СВЯЗЬ ШИРОТНОЙ ДИНАМИКИ ОБЛАЧНОГО ПОКРОВА С СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТЬЮ 1997-2002 ГГ. В.И. Козлов; В.С. Соловьев, v.kozlov@ikfia.ysn.ru Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г.Шафера СО РАН По данным спутников NOAA построены обобщенные карты плотности облачного покрытия для общей, низкой и высокой облачности с разрешением в 1 над территорией Северо-Востока Азии (80-170 в.д. и 40-80 с.ш.) как за весь период 1997-2004 гг., так и для периодов минимума (1997-1998 гг.) и максимума солнечной активности (2000-2002 гг.) в 23-ем солнечном цикле. Облачность в масштабах сотен километров ведет себя по-разному, в зависимости от широты и орографии местности, определяясь изменением преимущественных траекторий циклонов и антициклонов. На фазе перехода от минимума к максимуму солнечной активности в широтном диапазоне 45-70 с. ш. наблюдаются более заметные вариации плотности верхнего облачного покрова по сравнению с южными и северными широтами: на широтах 55-70 с. ш. наблюдается рост облачности на ~ 5%, в то время как на широтах 45-55 с. ш. – наблюдается снижение на ~ 5%. Картина изменения нижней облачности носит иной характер: облачность севернее 50-й широты во время максимума солнечной активности выше, чем в минимуме, а южнее – наблюдается обратная картина. Смещение облачности, объясняется смещением путей западных циклонов в зависимости от активности солнца. • Степень и характер изменения циркуляции атмосферы, исследованный на протяжении нескольких веков, связан с уровнем солнечной активности (СА) [1]. Автор работы [3] приводит доказательства того, что основные особенности структуры циркуляции Северо-западной Азии до 140-го меридиана (устойчивые области пониженного давления и антициклоны) также смещаются к северу в период повышенной солнечной активности, а в эпоху слабой активности Солнца имеют более южное расположение. Смещением пути циклонов в [4] объясняется широтная зависимость в 11-летнем цикле солнечной активности для трех широтных поясов (50-60о, 60-64о и 65-68о N) Азии вариаций прихода суммарной радиации, исследованной по данным метеостанций. • [1] Морозова А. Л., Пудовкин М. И. Климат Центральной Европы XVI-XX вв. и вариации солнечной активности. // Геомагнетизм и Аэрономия. 2000. Т. 40. № 6. С. 68-75. • [3] Абросов В.Н. Гетерохронность периодов повышенного увлажнения гумидной и аридной зон // Известия ВГО. 1962. №4. С. 325-328. • [4] Веретененко С.В., Пудовкин М.И. Широтная зависимость эффектов солнечной активности в вариациях прихода суммарной радиации // Геомагнетизм и аэрономия. 1999. Т. 39. №6. С. 131-134 Изменение типа циркуляции, по-видимому, связано с перестройкой барического поля в высоких и средних широтах. Исторические данные свидетельствуют о том, что в эпохи повышенной солнечной активности давление в области затропического максимума повышается, а в высоких широтах - падает, что приводит к широтному смещению траекторий циклонов к полюсу. В работе [2] приведены результаты, подтверждающие зависимость путей циклонов в северо-восточной Атлантике и Европе от фазы солнечного цикла. В эпоху солнечного максимума «северный» путь атлантических циклонов сдвигается к югу, в то время как «южный» путь сдвигается к северу, причем амплитуда вариаций составляет примерно 10 гр. широты. •[2] Brown G.M. and John J.I. Solar cycle influences in troposphere circulation // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 1979. № 41. P.43-52; Филиппов А.Х. Грозы Восточной Сибири. Л., Гидрометеоиздат, 1974, 75 с Траектории движения циклонов. Группа 1 – циклоны, смещающиеся с запада на восток с Карского моря на побережье моря Лаптевых. Группа 2 – циклоны, смещающиеся вдоль 60-й и 65-й параллелей со среднего течения Енисея к Верхоянскому хребту. Группа 3 – циклоны, движущиеся с верховьев Оби на север Байкала. Группа 4 – циклоны, смещающиеся с Казахстана на север Байкала и далее на юг Якутии. Грозы, связанные с фронтами этих циклонов, наблюдаются в Иркутской области и в южных районах Якутии. Группа 5 – циклоны, движущиеся с районов Алма-Аты вдоль 45-й параллели. Группа 6 – циклоны, перемещающиеся с юга Байкала на юг Якутии, где в тыловой части на вторичных холодных фронтах развивается грозовая деятельность. Пути движения циклонов в Сибири в летний период 2003 г. Основные траектории перемещения циклонов обозначены жирными стрелками, тонкими – пути движения отдельных циклонов. Cloudiness Усредненная карта облачности 1997-2004 гг., построенная по данным спутникового мониторинга 15, облачность (%) 45 80 55 60 70 65 70 75 60 80 Якутск 50 170 40 160 150 70 80 140 90 130 Мониторинг облачности позволяет выделять зоны стабильно пониженной облачности, соответствующие областям повышенной температуры и пониженному количеству осадков, где повышенная пожароопасность лесов. Исследование пространственно-временной динамики облачного покрова и лесных пожаров в зависимости от уровня солнечной активности позволит построить прогнозную модель пожароопасности и атмосферных осадков на территории Якутии. Межгодовые вариации. Стандартное отклонение в 1-ом градусе в %. Н А В С Е Й П Л О Щ А Д И Ст. отклонение P% 97-2001гг 1800 1600 1400 Количество В С Т Р Е Ч А Е М О С Т Ь 1200 1000 800 600 400 y = 1163,4e-0,3026x R2 = 0,9197 200 0 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27 28 29 31 32 Стандартное отклонение в процентах (%) для одной площадки 1гр.*1гр. Над сушей максимальная плотность облаков наблюдается над Среднесибирским плоскогорьем. Прослеживается высокая плотность облаков над горными массивами, например: Верхоянским хребтом, хребтами Черского, Сунтар-Хаята, Становым, Джугджур, Срединным хребтом Камчатки, Алданским и Становым нагорьями. Минимальная облачность наблюдается над Монголией и северным Китаем. Следует отметить понижение облачности в центральной Якутии, в междуречье рек Вилюя и Алдана, с самыми низкими значениями вокруг г. Якутска. Пробелы в юго-западном и юго-восточном углах карты обусловлены отсутствием данных. Пространственный шаг усреднения облачности был выбран 1х1 град., так как радиус пространственной корреляции большинства метеорологических параметров равен 100-150 км [11]. Из приведенной карты видно, что большинство пространственных размеров неоднородностей облачности, кроме поперечных размеров пространств с горными хребтами, составляют более 2-3 градусов. Градации плотности выбраны равными стандартному отклонению межгодовых значений =6%. Значения стандартного отклонения межгодовых значений в основном составляют до 6%. Для зоны пониженной плотности вокруг г. Якутска =7%, а в зоне минимальной облачности, наблюдающейся над регионом юговосточнее о. Байкал, значения =10%. Отметим, что с увеличением плотности облачного покрова уменьшается межгодовая вариабельность их значений. Cloudiness П Л О Щ А Д Ь % О Л А Ч Н О С Т И П О Ж А Р О В км2 % низкой облачности % высокой облачности % общей облачности площадь лесных пожаров, км2 Смещение зон пониженной общей облачности при переходе от минимума к максимуму в 23-м цикле солнечной активности. 70 65 60 55 50 45 40 Полная облачность 1997-1998 гг., минимум солнечной активности. Полная облачность 2000-2002 гг., максимум солнечной активности. Фаза роста 23-го солнечного цикла началась в 1997 г., а последний пик максимума пришелся на 2001 г. Регулярный прием спутниковой информации по облачности в ИКФИА начался с 1997 г. Выделены два периода: 1997-1998 гг., как соответствующий минимуму солнечной активности (СА), и 2000-2002 гг., как соответствующий максимуму СА. Смещение зон пониженной низкой облачности при переходе от минимума к максимуму в 23-м цикле солнечной активности. Низкая облачность 1997-1998 гг., минимум солнечной активности. Низкая облачность 2000-2002 гг., максимум солнечной активности. Отношение облачности в максимуме СА (2000-2002 гг.) к облачности в минимуме СА (1997-1998 гг.) Широтный ход общей облачности для максимума и минимума в 23-ем цикле солнечной активности. Стандартное отклонение средних значений 0,5 % а изменение между макс и мин СА 4% (р>0,99). Широтный ход облачности в минимум и максимум 23-го солнечного цикла 60 55 Облачность, % 50 45 40 35 30 25 20 36 41 46 51 56 61 66 71 76 Сев. шир., град. Нижн. обл. 97-98 гг. Мин. СА Нижн. обл. 2000-2001 гг. Макс. СА Верхн. обл. 97-98 гг. Мин. СА Верхн. обл. 2000-2001 гг. Макс. СА - На фазе перехода от минимума к максимуму СА на широтах 61-70 с.ш. наблюдается рост верхней облачности на ~ 3%, в то время как на широтах 50-60 с.