ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2012, том 52, № 1, с. 3-17
УДК 523.62-726
ДИНАМИКА СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ И АНОМАЛЬНОЙ ПОГОДЫ ЛЕТА 2010 г. 2. СВЯЗЬ С ЗОНОЙ АКТИВНЫХ ДОЛГОТ. ЭФФЕКТЫ НА ЗАПАДЕ И ВОСТОКЕ ЕВРОПЫ © 2012 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 27.06.2011 г.
Подтверждается тесная синоптическая связь секторной структуры магнитного поля Солнца с приземным тропосферным давлением на примере трех европейских пунктов (Троицк, Рим, Юнгфрау) в период аномально жаркого лета в июне—августе 2010 г. Обосновывается положение, что такой связи способствовала аномально низкая солнечная активность, обусловленная суперпозицией минимумов 22-летнего и 180-летнего циклов. Посекторный анализ солнечно-тропосферных связей показал, что появление блокирующего антициклона в Подмосковье, его распространение на Рим и Юнгфрау и последовательное отступление сначала от этих пунктов, а затем и от Подмосковья было тесно связано с явлениями солнечной активности, продуцирующими, по современным представлениям, циклоническую активность посредством модулирования электрического поля Земли.
1. ВВЕДЕНИЕ
Более 40 лет назад обнаружена статистически значимая связь между секторной структурой ММП и зональной циркуляцией в атмосфере Северного полушария Земли и предположено, что так называемые естественные синоптические периоды в какой-то мере определяются структурой межпланетной среды [Дмитриев и др., 1978]. Недавно показано, что в одном важном частном случае, аномально жаркой погоды лета 2010 г., имела место синоптическая связь между секторной структурой солнечного и межпланетного магнитных полей (СМП и ММП) с одной стороны, приземным атмосферным давлением в подмосковном г. Троицке с другой [Иванов и Харшиладзе, 2011].
Цель данной статьи показать, что: во-первых, указанный выше синоптический тропосферный эффект секторной структуры был связан с одной из главных зон солнечных активных долгот (разд. 3); во-вторых, этот эффект в приземном атмосферном давлении имел как сходства, так и различия в пунктах наблюдения Восточной Европы, с одной стороны, и Западной — с другой (разд. 4). Кроме того, в разд. 5 дана общая характеристика солнечной активности соответствующего периода как аномально низкой, зависящей от фазы 22-летнего цикла, при которой наиболее вероятно проявление подобных синоптических солнечно-тропосферных связей. В разделе 6 рассматриваются посекторные солнечно-земные связи и обсуждается их возможная роль в динамике приземного тропосферного давления лета 2010 г. В обсуждении (разд. 7) и заключении (разд. 8) кратко
формулируются основные результаты и перспективы дальнейшей работы.
2. ДАННЫЕ И МЕТОДЫ
Синоптическая связь между секторной структурой СМП и ММП с одной стороны, и приземным атмосферным давлением в г. Троицке в период аномально жаркой антициклонической погоды лета 2010 г. с другой, была установлена [Иванов и Харшиладзе, 2011] по данным наблюдения давления [http://cro.izmiran.rssi.ru/mosc]. В данной работе с целью сравнения тропосферных эффектов секторной структуры этого периода в Восточной (Троицк) и в Западной Европе из этого же источника взяты данные о приземном давлении на станциях наблюдения космических лучей в Риме (Rome) и на Юнгфрау (Jungl).
Как и в предыдущей работе были использованы результаты сферического гармонического анализа (10 первых гармоник) наблюдений фотосферного магнитного поля [http://wso.stanford.edu/synop-tic/WSO], выполненного по оригинальной методике [Харшиладзе и Иванов, 1994] для характеристики секторной структуры крупномасштабного открытого магнитного поля Солнца (КОМПС). Кроме того, по методике работы [Иванов и Харшиладзе, 2007] строились карты фотосферных источников и рассчитывались магнитные потоки КОМПС для характеристики их структуры, конфигурации, динамики, интенсивности, их отношения к явлениям солнечной активности и связям с околоземной секторной структурой ММП и
25 20 15 10 5
270 360 90 180
15.06.2010 г. 22 17 12 7 2
270 360 90 180
12.07.2010 г.
Рис. 1. Карты фотосферных источников (черным) крупномасштабного открытого поля Солнца (КОМПС), совмещенные с нулевыми линиями на поверхности источника (2.5 RJ. OR1+, ... (Open Region 1+) ... — структурные области КОМПС, положительно (от Солнца) направленного; кружки с цифрами — положения АО; отрезки — активные волокна. Вертикальные линии: тонкие — границы главной зоны активных долгот; прерывистые — границы окрестностей этой зоны, толстые — секторные границы, (а) — оборот, центрированный на 15.06.2010 г., с секторными границами А, В; (б) — оборот, центрированный на 12.07.2010 г. с границами С, D.
ее тропосферным синоптическим эффектом. Околоземная структура ММП, как и ранее, определялась по данным ИСЗ Wind (ведущий экспериментатор L. Lepping) и более детальным данным каталога OMNI (провайдеры J.H. King, N. Papatash-villi). Кроме того, использованы данные о потоках низкоэнергичных протонов солнечных космических лучей (СКЛ) по измерениям на ИСЗ АСЕ (ведущий экспериментатор R. Gold) [http://cdaw.gs-fc.nasa.gov/]. Явления солнечной активности (пятна, вспышки, активные волокна, корональные выбросы) рассматривались по данным из источников [ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/SOLAR_DATA] и [http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list].
3. КРУПНОМАСШТАБНОЕ ОТКРЫТОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ СОЛНЦА ЛЕТА 2010 г.
