ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2011, том 51, № 4, с. 450-455
УДК 523.62-726
ДИНАМИКА СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ И АНОМАЛЬНОЙ ПОГОДЫ ЛЕТА 2010 г. 1. СЕКТОРНЫЕ ГРАНИЦЫ: СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ АНТИЦИКЛОНА © 2011 г. К. Г. Иванов, А. Ф. Харшиладзе
Учреждение РАН Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова, г. Троицк (Московская обл.) e-mail: kivanov@izmiran.troitsk.ru Поступила в редакцию 11.11.2010 г.
Обнаружена тесная, синоптическая, связь между секторной структурой солнечного и межпланетного магнитного поля с одной стороны, и структурой тропосферных метеопараметров (приземным давлением и температурой) в Центральной России во время аномально жаркой антициклонической погоды июня—августа 2010 г. с другой. Констатируется, что пересечения Землею магнитных секторных границ находились в полном соответствии с границами метеопараметров, структурирующими динамику становления, стабилизации и распада антициклона по наблюдениям в ИЗМИРАН (г. Троицк, ф = 55°, 1 = 37°).
1. ВВЕДЕНИЕ
Более 30-ти лет назад был открыт тропосферный эффект секторной структуры межпланетного магнитного поля (ММП) [Мансуров и др., 1974; Ж1сох
12
28 23.05.2010 г.
30 0
30 -60
30 0
30 60
30 0
30 60
30 0
30 60
J—1—L 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 - Л ¡А 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
iv_✓ V 1 1 ...... .....
9 4 29 24 19.06.2010 г.
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ч 1 1 1 1 „
Г" 1 1 1 I,I 1 1 /\ ■-----1 1 1 1 1 1,1 1
5 31 26 21 16.07.2010 г.
1 1 1 1 ■ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ——.
XL 1 \ - 1 \ 1 1 1 1 1 1 1 / 1 ---- 1 1 I,I 1 1
3 29 24 19 14.08.2010 г.
1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 ч. - 1 1 ...... 1 / 1 --- 1 1 ......
0 30 60 90 120 160 180 210 240 270 300 330
Рис. 1. Секторная структура крупномасштабного открытого магнитного поля Солнца на поверхности источника. А, В, С, Б, Е, Г, О — точки пересечения ге-лиопроекции Земли с нулевой изолинией.
et al., 1974] и доказана статистически значимая связь этой структуры с зональной циркуляцией нижней атмосферы Северного полушария [Дмитриев и др., 1978].
Цель этой статьи — показать, что связь между секторной структурой и циркуляцией в тропосфере Северного полушария, по меньшей мере иногда, может довольно четко проявляться чисто синоптически, и это имело место во время аномальной погоды в июне—августе 2010 г. в Центральной России.
Ниже даны: описание исходных данных и методов (разд. 2); результаты сопоставления секторной структуры крупномасштабного открытого магнитного поля Солнца (КОМПС) на поверхности источника с соответствующей структурой ММП вблизи Земли и вариациями приземного атмосферного давления и температуры воздуха в Подмосковье (разд. 3); обсуждение (разд. 4) и выводы (разд. 5).
2. ДАННЫЕ И МЕТОДЫ
Рассматривается связь в цепочке: секторная структура КОМПС — секторная структура ММП вблизи Земли — структура метеопараметров нижней атмосферы в г. Троицке (Московская обл.). Это рассмотрение ведется посредством сопоставления указанных структур, полученных соответственно: путем сферического гармонического анализа по используемой нами методике [Харшиладзе и Иванов, 1994] наблюдений магнитного поля фотосферы [http://wso.stanford.edu/synoptic/WSO]; по данным измерений вектора магнитной индукции В на ИСЗ Wind (ведущий экспериментатор R. Lepping) [http:cdaweb.gsfc.nasa.gov/]; по измерениям в
7
2
В
10
5
Вх, нТл 0 -5 -10
5
Ву, нТл 0 -5 -10
5
В, нТл 0 -5 -10 ар 40
В
30 -
20 -
10
10
15
20
25 30 июнь, 2010 г.