ш. – наблюдается снижение на ~ 3%. - Нижняя облачность севернее 50-й широты во время максимума СА выше, чем в минимуме, а южнее – наблюдается обратная картина. Региональные индексы блокирования за период 1951-2000 гг. лето: 50 – 70N, 100 -130E (Область центральной Якутии, вокруг г. Якутска ) Можно видеть псевдо 11-летний цикл. (Г р у з а Г. В., К о р о в к и н а Л. В. Климатический мониторинг процессов блокирования западного переноса в Северном полушарии // Метеорология и гидрология. - 1991. - N8. - С. 11-17. Заключение • Анализ результатов показывает, что над территорией Северо-Востока Азии (80-170 в.д. и 40-80 с.ш.) на фазе перехода от минимума к максимуму солнечной активности в широтном диапазоне 45-70 с. ш. наблюдаются вариации плотности верхнего облачного покрова, более заметные по сравнению с южными и северными широтами: на широтах 55-70 с. ш. наблюдается рост облачности на ~ 5%, в то время как на широтах 45-55 с. ш. – наблюдается снижение на ~ 5%. Картина изменения нижней облачности носит иной характер: облачность севернее 50-й широты во время максимума СА выше, чем в минимуме, а южнее – наблюдается обратная картина. Облачность в масштабе северного полушария антикоррелирует с солнечной активностью [Svensmark H., Friis-Christensen E.]. Облачность в масштабах сотен километров ведет себя по-разному, в зависимости от широты и орографии местности, определяясь изменением траекторий циклонов и антициклонов. Наблюдавшиеся широтные смещения облачности для Европы в зависимости от солнечной активности в 22-м цикле [Веретененко С.В., Пудовкин М.И., Tinsley B.A.], сохраняют свой характер и в 23-ем цикле от 80 до 140 в.д. Это, вероятно, объясняется смещением путей западных циклонов в зависимости от активности солнца [Абросов В.Н.]. • Авторы благодарят РФФИ за поддержку исследований: 06-05-96021 р_восток_а. Долготное распределение индексов блокирования (дам) (интенсивность эпизодов блокирования), 60° с.ш., 2000 г., лето Долготное распределение индексов блокирования (продолжительность (дни) эпизодов блокирования), 60° с.ш., 2000 г., лето Усредненная карта плотности облачного покрова в Северо-Азиатском регионе за период 1997-2004 г. • Спутниковый мониторинг облачности проводился с 8 до 20 ч. местного времени. Поэтому можно говорить о вариациях дневной части суточного хода. Отметим наблюдавшиеся в северной зоне минимум высокой облачности (понижение на 20% относительно среднего уровня 70%) в 16-17 ч., небольшой минимум (понижение на 5%) в 10-11 ч. и небольшой максимум (повышение на 5%) облачности с 12 до 15 ч. Похожая картина наблюдается и в южной зоне. Однако минимум облачности южной зоны (понижение на 30% относительно среднего уровня 50%) наблюдается в 11-12 ч. и максимум с 12 до 16 ч. составляет 75%. Низкая облачность в северной зоне составляет 15% и мало меняется в течение суток. В центральной и южной зонах низкая облачность составляет около 20% и имеет минимум (понижение на 15%) в 11-12 ч. и максимум с 12 до 16 ч. составляет 25%. • В сезонном распределении облачности (как облаков верхнего, так и облаков нижнего ярусов) в бесснежное время наблюдается выраженная полуволна с минимумом в июле. Причем если в облаках верхнего яруса минимум охватывает июнь – июль, то в облаках нижнего яруса минимум наблюдается в июле – августе. • Для всех трёх широтных зон минимум низкой облачности приходится на август. С мая по август облачность как высокая, так и низкая падает, а с августа по сентябрь возрастает. В северной зоне с мая по июль-август высокая облачность понижается, а затем повышается к сентябрю. В центральной зоне облачность имеет минимум в июне – июле и повышается к сентябрю. В южной зоне вариации высокой облачности в разные годы имеют разный характер, например: в 1999 г. и 2000 г. минимальное значение высокой облачности наблюдалось в сентябре, в то время как в 1998 г. ее минимум приходился на май, а максимум – на сентябрь. Сезонные вариации облачности (%) Северо-западной Азии в 1997 г.: ■ - % территории покрытой высокой облачностью, - % территории покрытой низкой облачностью Общая облачность Высокая Низкая Апрель Октябрь [Климат Якутска / под ред. Ц.А. Швер, С.А. Изюменко / Л.: Гидрометноиздат, 1982. С. 246] Наблюдения над облачностью на метеостанциях ведутся визуально, степень покрытия неба облаками оценивается по десятибалльной шкале. Отдельные наблюдения ведутся с помощью радиолокаторов в радиусе до 300 км. Сезонный ход нижней облачности по метеонаблюдениям в г. Якутске (19361965 гг.) В г. Якутске по метеонаблюдениям повторяемость по общей облачности (8-10 баллов) с мая по сентябрь в среднем составляет 594% и по нижней облачности - 233%.