ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2007, том 47, № 3, с. 394-398
УДК 523.62-726
КОРРЕЛЯЦИЯ МЕЖДУ ТРОПИЧЕСКИМИ ЦИКЛОНАМИ И МАГНИТНЫМИ БУРЯМИ В 23-М ЦИКЛЕ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ
© 2007 г. К. Г. Иванов
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова
РАН, Троицк (Московская область); e-mail:kivanov@izmiran.troitsk.ru Поступила в редакцию 09.11.2006 г.
Исследуется корреляция между циклическими (11-летними) вариациями геомагнитной активности и тропического циклогенеза в завершившемся 23-м цикле солнечной активности (1996-2006 гг.). В качестве характеристик используются суммарное за каждый год число полусуточных интервалов со средними значениями планетарного ор-индекса >40, с одной стороны, и ежегодное число циклонов, безотносительно к их интенсивности, с другой. Коэффициенты корреляции г рассчитаны для каждого из следующих четырех основных регионов циклогенеза: Атлантика, Северо-Восток и центр Тихого Океана, Северо-Запад Тихого Океана и акватории океанов и морей Южного полушария. Подтверждается полученный ранее по данным за 1996-2005 гг. [Иванов, 2006] вывод о наличии корреляции между магнитными бурями и тропическими циклонами в Атлантике. Обнаружено, что величина коэффициента линейной корреляции изменялась от региона к региону от положительной до отрицательной и равнялась соответственно г = 0.55; 0; -0.50 и -0.50.
PACS: 94.30.Lr; 92.60.Qx
1. ВВЕДЕНИЕ
Обнаруженные недавно совпадения времени зарождения и развития тропического урагана "Katrine" (23-24 августа 2005 г.) с главной фазой геомагнитной экстрабури и многократными пересечениями сильно возмущенной секторной границы межпланетного магнитного поля (ММП) стали одним из стимулов дальнейшего обсуждения гипотезы Эйгенсона-Усманова о возможном влиянии явлений солнечной активности на тропический циклогенез [Иванов, 2006]. Одной из проблем этой почти полувековой гипотезы остаются трудноуловимые статистические связи между характеристиками солнечно-земных бурь, с одной стороны, и характеристиками циклогенеза, с другой. Гдалевич и др. [1994] нашли небольшую положительную кросскорреляцию с коэффициентом 0.1-0.15 между интегральным суточным значением планетарного Of-индекса геомагнитной активности и приведенным суточным значением числа всех тропических циклонов на всей акватории Мирового океана. Лучков [2006] обратил внимание на корреляцию между максимальными (в интервалах 20-30 лет) значениями числа Вольфа и среднегодовыми числами главных ураганов прошлого века. Сообщалось также об обнаружении с помощью современного спектрально-масштабного анализа временных рядов глобального циклогенеза, отклика на 27-дневные вариации солнечной активности (СА) в виде квазигармонического сигнала почти со 100% корре-
ляцией [Шарков, 2005]. В работе [Иванов, 2006] было показано, что в прошедшие 10 лет (19962005 гг.) завершающегося 23-го цикла СА между вариациями ежегодных значений тропических циклонов в Атлантике, с одной стороны, и вариациями годовых чисел полусуточных интервалов со средними значениями планетарного ор-индек-са геомагнитной активности более 40, с другой, имела место положительная корреляция с коэффициентом г ~ 0.45.
Цели данной работы состояли в следующем: во-первых, в получении коэффициента корреляции между указанными величинами в Атлантике за все 11 лет 23-го цикла с использованием последних данных за 2006 г.; во-вторых, в проведении аналогичных исследований для каждого из трех других регионов (в северном полушарии отдельно Восток и Запад Тихого океана, в южном -акватории соответствующих частей Тихого, Индийского и Атлантического океанов); в-третьих, в сравнении между собой коэффициентов корреляции, полученных для четырех основных регионов тропического циклогенеза.
2. ДАННЫЕ И МЕТОДИКА
Данные о тропических циклонах получены по адресам http://www.nhc.noaa.gov (Атлантика, Восток и Центр Тихого океана), http://www.jma (Запад Тихого океана) и http://en.wikpedia (Южное
N. 80
60
40
20
40
30
20
10
0
1996 1998 2000 2002 2004 2006
100 80 60 40 20 0
50 40 30 20 10
1996 1998 2000 2002 t, годы
2004 2006
N.
80
60-
40-
20-
N0
40
30
20
10
80
60-
40-
20-
40
30
20
10
1996 1998
2000 2002 t, годы
2004 2006
Рис. 1. Вариации ежегодных чисел А^ полусуточных интервалов со средним геомагнитным планетарным ар-индексом >40 (точки на штриховой кривой) и числа тропических циклонов (Ас) в 23-м цикле солнечной активности: а - для Атлантики, б - для Северо-Востока и центра Тихого океана.
полушарие). Данные о трехчасовом планетарном ар-индексе - по адресу ffp://ffp.gfz-potsdam.de.