Рис. 2. Вариации среднечасовых значений Вх, Ву, Вг — компонент ММП (а), суточных значений А^-индекса геомагнитной активности (б). А, В — секторные границы.
0
1
5
ИЗМИРАН атмосферного давления Р (В.Г. Янке) и температуры воздуха (К.Х. Канониди).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ
На рисунках 1, 2—4 и 5 представлены соответственно: нулевые линии КОМПС на поверхности источника для 4-х оборотов, центрированных на 2.06, 29.06, 26.07 и 24.08.2010 г.; вариации Вх, у, г — компонент около Земли; вариации Р и Ттах в г. Троицке (ф = 55°, X = 37°).
На рисунке 1 буквами А, В, С, В, Е, С обозначены две секторные границы КОМПС, наблюдавшиеся в последовательности 4-х оборотов. На рисунках 2—4 этими же буквами обозначены соответ-
ствующие секторные границы ММП около Земли, а на рис. 5 — соответствующие секторные границы в вариациях метеопараметров — полусуточных средних Р и суточных значений Ттах. Разумеется, структурные границы в вариациях метеопараметров определены приблизительно.
Имелось почти полное численное и временное соответствие между секторными границами КОМПС и ММП, с одной стороны, и границами, структурирующими вариации метеопараметров, с другой.
После границ А, В и С давление Р и температура возрастали и стабилизировались, достигнув экстремальных значений в пределах границ С и В. Этот период (с 14 июня по 24 июля) назовем периодом становления антициклона.
С
Б
10 5
Вх, нТл 0 -5 -10 5
Ву, нТл 0 -5 -10 5
В, нТл 0 -5
-10
30
20
; -! + 1 _
1 III 1 ^ 1 [Т " т ! 1 1
; 1 „ . лгл. пи.-. №Ги 11 .„п
л ' V _ 1 1 11 1
......... I III' ■ 1 ]• Ц'"" "(IV _ » 1 ! | | 1 1 1 1 - 1 1 II III 1
10
С
I
I I I I I I I I I I I I
Ги
I
Г\_гъ\ \
15
10
15
20
25 30 июль, 2010 г.
Рис. 3. То же, что на рис. 2, но в июле 2010 г.
0
После пересечения границ Д Е и Е и давление, и температура сильно дестабилизировались, и в конечном итоге наблюдалось их резкое уменьшение. Этот период с 24 июля по 4 сентября можно назвать периодом разрушения антициклона.
Итак, выявляется почти полное соответствие секторных структур КОМПС, ММП и метеопараметров тропосферы в одном из пунктов наблюдения в Подмосковье, что подтверждает сделанное выше предположение, что, по меньшей мере иногда, связь между секторной структурой ММП и циркуляцией тропосферы Северного полушария может проявляться чисто синоптически.
4. ОБСУЖДЕНИЕ
Экологические, экономические и социальные последствия, а также предположение о возможной роли солнечной активности, стимулировали наш интерес к этому вопросу с самого
начала возникновения аномально жаркой антициклонической погоды в Центральной России. Полученные результаты (разд. 3) подтверждают указанное предположение даже в большей мере, чем ожидалось.
В этой связи следует подчеркнуть, сколь сильный результат был получен в малоизвестной работе Дмитриева и др. [1978], более 30-ти лет назад обнаруживших тесную связь между секторной структурой ММП и зональной циркуляцией тропосферы Северного полушария.