Карты КОМПС лета 2010 г., центрированные на 15.06, 12.07, 8.08 и 4.09 2010 г. представлены на рисунках 1, 2. Это карты фотосферных проекций КОМПС (черные области), совмещенные с нулевой линией КОМПС на поверхности источника (2.5 Д от центра Солнца).
Границы окрестностей (270° и 30° LC) и самой зоны (300—340° LC) активных долгот обозначены соответственно прерывистыми и тонкими сплошными вертикальными линиями. Толстыми вертикальными линиями А, В, С, Б, Е, О, Нобозначены секторные границы КОМПС, межпланетные продолжения которых образовывали секторную структуру ММП, связанную с синоптическим тропосферным эффектом в Восточной Европе (Троицк) аномально жарким летом 2010 г. [Иванов и Харшиладзе, 2011].
Напомним, что синоптический тропосферный эффект в приземном атмосферном давлении состоял в том, что при пересечении указанных секторных границ изменялись какие-либо характеристики давления (величина, колебания), и в общем они сохранялись в пределах между двумя последовательными границами. Температура наземного воздуха следовала этой же закономерности.
Из рассмотрения рисунков 1, 2 мы делаем следующие выводы. 1) Секторные границы КОМПС попарно, А и В, С и Б, Е и Ш, О и Н охватывали с некоторым избытком указанную главную зону активных долгот. 2) В пределах этих секторных
270 360 90 180
08.08.2010 г.
14 9 4 30 25
270 360 90 180
04.09.2010 г.
Рис. 2. То же, что и на рис. 1, но (а) — оборот, центрированный на 08.08.2010 г., с секторными границами Е, Е и Е° (уточненная); (б) — на 4.09.2010 г, с границами О и Н.
границ доминировало положительное КОМПС, т.е. направленное от Солнца, ответственное за положительные сектора ММП около Земли. 3) В пределах границ В и С, Б и Е, Е и О поле КОМПС было преимущественно отрицательное; соответственно Земля пересекала сектора с преимущественным отрицательным полем.
В таблице даны сведения о секторах КОМПС: даты пересечения границ с гелиопроекцией Земли, знаки и магнитные потоки обоих знаков в пределах каждого сектора. Эти сведения ниже (разд. 5 и 6) используются для характеристики общего состояния солнечной активности, связей комплексов активности с КОМПС и комплексной геоэффективностью секторов, включая маг-нитосферные, геомагнитные и тропосферные эффекты.
4. СРАВНЕНИЕ СВЯЗЕЙ СЕКТОРНОЙ СТРУКТУРЫ ММП С ПРИЗЕМНЫМ АТМОСФЕРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ
В ВОСТОЧНОЙ И ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЕ ЛЕТОМ 2010 г.
На рисунке 3 иллюстрируются и сравниваются связи секторной структуры ММП со структурой вариаций приземного атмосферного давлении Р в
Восточной (Москва—Троицк) и Западной (Рим и Юнгфрау) Европе в июне—августе 2010 г.
Этот рисунок допускает следующие выводы. 1) Связь секторной структуры ММП с атмосферным давлением проявляется в том, что при пересечении всех секторных границ на всех этих станциях давление Р изменяется в том или ином отношении (средней величине, амплитуде, частоте или стабильности колебаний) и становится специфическим для каждого данного сектора относительно соседних. 2) В Восточной Европе наблюдалась последовательность пяти секторов высокого давления АВ, ВС, СБ, БЕ, ЕЕ и конечного сектора низкого давления ЕО, положившего конец антициклону. 3) В Западной Европе антициклон устанавливался позднее, в секторах ВС и СБ, с вытеснением его циклоном в следующем секторе БЕ и возобновлением в секторе ЕЕ. 4) В секторе БЕ вытеснение антициклона намечалось также и в Восточной Европе, но как видно по динамике колебаний Р в этом и в последующем секторе ЕЕ антициклон успешно противостоял циклону до заключительного сектора ЕО.
Таким образом рис. 3 иллюстрирует упорядочение приземного атмосферного давления по секторной структуре ММП (СМП) как на одном из репрезентативных пунктов Восточной Евро-
Р, тв
Июнь 2010—Сентябрь 2010 г.
Рис. 3. Вариации приземного атмосферного давления в Москве (Троицк), Риме и на Юнгфрау в июне—сентябре 2010 г. А, В, ... — секторные границы ММП, соответствующие границам КОМПС на рис. 1 и 2.
Таблица 1. Сектора КОМПС: (границы А, ..., даты, знаки на гелиопроекции Земли и магнитные потоки (в 1021 мкс) в фотосферных источниках ОЮ+, ...
Сектора Даты ОШ" ОИ2- ОЯ3- ОЯ4- ОЮ+ ОИ2+ ОЯ3+ ОЯ4+
- ?А 1-10.06. >-3.6 -0.4 5.1 0.1
+ АВ 11-21.06. -1.3 -0.1 9.4 0.2
- ВС 21-8.07. -19 -0.1 5.4 2.2
+ СБ 8-20.07. -1.7 -0.2 7.2 5.9
- БЕ 20-4.08. -10.7 -0.8 1.5 0.6
+ ЕЕ 4-14.08. -2.8 -0.3 3 3.3
- ЕО 14-31.08. -8.8 - 1.9 1.5
+ ОН 31-16.09. -2.8 -0.3 3 6.9
Таблица 2. Коэффициент корреляции между давлением на ст. Москва, Рим, Юнгфрау
Сектор Интервал М-Р М-Ю Р-Ю
? А 1.06.-14.06. -0.05 -0.30 0.85
АВ 15.06.-25.06. -0.88 -0.74 0.85
ВС 20.06.-13.07. 0.2
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.