Учитывались все циклоны, независимо от их интенсивности, наблюдавшиеся в каждом году текущего 11-летнего цикла СА, 1996-2006 гг. Строились графики вариаций годовых чисел циклонов А в ходе цикла СА для каждого из указанных выше четырех регионов. Эти вариации сопоставлялись с соответствующими по времени вариациями годовых чисел Аж, полусуточных (по мировому времени) интервалов, в которых средние значения а^-индекса за соответствующие четыре трехчасовых интервала равнялись или превышали 40,
т.е. ар = ар,/4 = А* > 40. Геомагнитная активность при таких значениях А* соответствует как
Рис. 2. То же, что и на рис. 1, но в - для Северо-Запада Тихого океана и г - для Южного полушария.
минимум уровню умеренной планетарной магнитной бури.
Далее вычислялись коэффициенты линейной корреляции между Ыс и А по известной формуле
г =
А , - А ) (А, - Мс ) [£ (А, - А)2 £( А, - Ас)2 ]
3. РЕЗУЛЬТАТЫ
На рис. 1а, б и рис. 2в, г приведены полученные указанным в разд. 2 способом вариации ежегодных значений числа тропических циклонов в ходе 23-го цикла СА с 1996 г. по 2006 г. соответственно для Атлантики (северное полушарие), Востока и Центра (Гавайи) Тихого океана (Северное полушарие), Запада Тихого океана (Северное полушарие) и для акваторий всех океанов в Южном полушарии. По каждому из этих регионов в течение
Число тропических циклонов в каждом из четырех регионов в акваториях океанов за весь 23-й цикл СА и коэффициенты корреляции вариаций ежегодных значений N с вариациями ежегодных чисел N5 полусуточных интервалов с планетарным геомагнитным индексом А* >40
Полушарие Регион XNC r
Северное Атлантика 170 0.55
Северное Тихий океан (восток и центр) 219 -0.00
Северное Тихий океан (запад) 263 -0.50
Южное Все океаны 231 -0.50
цикла наблюдалось порядка двух сотен тропических циклонов (таблица).
Результаты, приведенные на рисунках и в таблице, указывают на следующее: во-первых, в 23-м цикле выявляется корреляционная связь между магнитными бурями и тропическими циклонами в трех из четырех рассмотренных регионах; связь отсутствовала на Востоке Тихого океана. Во-вторых, эта связь оказывается существенно неоднозначной: в Атлантике - положительной, отрицательной - в Южном полушарии и на Западе Тихого океана в северном полушарии. Следовательно, если предполагать наличие какого-либо физического содержания в этой связи, то эффекты солнечно-земных бурь существенно различны в различных регионах - в Атлантике они стимулировали бы циклогенез, в Южном полушарии и на Западе Тихого океана тормозили, если не подавляли.
4. ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты, приведенные в разд. 3, на наш взгляд, являются новыми, значительными и до некоторой степени неожиданными.
Действительно, как отмечалось в работе Е.А. Шаркова [2005], "в течение длительного времени исследователи (в том числе А.Л. Чижевский) пытались найти корреляционные связи между возникновением тропических циклонов в отдельных регионах Мирового океана и солнечно-магнито-сферной активностью. Эти попытки не привели к успеху, как теперь становится понятно, из-за мно-гомасштабности и нелинейности взаимодействия солнечной активности и циклогенеза. По этим причинам кросскорреляционные подходы, используемые при обработке временных рядов наблюдаемых явлений, в принципе не могут привести к положительным результатам". Это положение действительно подтверждается предыдущим опытом, например, работой Гдалевич и др. [1994], в которой впервые хотя и получено положительное, но небольшое (г = 0.1-0.15) значение коэффициента
корреляции между модифицированным Dst-ин-дексом геомагнитной активности и некоторой характеристикой циклогенеза на всей акватории Мирового океана. Как следует из результатов предыдущей [Иванов, 2006] и данной работ стандартные подходы к обработке временных рядов в этих исследованиях могут быть достаточно перспективными. По-видимому, желательно находить более эффективные характеристики солнечно-земных бурь и, как оказывается, быть готовым к тому, что возможные эффекты существенно различны в различных регионах Мирового океана.
Это последнее обстоятельство представляется нам наиболее неожиданным результатом данной работы. Действительно, легко допустить, что региональные условия сильно модифицируют солнеч-но-межпланетно-магнитосферные эффекты на систему атмосфера-океан, однако, на наш взгляд, пока трудно предположить какое-либо бесспорное, даже качественное объяснение этому результату.
Одной из трудностей является то, что крупномасштабные по времени и пространству явления в системе атмосфера-океан в тропических регионах образуют сложный узел взаимосвязанных явлений, связь которых с солнечной активностью остается не совсем ясной. Так, например, в приэкваториальной зоне Индийского океана направление зонального ветра в нижней стратосфере, муссоны, периоды обильных дождей и засух подвержены квазидвухлетней периодичности и связаны ею между собой определенным образом [Reddy and Karim, 2003]. При восточном ветре, совпадающем с направлением ветра в тропосфере, наступают засухи и наоборот при западном активизируются муссоны. Квазидвухлетняя периодичность по современным представлениям [Labitzke and Van Loon, 1990] отражает влияние солнечной активности на нижнюю атмосферу. Квазидвухлетние флуктуации солнечной активности - предмет интенсивных исследований в последние годы. Они формально довольно точно аппроксимируются последовательными цугами квазипериодических волн [Кононович и Шефов, 2006], связанных с тонкой структурой 11-летней цикличности открытых (
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.