Особенности изменения атмосферных осадков и их связь с геомагнитной активностью

В последнее время широко обсуждаются меха низмы влияния солнечной активности на погоду и климат . Ранее авторами был предложен [ Рубцова и др ., 2009] физический механизм влияния солнечной активности на климатические характеристики и циркуляцию атмосферы через атмосферное элек тричество . На основе рассмотренного механизма разработана физическая модель воздействия сол нечной активности на климатические характеристи ки тропосферы Земли [Zherebtsov et al., 2008]. Клю чевая концепция модели – влияние гелиогеофизиче - ских возмущений на параметры земной климатиче ской системы , управляющие потоком энергии , ухо дящей от Земли в космос в высокоширотных облас тях . При возрастании уровня солнечной активности будет происходить уменьшение радиационного вы холаживания высокоширотных областей , увеличе ние температуры нижней тропосферы , перестройка термобарического поля , уменьшение среднего ме ридионального градиента температуры между по лярными и экваториальными областями , который определяет характер циркуляции атмосферы . Осад ки являются количественным и наиболее чувстви тельным индикатором изменения как региональной , так и общей циркуляции атмосферы . В связи с этим представляет интерес изучение не только глобаль ного изменения количества осадков , но и их пере распределения по земному шару , связанного с цир куляционными процессами . Для осадков характерна значительная естественная изменчивость – на вре менных масштабах от межгодового до десятилетне го , – из - за которой часто трудно выявить долго срочные тренды . Также имеется существенная не определенность в трендах осадков , обусловленная большими региональными различиями и ограниче ниями из - за неравномерности пространственного и временного покрытия территорий наблюдательными данными . По результатам большинства исследова ний линейный тренд для глобального среднего явля ется статистически незначимым . При этом отмеча ются некоторые расхождения между комплектами данных , показывающие трудность мониторинга та кой величины , как осадки , для которой характерна большая изменчивость как в пространстве , так и во времени .

В настоящей работе проанализирована много летняя динамика осадков .

На основе архивов данных GPCP, GPCP2 и CMAP был проведен анализ долговременных изменений количества осадков за 1979–2007 гг . ( рис . 1). В целом эти изменения характеризуются значительной про странственно - временной неоднородностью . Вопреки ожиданиям , в связи с наблюдаемым потеплением

Рис . 1 . Долговременные изменения глобального коли чества осадков по данным CMAP, GPCP и GPCP2, мм / сут .

( увеличением как приземной температуры воздуха , так и температуры поверхности океана ), за весь рас сматриваемый период значимого увеличения гло бальных осадков не наблюдается . По данным СМАР и GPCP можно отметить некоторое уменьшение ко личества осадков , продолжавшееся вплоть до 90- х гг . ХХ в . Однако это уменьшение характерно только для среднеширотных областей , в то время как в высоко широтных и низкоширотных областях наблюдается увеличение количества осадков .

Долговременные изменения среднегодового количества осадков в приэкваториальной области 25° N – 25° S согласуются с изменениями темпе р атур ы поверхности океана ( ТПО ) ( рис . 2, а ). Ход ТПО в зонах 0–25° N и 0–25° S практически совпа дает ( рис . 2, в ), в то время как изменения осадков в этих зонах противоположны по знаку ( рис . 2, б ), что говорит о взаимосвязи циркуляционных про цессов обоих полушарий . В отдельные месяцы ( на пример , в марте ) изменения осадков контролируются геомагнитной активностью ( рис . 3). В частности , воз растание геомагнитной активности приводит к увели чению осадков в Северном полушарии и уменьшению в Южном .

На основе архива данных СМАР и GPCP прове ден анализ связи количества осадков с уровнем гео магнитной активности . Поле корреляций количества осадков с геомагнитной активностью ( индекс аа ) характеризуется значительной пространственной неоднородностью ( рис . 4). В Северном полушарии для холодного периода отчетливо наблюдается зна чимая прямая связь геомагнитной активности и зо нально - усредненного количества осадков в высоких широтах , в теплый период это влияние на распреде ление осадков менее выражено . В Южном полуша рии во все сезоны года преобладает обратная зави симость между геомагнитной активностью и зо - нально - усреденным количеством осадков . Наиболее выраженная область отклика осадков на геомагнит -

О . А . Рубцова , В . А . Коваленко , С . И . Молодых

Рис . 2 . Долговременные изменения осадков (GPCP) и температуры поверхности океана в широтной зоне 25° N – 25° S, сглаженные по пяти годам ( а ), осадков в широтных зонах 0–25° N и 0–25° S (GPCP) ( б ), температуры поверхности океа на в широтных зонах 0–25° N и 0–25° S ( в ).

Рис . 3 . Долговременные изменения осадков и геомагнитной активности ( аа - индекс ) в марте , сглаженные по пяти го дам : а – в широтной зоне 0–25° N; б – в широтной зоне 0–25° S.

Особенности изменения атмосферны x осадков и и x связь с геомагнитной активностью

Рис . 4 . Поле корреляций геомагнитной активности ( аа - индекс ) и осадков для января .

Рис . 5 . Сглаженные по пяти годам в области широт 57–72° N долговременные изменения зонально - усредненного ко личества осадков и геомагнитной активности ( аа - индекс ) в декабре ( а ) и в январе ( б ).

ную активность почти для всех сезонов года соответ ствует внутритропической зоне конвергенции в вос точной части Тихого океана , причем в южной части этой зоны наблюдается значимые отрицательные кор реляции , а в северной – положительные .

Таким образом, установлено, что геомагнитная активность оказывает значительное влияние (особенно выраженное в высокоширотных и низкоширотных зонах) на циркуляцию в тропосфере и тем самым на планетарное распределение осадков – как меридиональное, так и зональное. Результаты проведенного анализа связи осадков с геомагнитной активностью подтверждают одно из основных положений развиваемой нами модели [Zherebtsov et al., 2008].