2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение...........................................................3
1. Ритмичность в природе и атмосфере: состояние и проблемы исследований....................................................7
1.1.Периодические изменения климата..............................7
1.2.Общие проблемы цикличности в природе........................22
2. Методы исследования.............................................29
2.1.Определение понятия цикличности.............................29
2.2.Методика выявления циклов...................................31
2.3.Выбор сезонов осреднения...................................35
2.4.Определение репрезентативности станции......................37
3. Исследование цикличности в атмосферных процессах,
температуре и осадках...........................................41
3.1.11-летнее скользящее осреднение.............................41
3.2. Интегрально-разностные кривые............................ 56
3.3. Спектральный анализ...................................... 66
4. Некоторые механизмы цикличности*® атмосфере.....................68
4.1. Переломные моменты атмосферной циркуляции..................76
4.2. Корреляция между скоростью вращения Земли, циркуляцией атмосферы и положением планет............................80
5. Влияние циклов на природно-технические комплексы................85
5.1 .Влияние режима атмосферной циркуляции на изменение границ
сезонов года................................................85
5.2.Использование данных о цикличности климата в нефтегазовой отрасли..................................................93
5.3.Фоновый сверхдолгосрочный прогноз климатических изменений на основе цикличности..........................99
Заключение.......................................................104
Список литературы.................................................107
Приложения.......................................................115
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время широкое распространение получила концепция “устойчивого развития”. “Устойчивое развитие” - это такое развитие, при котором достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколений [28]. Можно говорить о необходимости оптимального использования природных ресурсов для жизнеобеспечения и дальнейшего развития общества [80]. Эффективность использования природно-ресурсного потенциала определяет снижение издержек и потерь в экономике. Обеспечение устойчивого социального и экономического развития страны требует учета всех, влияющих на эффективность использования природноресурсного потенциала факторов, в том числе и факторов природной среды. Существенное значение этих факторов для общества и экономики, на всех ее уровнях, в настоящее время уже не вызывает сомнения [13].
Климат является одной из важнейших и определяющих компонент окружающей среды. Климатические факторы - температура, осадки, солнечная радиация и другие - оказывают существенное влияние на географическое распределение природных зон, ландшафтов, экосистем. Учету влияния климатических изменений уделяется большое внимание в международных и отечественных научно-исследовательских программах. Одной из основных задач Всемирной программы исследования климата (ВПИК), которая направлена на изучение климата в масштабах времени от нескольких недель до нескольких десятилетий, является определение возможностей прогноза климата и оценка чувствительности климата к различным внешним факторам (включая астрономические) [45,46]. Проблеме изменения климата в глобальном масштабе посвящено большое количество работ [9,11,45,57,79,90,105,113]. Цикличности климата в Западно-Сибирском регионе посвящены работы Сляднева [81,88], В.А.Понько [24,49,54,66], на Алтае - М.В.Тронова [96,97]. Увеличение
10
Основной особенностью временны'х изменений (и, в меньшей степени, суммарной мощности) всех явлений солнечной активной радиации Солнца является их цикличность со средним периодом 11 лет, как было установлено еще в середине 19 века Швабе и затем окончательно Вольфом из регулярных наблюдений солнечных пятен. Продолжительность 11-летнего цикла несколько изменчива. Так, за период 1755-1947гг. промежутки времени между минимумами СА изменялись от 9 до 13,6 лет, а между максимумами от 7,3 до 17,1 лет. А.В.Цветковым [106] при рассмотрении периода 1749-1978гг. также было выявлено заметное изменение длины И-летнего цикла. Поскольку наиболее длинные ряды получены для индексов пятен (прежде всего цюрихский ряд чисел Вольфа), основные особенности 11-летнего цикла Солнечной активности выведены из данных о солнечных пятнах. В отличие от 11-легнего, 22-летний (или магнитный) цикл солнечных пятен выделяется не столько с помощью различных статистических методов, сколько по изменению характеристик магнитного ноля групп пятен. Особенность этого цикла состоит в том, что при переходе от одного 11 -летнего цикла к следующему полярность магнитного поля ведущих пятен (а также хвостовых) в обоих полушариях Солнца меняется на противоположную. Таким образом, магнитный цикл является прежде всего циклом качественных, а не количественных характеристик (по крайней мере, частоты и суммарной площади) Солнечной активности [21].
Первые высказывания о возможном влиянии солнечных пятен на погоду появилось в начале 18 века вскоре после начала телескопических наблюдений за солнечными пятнами. Повторение через определенные интервалы времени импульсов Солнечной активности вызывает повторение более или менее аналогичных изменений в атмосферной циркуляции, что сказывается на формировании погодных состояний. Влияние Солнечной активности на циркуляцию атмосферы выражается в изменении интенсивности циркуляции, а, следовательно, и типа
11
циркуляции. Такие изменения особенно усиливаются в эпоху максимумов 11-летних циклов, в наиболее высоких циклах. В проблеме солнечноатмосферных связей установленным фактом является углубление циклонов и усиление антициклонов под действием Солнечной активности. Кроме того, достаточно сильным аргументом в пользу предположения о влиянии Солнечной активности на погоду является факт изменения ширины годичных колец на срезах деревьев в цикле Солнечной активности. Преимущество этих индикаторов состоит в том, что они обладают объективностью и стабильностью, поскольку годовое
осреднение производится самой природой [901.
Во многих метеорологических процессах обнаруживаются квазидвухлетние вариации. Впервые на двухлетний цикл климатических явлений было указано А.И.Воейковым. Квазидвухлетние вариации проявляются в изменении скорости зональной компоненты ветров,
температуры, общего содержания озона и других параметров
экваториальной стратосферы [69]. Этот цикл также является предметом широкою исследования в гео- и гелиофизике, физике космических лучей. Обнаружена корреляция между 26-месячными вариациями интенсивности зональной и меридиональной циркуляций в тропосфере, средними месячными значениями индекса геомагнитной возмущенности Q и средней гелиофафической широтой солнечных пятен [14]. М.А.Нуждина отмечает, что наилучшим образом этот цикл проявляется в холодное время года и более четко в стратосфере, что дает основание говорить об обусловленности его космическими факторами. Наличие двухлетней
цикличности в смене тропосферных ветров над экваториальной зоной, возможно, объясняет чередование теплых и холодных зим, влажных и сухих лет, наблюдающееся во многих районах планеты, 2-3 летнюю цикличность атмосферных осадков и речного стока. Л.А.Вительс указывал на отсутствие удовлетворительного объяснения двухлетней цикличности земными причинами. В работе [109] высказывается предположение, что
- Киев+380960830922