О возможности резонансного взаимодействия солнечной активности и климатической системы.

А.А. Гусев , отд. 51

 

Аннотация цикла работ

Несмотря на общее понимание фундаментальных физических процессов, управляющих климатом Земли, конкретные механизмы его долговременных изменений до сих пор остаются неясными. Это относится и к климатическим вариациям с периодами порядка десяти (десятилетние) и более (междесятилетние) лет. Наличие таких периодов достаточно надежно установлено как по данным прямых измерений, так и по палеоданным и историческим документам. Близость указанных периодов к фундаментальным периодам солнечной активности (~11 и ~22 года) делает естественным предположение о возможной связи между этими двумя явлениями. Альтернативная гипотеза предполагает наличие собственных климатических осцилляций, являющихся результатом внутренней динамики климатической системы.

В опубликованных до настоящего времени работах предположения о возможности связи между солнечными и климатическими вариациями основываются либо на корреляции между этими вариациями, либо просто на присутствии в климатической вариации периодов близких к фундаментальным солнечным. Подобный подход, однако, мало помогает в выявлении возможного физического механизма, который мог бы связывать вариации. В настоящей работе применен другой подход - наблюдаемая климатическая вариация связывается с солнечной через уравнение вынужденных колебаний, в которой внешняя сила (солнечная вариация), описываемая реальной вариацией числа солнечных пятен, воздействует на предполагаемую собственную климатическую вариацию синусоидальной формы.

Таким образом, в настоящей работе механизмы внешнего и внутреннего происхождения климатических вариаций рассмотрены не как альтернативные, но взаимодополняющие: близость периодов солнечных и климатических вариаций объясняется воздействием солнечной активности на климатические осцилляции, имеющие собственные частоту близкую к частоте вариации солнечной активности.

Результаты модельных расчетов для различных частот собственных климатических колебаний сравниваются с наблюдаемыми вариациями уровня осадков в Форталезе (Бразилия), определяемыми динамикой внутритропической зоны конвергенции*.

Показано, что уравнение хорошо воспроизводит междесятилетние и десятилетние вариации уровня осадков в предположении существования собственных климатических колебаний с периодом в 31,7 года и 13 лет соответственно. Для всего 160-летнего периода наблюдений (1849-2010 гг.) уравнение воспроизводит нерегулярные сдвиги фазы в десятилетней вариации уровня осадков, а также опрокидывание фазы и увеличение амплитуды и продолжительности периода междесятилетней вариации, следующее за таким же увеличением в соответствующей вариации числа солнечных пятен во второй половине прошлого века.

Полученный результат позволяет предполагать, что наблюдаемые в ряде случаев нерегулярные сдвиги фаз между солнечными и климатическими вариациями объясняются влиянием вариаций солнечной активности на собственные осцилляции климатической системы. Наличие таких нерегулярных сдвигов фаз рассматривается как один из основных аргументов против существования причинно-следственной связи между солнечными и климатическими вариациями. Результаты работы указывают на возможность преодоления этого противоречия, а также являются дополнительным аргументом в пользу существования собственных климатических осцилляций.

Важно отметить, что вариация уровня осадков в Форталезе определяется вариациями положения и/или интенсивности осадков такого глобального компонента климатической системы, как внутритропическая зона конвергенции (ВЗК). Это указывает возможное направление дальнейших исследований и отличает рассматриваемую работу от многих других, в которых локальные вариации климатических параметров рассматриваются вне глобальной динамики атмосферы.

 

 

Публикации включенные в цикл

1.    A.A. Gusev ,I.M. Martin, Possible evidence of the resonant influence of solar forcing on the climate system, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, v. 80, p.173-178, 2012

2.    Anatoly A. Gusev, Inacio M. Martin, On Possible Relation between Inter-Tropical Convergence Zone Location and the Solar Cycles, Sun and Geosphere, v.7, No 1, p. 57-61, 2012;

3.    А. А. Гусев, Собственные климатические осцилляции, управляемые солнечной активностью, Геомагнетизм и аэрономия, 2011, том 51, ? 1, с. 133-140, 2011 г