Солнечная активность и климат Переменное Солнце Солнечно-земные связи

Солнечная активность и климат Переменное Солнце Солнечно-земные связи Проявление солнечной активности в климатических параметрах

До 1860-х годов использованы прокси-данные, с 1860 по 2000 г. – инструментальные данные, после 2000 г. – модельный прогноз для разных сценариев выброса парниковых газов. Серым цветом показаны неопределенности Кривая эволюции глобальной температуры за последнюю тысячу лет, известная как «клюшка», по данным Третьего обобщающего доклада IPCC

Общий тренд: Солнечная активность, приповерхностная температура и СО2 ??? Связан ли процесс потепления только с антропогенными факторами, или же это результат комбинированного воздействия естественных (в первую очередь, солнечной активности) и антропогенных факторов? Каков вклад естественных факторов в этот процесс? Арктика

Изменения глобальной температуры, основанной на прямых инструментальных измерениях, за последние 160 лет, согласно данным CRU (www.cru.uea.ac.uk/cru/data/temperature/nhshgl.gif)

Глобальное потепление, его причины и сценарии развития Алармисты Глобальное потепление, наблюдавшееся в XX в., является антропогенным и вызвано деятельностью человека через производство парниковых газов, в первую очередь углекислого газа. Скептики сомневаются в доказанности доминирующей роли человечества в этом потеплении и в обоснованности прогнозов алармистов влияние Солнца, а также собственной долгопериодной изменчивости системы океан-атмосфера в потепление климата в XX веке

Строение Солнца Ядро содержит половину всей массы. Здесь происходят реакции термоядерного синтеза. Зона лучистого переноса. Слой до 0,7 R. Температура и плотность уже недостаточны для термоядерных реакций, Источник магнитного поля. Фотосфера. Слой толщиной ~ 100 км. Источник фотонов. Солнечные пятна Хромосфера и зона конвективного переноса. Корона. Самая внешняя часть солнечной атмосферы, температура 1-2 млн. град. Источник УФ, протуберанцы, коронарные выбросы солнечной плазмы Магнитное поле Солнца ~диполь Вращение Солнца с периодом ~27 дней: Магнитное поле и частицы солнечной плазмы распространяются в межпланетном пространстве по спирали

Гелиосфера Солнце –звезда-карлик у края одного из спиральных рукавов Галактики 51 на расстоянии около 10 килопарсек от ее центра Солнечная система в космосе

Солнечные циклы Периодичность: 11 (9-13) лет 60-100 лет 200 и больше лет? 11-летняя цикличность доминирует в изменениях СА Изменения среднего числа солнечных пятен на диске (чисел Вольфа) с 1750 по 2005 гг.

Солнечные пятна Яркость пятна составляет всего 1-15 % от яркости окружающей фотосферы . Время жизни пятна зависит от его размеров и меняется от нескольких часов до нескольких месяцев для крупных пятен Вокруг пятен видны образования, яркость которых на 10-20 % выше окружающей области – фотосферные факелы. MIN MAX

В ходе 11-летнего цикла СА увеличение числа пятен уменьшает общую солнечную радиацию, а факелы увеличивают. Два процесса идут одновременно и в противофазе. Увеличение яркости из-за факелов больше, чем уменьшение яркости из-за пятен В силу меньших размеров и быстрых динамических изменений факелы менее заметны по сравнению с пятнами, но в конечном итоге яркие образования преобладают над потемнением Солнца за счет пятен Изменение интенсивности солнечного излучения в 11-летнем цикле активности Увеличение яркости из-за факелов Уменьшение яркости из-за пятен

Солнечная постоянная (спутниковые измерения с 1978 г., приведенные к 1 AU) Диапазон изменения СП в 11-летнем цикле Интенсивность солнечной радиации на верхней границе атмосферы называют солнечной постоянной ~1 366 Вт/м². СП зависит только от излучательной способности Солнца и от расстояния между Землей и Солнцем. В январе расстояние между Солнцем и Землей 147 млн. км, а в июле — 152 млн. км. СП в течение года меняется на ±3,5%.