Представляется полезным воспроизвести (рис. 6) рис. 1 статьи [Дмитриев, и др., 1978], иллюстрирующий полученный ими результат, и процитировать их конечный вывод: "Статистически значимая связь, полученная между изменениями секторной структуры ММП и зональной циркуляцией атмосферы Земли, позволяет предположить, что так называемые естественные синоптические периоды в какой-то мере, по-видимому, определяются струк-
10 5
Вх, нТл 0 -5 -10 5
Ву, нТл 0
-10
-20 10
В, нТл 0 -10 Л
50
40
30
20
10
- \Е ¡^ ^Ат^ЛЛЦМ улААЙАИ
' ¥ гВДМ 1ЫТ|41'ту™ 1,1 , 1, 1 ш/ , , 1 ,
- , ! , !, 1 1 1
-|| 1 1 1
.....! 1 * II 1 м 1 1
0
1 авг.
10 авг. 20 авг. 30 авг. 5 сент. 10 сент.
2010 г.
Рис. 4. То же, что на рис. 2, но в августе 2010 г.
турой межпланетной среды, Поэтому можно надеяться, что найденная связь будет использована со временем для статистического прогнозирования индекса зональной циркуляции атмосферы с учетом солнечной активности".
За рамками данной работы остаются: 1) подробная характеристика солнечной и межпланетной ситуации в апреле—сентябре 2010 г., сформировавшая условия для возникновения аномальной погоды; метеоусловия лета 2010 г. в Центральной и Западной Европе. Эти вопросы заслуживают внимательного рассмотрения в дальнейшем, в частности, по мере заполнения баз данных в Интернете. На рисунках 2—4 приведены вариации А^-индекса геомагнитной актив-
ности, указывающие на то, что обстановка была по-преимуществу очень спокойной.
Что касается современного подхода к интерпретации эффекта секторной структуры, то основой его остаются общие представления о механизме воздействия солнечной активности через посредство солнечных и галактических космических лучей на состояние нижней атмосферы, метеопараметры и климат [Пудовкин и Распопов, 1993]. В этой связи интерес представляют давняя работа ^Исох'а [1979] и недавние публикации [Авдюшин и Данилов, 2000; Жеребцов и др., 2005; 2008; Веретененко и др., 2007; Веретененко и Тайл, 2008]. К этим вопросам мы предполагаем вернуться в дальнейшем по мере более детального исследования описанного выше события.
Р, тв 1000 992 984 976
1
Т, °С 40 30 20 10 0
16 июнь
16 июнь
17 июль
17 1
август 2010 г.
17 июль
17 1
август 2010 г.
Рис. 5. Вариации приземного атмосферного давления Р и максимальных суточных значений температуры Т в г. Троицке в июне—сентябре 2010 г. А, В, С, Б, Е, О — моменты, соответствующие прохождению секторных границ ММП.
10
20
30
40
50 60 Т(сут)
Рис. 6. Спектры мощности изменения индекса Блиновой на уровне 300 тЪаг (сплошная кривая) и ММП (штриховая кривая) в 1971 г. (по работе Дмитриева и др., 1978).
1
1
1
1
1
0
5. ВЫВОДЫ
Обнаружена тесная, синоптическая, связь между секторной структурой крупномасштабного открытого поля Солнца (КОМПС) и межпланетного магнитного поля (ММП), с одной стороны, и структурой вариаций приземного атмосферного давления и температуры воздуха в одном из репрезентативных пунктов Центральной России, с другой, во время становления, стабилизации и ослаб-
ления аномально жаркой антициклонической погоды в июне—августе 2010 г.
Эта связь выражалась в полном соответствии между числом и временем секторных границ КОМПС и ММП, с одной стороны, и числом и временем появления границ со сменой величины и динамики тропосферных метеопараметров, с другой.
Благодарим сотрудников ^ЗО — за данные о магнитном поле Солнца, Я. Ьерр^'а и группу
GDAWeb — за данные измерений ММП на ИСЗ Wind, сотрудников Центра данных в Потсдаме — за данные об ^-индексах, сотрудников ИЗМИРАН А.В. Белова, В.Г Янке и К.Х. Канониди — за данные об атмосферном дав
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.