О возможности резонансного взаимодействия солнечной активности и
климатической системы.
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 надёжно 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 применён 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 расчётов 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.
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
* ВЗК - глобальный климатический феномен, представляющий собой переходную зону между пассатами Северного и Южного полушарий и являющийся самой большой и самой мощной облачной системой в мире.