Композит солнечной постоянной

Последовательность изображений Солнца в мягком рентгеновском излучении, полученные с интервалом в 120 дней с 1991 по 1995 гг. на спутнике Yohkoh В минимуме активности корона вытянута вдоль экваториальной плоскости. В максимуме активности форма ближе к сферически симметричной Изменение короны от min к max цикла В некоторых длинах волн Солнце меняет свою яркость в 11-летнем цикле в десятки и сотни раз

Солнечные пятна и магнитное поле Солнечные пятна появляются в местах выхода на поверхность силовых трубок магнитного поля, которые выходят из глубоких слоев конвективной оболочки Солнца. Поскольку магнитное поле внутри такой «трубки» сильнее, чем в среднем на поверхности Солнца, вещество там холоднее: около 4000 К по сравнению со средней температурой в 6000 К (поэтому пятна кажутся темнее). В пятнах сконцентрированы самые сильные магнитные поля: – в max цикла напряженность межпланетного магнитного поля, исходящего из Солнца, значительно больше, чем в min.

Солнечный ветер (α-частицы) и межпланетное магнитное поле Давление СВ ИЮЛЬ 2000 Солнце Земля ММП СВ и ММП Магнитосфера

Полярные сияния: потоки заряженных частиц, приходящие из хвоста магнитосферы, ионизуют и возбуждают атомы в верхних слоях атмосферы(>100 км)

Геомагнитная активность (короткопериодные возмущения магнитного поля Земли) есть магнитный эффект электрических токов, текущих в проводящей ионосфере и магнитосфере. Эти токи контролируются СА (СВ, ММП и излучением Солнца) AE aa Dst Индексы

Данные по солнечной активности Наземные измерения Число солнечных пятен (числа Вольфа): наблюдения с 1860 г., реконструкция по изотопам 14С и 10Ве в ледовых кернах с ~850 г. Индекс геомагнитной активности (аа-индекс): с 1868. Радиоизлучение на длине волны F10.7 см: с 1948. Спутниковые измерения Солнечная постоянная и УФ излучение: с 1978 Солнечный ветер (плотность и скорость -частиц) и межпланетное магнитное поле: с 1963 Солнечные протоны высоких энергий: с 1980

Проявления вариаций солнечной активности в климатических параметрах

Солнечный цикл в температуре и плотности верхней атмосферы (>100 км)

Галактические космические лучи и облачность ГКЛ  ионизация атмосферы ядра конденсации облаков Корреляция интенсивности ГКЛ и облачности нижнего яруса Высота (км) Ионизация воздуха

Отклик нижней и средней атмосферы на изменение солнечной активности в 11-летнем цикле

Результаты радиозондовых измерений Т воздуха как функции высоты от поверхности Земли до верха тропосферы по станциям, распределенным по северному полушарию явно выраженный 11-летний сигнал в температуре Т

Циклы СА в приповерхностной температуре океана Изменения температуры происходят синфазно с изменениями радиации Среднемесячные и усредненные по десятилетиям аномалии температуры. Внизу рисунка приведены аномалии солнечной радиации

Долговременная эволюция солнечной активности Реконструкция СА на основе измерений концентрации 10Be в ледяных кернах показывает, что рост СА в 1940-х является самым высоким с 850 г.

Естественные колебания системы океан-атмосфера Аномалии температуры в Арктике и Антарктике 60-летнее колебание в противофазе в N и S Индекс Атлантической мультидекадной осцилляции Термохалинная меридиональная циркуляция в Атлантическом океане (увеличение AMO соответствует потеплению в северной Атлантике)

Основные факторы естественной изменчивости климата : Вариации общей лучистой энергии Солнца / приповерхностная температура / Вариации УФ излучения Солнца / стратосферный озон / Потоки высокоэнергичных заряженных частиц солнечного и галактического происхождения / нагрев верхних слоев атмосферы, ионизация воздуха, образование определенных химических веществ (напр., NOx), аэрозолей, ядер конденсации для развития облаков / + Собственная изменчивость системы океан-атмосфера

Эффекты изменения СА - по длительности - кратковременные вариации, связанные с солнечными вспышками и другими импульсными событиями на Солнце, которые, возможно, проявляются в изменениях погоды долгопериодные вариации параметров (11 лет и более), влияющие на изменчивость климата. Вклад СА в изменчивость климата - временные интервалы - В течение последних 30 лет (период непрерывных прямых спутниковых измерений общей радиации и солнечного ветра); В течение последних 150 лет (период инструментальных измерений погоды и синоптических фотографий солнечного диска); В масштабах 10000 лет (долгопериодная вариация СА, существенная для климата, в дополнение к 0.1% модуляции солнечной постоянной, связанной с 11-летним циклом).