Координатор: акад. Жеребцов Г. А.
Исполнители: ИСЗФ, ИКФИА, ИВМиМГ, ЛИН, ИГ, ИОА СО РАН, ИрГУ
На основании данных наблюдений и с помощью модели общей циркуляции атмосферы выявлены возможные механизмы влияния гелиогеофизических факторов на состояние атмосферы. Выделено два наиболее вероятных механизма воздействия гелиогеофизических факторов на погодные и климатические характеристики: изменение количества ядер конденсации в тропосфере вследствие вариаций интенсивности космических лучей и последующее изменение количества облаков; изменение вертикального распределения ядер конденсации в тропосфере за счет вариаций электрического поля атмосферы. В обоих случаях основными объектами воздействия являются аэрозоли и облачность, которые могут приводить к изменениям в распределении атмосферного аэрозоля, появлению облачности и выделению тепла конденсации.
Методом наложенных эпох изучена реакция термобарического поля атмосферы и облачности на изменения интенсивности галактических космических лучей и вариации других геофизических характеристик. Выполнены модельные расчеты циркуляции атмосферы для различных условий формирования облаков разных ярусов. Получено, что изменения термобарического поля происходят в полярных областях и зонах повышенной бароклинной неустойчивости. Эти результаты соответствуют наблюдениям и подтверждают исходное предположение о важной роли облачности в солнечно-тропосферных связях. При кратковременных изменениях условий облакообразования, моделирующих внезапные гелиогеофизические возмущения, реакция имеет сначала “орографический” характер — наибольшие возмущения термобарических полей происходят вблизи горных хребтов, затем отклик усиливается в “бароклинных” областях вблизи восточных побережий континентов.
Установлено, что основные значимые вариации приземной температуры воздуха в Прибайкальском регионе за период 1881—1960 гг. обусловлены солнечной переменностью. Начиная с 1960-х годов и по настоящее время при сохранении влияния солнечной переменности наблюдается явное воздействие другого фактора, роль которого непрерывно возрастает и в последнее десятилетие уже превышает вклад солнечной переменности. Вероятнее всего, этим новым фактором являются глобальные изменения термического режима атмосферы, обусловленные антропогенным фактором. Именно в эти годы, согласно большинству модельных расчетов, началось быстрое возрастание глобальной температуры, обусловленное парниковым эффектом (рис. 1).
 |
Рис. 1. Сравнение средней мощности солнечного цикла (1) с вариациями температуры воздуха в Иркутске, усредненной по солнечному циклу (2). Fig. 1. Comparison of the mean power of cycle (1) with air temperature variations at Irkutsk, averaged over a solar cycle (2). |
Детально исследована пространственная и временная структура климатических изменений на территории Сибири, реакция экзогенных рельефообразующих процессов на изменения климата степей и лесостепей южной части Сибири, связь климатических изменений с изменениями общей циркуляции атмосферы, выявлены долговременные изменения общей циркуляции атмосферы и квазидесятилетние вариации, возможно, обусловленные гелиогеофизическими факторами.
Изучение центров действия климатической системы методами факторного анализа показало, что Байкальский регион находится между крупномасштабными термобарическими образованиями. Многолетние изменения температуры воздуха связаны с изменениями этих образований и режима циркуляции атмосферы. Повышение температуры воздуха ведет к увеличению повторяемости меридиональных и западных переносов. Выявлены формы циркуляции, ответственные за повышения и понижения зимней температуры в Сибири. Изменения повторяемости этих типов со временем имеют квазидесятилетнюю составляющую.
Изменения повторяемости основных форм циркуляции зимой связаны с изменениями положения и интенсивности основных центров действия Северного полушария — Исландской и Алеутской депрессий. Летом и в переходные сезоны года на циркуляцию атмосферы в Сибири влияют южные переносы. В это время отмечается высокая корреляция вариаций барического поля в Центральной Азии и умеренных широтах Южного полушария. Эту связь можно объяснить либо интенсивными переносами массы через экватор, либо синхронными изменениями на севере и на юге, обусловленными внешними факторами.
Исследованы долговременные изменения аэрозольных полей атмосферы и элементов радиационного баланса в Сибирском регионе, возможно, частично обусловленные внешними гелиогеофизическими факторами. Спектральный анализ годовых сумм радиации выявил гармоники, почти совпадающие с периодами изменения прозрачности ~ 2,5, 3, 4 (для прямой и рассеянной радиации), 9, 11 лет. Последние гармоники близки к межвулканическим периодам, циклам солнечной активности и сменам форм циркуляций. Показано, что за последние 50 лет наблюдается статистически значимое снижение сумм прямой и суммарной солнечной радиации. В распределении рассеянной радиации за период 1939—1986 гг. обнаружена отчетливая 11-летняя периодичность.
Разработана оригинальная методика расчетов распространения примесей, позволяющая сконструировать сценарии атмосферной циркуляции, используя принцип декомпозиции функций состояния по масштабам процессов на фоновые и возмущения. Фоновые процессы генерируются на базе данных о реальном поведении климатической системы с использованием специальным образом выделенных информативных базисов и фазовых пространств, построенных на их основе, а детальная пространственно-временная структура возмущений рассчитывается с помощью обычной численной модели.
Проведены исследования влияния глобальных и региональных климатических и экологических изменений на экосистему оз. Байкал, выполнено моделирование распространения техногенных примесей в районе Прибайкалья. Установлены закономерности изменения гидрологических процессов на Байкале в связи с глобальным потеплением, дана предварительная оценка их ожидаемых изменений в ХХI столетии.
Показано, что флуктуации климата продолжительностью 10—30 лет оказывали влияние на интенсивность развития планктонных организмов, что должно было отразиться и на запасах биогенных элементов в Байкале. Наиболее интересные явления происходили в конце ХХ столетия, когда вызванная сильным потеплением “вспышка” в развитии водорослей привела к значительному для озера снижению запасов кремния (на 28 %) и возрастанию скорости накопления биогенного кремнезема в донных отложениях Байкала (рис. 2).
 |
Рис. 2. Концентрация кремния в водных массах отдельных котловин и всего Байкала в 1993-2001 гг. 1 - Южный, 2 - Северный, 3 - Средний Байкал, 4 - все озеро. Fig. 2. Silicon concentration in water masses of separate hollows and in all Baikal during 1993-2001. 1 - South Baikal, 2 - North Baikal, 3 - Middle Baikal, 4 - all lake. |
Экспериментально и с помощью модельных расчетов исследовано распространение техногенных примесей в районе озера Байкал. Экспериментальные измерения производились на стационарной станции в котловине озера Байкал и на экспедиционном судне “Герман Титов”. В модельных расчетах использован принцип декомпозиции функций состояния по масштабам процессов.
Список основных публикаций
 Оглавление |
Далее 
|