Восточная формаатмосферной циркуляции (Е)характеризуетсяформированием в тропосфереустойчивых барических волн большой амплитуды и усилением межширотноговоздухообмена. Над континентами в эти периоды развиваются стационарныеантициклоны, которые нарушают западно-восточный перенос воздушных масс ибарических образований и поэтому получили название блокирующих центров. В ТихомиАтлантическомокеанахприэтомсохраняютсязначительныезональныесоставляющие.
Для меридиональной формы атмосферной циркуляции (С), также каки для восточной, характерно формирование устойчивых барических волн большойамплитуды и усиление межширотного воздухообмена. В данном случае формированиевысокого теплого антициклона происходит над восточной частью Атлантики и западнойЕвропой, при этом наблюдается заполнение исландского и алеутского минимумов.Таким образом, по мере развития западной формы (W) отмечается прогрессивныйрост градиентов давления и между высокими и умеренными широтами, усилениезональной циркуляции атмосферы и ослабление межширотного воздухообмена. Длямеридиональной (С) и восточной (Е) форм характерно развитие барических волнбольшой амплитуды и барических образований, блокирующих западно-восточныйперенос, что приводит к усилению меридиональной циркуляции и более интенсивномумежширотномувоздухообмену.Болееподробноеописаниеосновныхформ109атмосферной циркуляции и схемы движения основных барических образований в ходеих развития приведены в Приложении 4.4.2 Исследование вариаций длительности элементарных синоптических процессовв ходе короткопериодных вариаций потоков космических лучей4.2.1 Постановка задачиИсследования эволюции указанных форм атмосферной циркуляции в связи сразличными проявлениями солнечной активности представляют большой интерес какдля выяснения физического механизма солнечно-земных связей, так и для улучшениякачества метеорологических прогнозов.Имеетсярядработ,вкоторыхуказываетсянасвязьинтенсивностикрупномасштабной зональной циркуляции атмосферы, а также амплитуды и временижизни барических образований в атлантико-европейском секторе северного полушарияс кратковременными вариациями потоков солнечных и галактических космическихлучей.
Например, в работе Веретененко и Пудовкина [13] в результате исследованиявременного хода индекса Блиновой на фоне вариаций потоков космических лучей былообнаружено ослабление зональной циркуляции на изобарическом уровне 500 гПа вовремя форбуш-понижений ГКЛ и её значительное усиление после всплесков СКЛ сэнергиями Ер > 90 МэВ. Веретененко и Тайл [198, 199] в ходе проведения исследованияобнаружилиувеличениеинтенсивностисевероатлантическихциклонову юго-восточного побережья Гренландии после всплесков СКЛ с энергиями протоновЕр > 90 МэВ.Как было показано в главе 3 настоящей диссертации, форбуш-понижения ГКЛ,какправило,сопровождаютсяболееинтенсивнымразвитиемблокирующихантициклонов над северо-востоком Атлантики, западной Европой, Скандинавией исевером европейской территории России.
Это позволило предположить, что вариациикосмических лучей могут влиять также и на длительность ЭСП, связанных сформированием и развитием барических образований, характерных для той или инойформы атмосферной циркуляции.110Рассмотримсиноптическогоэтотвопроспроцессаболееопределяетсяподробно.Длительностьпродолжительностьюэлементарногосохранениявстационарном состоянии основных барических систем и направлений основныхвоздушных потоков над атлантико-европейским сектором. Таким образом, длительностькаждогоЭСПнапрямуюзависитотвременисуществованияциклоновилиантициклонов, характерных для рассматриваемого макросиноптического периода.Основываясь на результатах, изложенных в предыдущей главе, можно сделатьпредположение, что форбуш-понижения ГКЛ, в результате которых создаютсяблагоприятные условия для развития блокирующих антициклонов над восточнойчастью Атлантики, западной Европой и севером европейской территории России, будутспособствовать увеличению продолжительности ЭСП меридиональной формы (С),поскольку данная форма атмосферной циркуляции характеризуется формированиемстационарных антициклонов в указанных регионах.
В то же время в ходе форбушпонижений ГКЛ следует ожидать уменьшения длительности ЭСП западной (W) ивосточной (Е) форм, поскольку развитие данных форм атмосферной циркуляциихарактеризуетсяинтенсификациейциклоническойактивностинадСевернойАтлантикой и усилением западно-восточного переноса, а развитие блокирующихантициклонов, наблюдаемое в связи с форбуш-понижениями ГКЛ препятствует этимпроцессам. Солнечные протонные события, в свою очередь, сопровождаютсярегенерацией Североатлантических циклонов [198, 199]. В связи с этим можно ожидать,что всплески солнечных протонов будутспособствовать увеличению длительностиЭСП западной формы атмосферной циркуляции (W), для которой, как было сказановыше, характерно развитие циклонической активности над Северной Атлантикой, атакже усиление западно-восточного переноса воздушных масс.1114.2.2 Анализ длительности ЭСП в ходе вариаций потоков космических лучейДля данного исследования было использован тот же список из 48 форбушпонижений космических лучей с амплитудой δN/N > 2.5%, не сопровождавшихсявсплесками СКЛ, что и во второй главе настоящей диссертации.
Список из48 интенсивных солнечных протонных событий с энергиями частиц Ep > 90 МэВ запериод 1980-1995 гг. был взят из работы [199]. Отбор как форбуш-понижений, так исолнечных протонных событий производился за холодный период (октябрь-март), т.к. вэто время года наблюдается усиление процессов циклогенеза, обусловленноемаксимальными температурными контрастами в тропосфере [напр., 19, 39, 40].В работе [199] было показано, что реакция атмосферы на всплеск СКЛ (падениедавления) максимально проявляется на 1й-2й день после начала всплеска. Откликатмосферы на форбуш-понижение космических лучей (рост давления) максимален на 3й4й день после начала события [79, 153].
С учетом указанных результатов, дляпроведения исследования были отобраны такиевозмущающихфакторовначиналосьвпервыйЭСП, для которых влияниеиливторойденьотначаларассматриваемого синоптического процесса. Если же форбуш-понижение или всплескСКЛ приходились на конец ЭСП (последний или предпоследний дни), то крассмотрению принимался следующий за этим период. Данные по ЭСП были взяты изкаталога макросиноптических процессов под редакцией Вангенгейма [11], ведениекоторого начато в 1964 году и продолжается до сих пор в отделе долгосрочныхметеопрогнозов Научно-исследовательского института Арктики и Антарктики.Таким образом, было проанализировано 48 ЭСП, происходивших на фонефорбуш-понижений ГКЛ, и 48 ЭСП, в ходе которых наблюдались всплески СКЛ сэнергиями Ер > 90 МэВ.
Для данных ЭСП были построены гистограммы частотыповторяемости их длительности во время вариаций потоков космических лучей.Полученные гистограммы для элементарных синоптических процессов, относящихся кзападной (W), меридиональной (С) и восточной (Е) формам атмосферной циркуляциипредставлены на рис. 4.1 и рис. 4.2 На графиках также нанесены гистограммыдлительности ЭСП для указанных форм циркуляции при невозмущенных условиях, т.е.в отсутствии вариаций космических лучей.112Западнаяформа циркуляцииWesternWestern circulationcirculation formformWestern circulation form404040202020Частота повторяемостиЭСП,Frequency,Frequency,Frequency,%% %0022334455667788MeridionalformМеридиональнаяформа циркуляцииMeridional circulationcirculationform606040402020002345678EasterncirculationformВосточнаяциркуляцииcirculationformEasternформа40402020000222333444555666777888ДлительностьЭСП,дниESPdaysESP duration,duration,daysESP duration, daysРис.
4.1. Распределение длительности ЭСП, относящихся к основным формаматмосферной циркуляции, во время всплесков СКЛ с энергиями частиц Ep > 90 МэВ, холодноеполугодие (октябрь-март) 1980-1995 гг. (красные столбцы). Распределение длительности ЭСПпри невозмущенных условиях в холодное полугодие (жёлтые столбцы).113ЗападнаяформациркуляцииWesterncirculationformWesterncirculationformWestern circulation form404040202020Частота повторяемостиЭСП, %Frequency,%%Frequency,Frequency,%00022233445566777888MeridionalformМеридиональнаяформа циркуляцииformMeridional circulationcirculationform4040202000022233445566777888EasterncirculationformВосточнаяциркуляцииEasternформаcirculationform404040202020000222333444555666777888ESP duration,duration,daysESPdaysДлительностьЭСП,дниESP duration, daysРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
