K ~ 200-летние вариации космических лучей, модулированных солнечной активностью, и их климатический отклик О.М. Распопов (1), В.А. Дергачев (2) (1) СПбФ. - презентация

1 k ~ 200-летние вариации космических лучей, модулированных солнечной активностью, и их климатический отклик О.М. Распопов (1), В.А. Дергачев (2) (1) СПбФ ИЗМИРАН (2) Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН 29-я Всероссийская конференция по космическим лучам Москва, 2006

2 Цели сообщения: Проанализировать воздействия долговременных изменений солнечной активности на климатические процессы: - показать существование четкого климатического отклика на ~ 200-летнюю цикличность солнечной активности, -показать, что этот отклик имеет региональный характер.

3 СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ Минимум Маундера Инструментальные наблюдения 1978

4 Вейвлет скалограмма числа групп солнечных пятен ( гг.), ясно показывает Маундеровский минимум ( гг.) очень низкой солнечной активности. Обратите внимание, как драматически изменилась солнечная активность после 1940 г.

5 Спектр мощности фазы солнечнго цикла в ряду Шове (Schove) после удаления долговременного тренда (Jelbring, 1995 ) ±1σ±1σ

6 «Визитная карта» долговременной солнечной активности и климата

7 Изменение концентрации 14 С в эпохи, соответствующие экстремумам солнечной активности

8 Скорость образования 14 С и 10 Ве

9 Индикаторы солнечного воздействия и результаты Climate System Model - CSM 1.4 моделирования (Ammann, 2005). Показано сравнение пояса частот глобальной поверхностной температуры в окрестности 200-летнего цикла с различными индексами.

10 Изменение концентрации космогенного радиоуглерода в течение последних лет

11 Вариации Δ 14 С в последние 8000 лет Минимум Маундера Минимум Гомера 5200 лет

12 Спектральная плотность мощности Δ 14 С вариаций для последних 8000 лет

13 Вейвлет скалограмма скорости образования 14 С 0(=1950) BP) показывает ряд долговремнных масштабов изменений: примерно 200 years, лет, лет и лет

14 Результаты фильтрации вариаций Δ 14 С в диапазонах периодов около 210 и 2400 лет для последних 8000 лет

15 Временной интервал, который был использован для сопоставления ~200-летних вариаций солнечной активности (Δ 14 С ) и вариаций климатических параметров

16 Долговременная цикличность солнечной активности 11-летний цикл числа солнечных пятен (Schwabe) летний цикл изменения магнитной полярности Солнца (Hale) летний цикл амплитудной модуляции 11-летних циклов (Gleissberg) летний цикл (~210-year - deVries) летний цикл (Hallstattzeit)

17 Данные, использованные для сопоставления ~200- летних вариаций солнечной активности (Δ 14 С ) с вариациями климатических параметров: Данные о солнечной активности Данные о вариациях концентрации 14 С в кольцах деревьев известного возраста для последних 1000 лет (Stuiver and Becker, 1993) Палеоклиматические данные Центральная Азия: Реконструкция летних температур ΔT для 3 районов в горах Тянь- Шаня (Максимов и др., 1972, Мухамедшин и др., 1988, Esper et al., 2003) и реконструкция интенсивности осадков (ΔP) для Тибетского плато (Shao et al.,2005). Реконструкции базировались на данных о вариациях ширины колец можжевельника, а именно, Juniperus Turkestanica для Тянь-Шаня и Sabina przewalsky для Тибетского плато для последних лет. Северная Скандинавия: Реконструкция летних температур в северной Финляндии на основе вариаций ширины колец сосны Pinus sylvestris для последних 2000 лет

18 Регионы, где отбирались дендрохронологические коллекции в Центральной Азии

19 Данные, использованные для анализа Δ 14 С ΔT ΔP TЯНЬШАНЬTЯНЬШАНЬ TИБETTИБET СOЛНЦЕСOЛНЦЕ Годы Максимов Мухамедшин Esper Shao Результаты фильтрации в диапазоне периодов лет Центральная Азия

20 Результаты вейвлет трансформации (базис Морле) солнечных и климатических данных в диапазоне периодов лет СOЛНЦЕСOЛНЦЕ TЯНЬШАНЬTЯНЬШАНЬ TИБETTИБET Years Δ 14 C ΔTΔT ΔTΔT ΔTΔT ΔPΔP

21 Коэффициенты корреляции R и сдвиг фаз Δt (годы) между вариациями солнечной активности и палеоклиматическими вариациями в Центральной Азии Коэффициен т корреляции, R Δt, год ы Δ 14 С – Максимов (ΔT) Δ 14 С – Мухамедшин (ΔT) Δ 14 С – Esper_RCS (ΔT) Δ 14 C-осадки на Тибетском плато (ΔP) 0,

22 Периоды колебаний Годы Годы Годы Результаты фильтрации вариации летних температур в Северной Скандинавии в диапазоне периодов лет Особенности климатического отклика на 200-летние вариации солнечной активности в Скандинавии и Северной Атлантике Вариации среднегодовых температур по данным из ледников на Шпицбергене В Северо-Атлантическом регионе нет четкого однозначного отклика на 200-летние вариации солнечной активности в последнем тысячелетии. Развитие 200-летних климатических колебаний наблюдается лишь после 1500 года, а не в течение всего тысячелетнего временного интервала. ТЕМПЕРАТУРАТЕМПЕРАТУРА

23 Карта, демонстрирующая результаты моделирования климатического температурного отклика системы атмосфера- океан на долговременные вариации солнечной радиации ( Waple et al., 2002). Карта свидетельствует о региональном характере климатического отклика на глобальное солнечное воздействие Северная Атлантика является районом с неустойчивым откликом на долговременные вариации солнечной активности * Центральная Азия является регионом с устойчивым положительным климатическим откликом на солнечное воздействие Крестиком отмечена районы, где зарегистрированы 200-летние климатические вариации

24 Спектральные характеристики вариаций ширины колец погребенных лет назад деревьев Fitzroya cupressoides в южном Чили (Roig et al., 2001). ~205-летний солнечный цикл выявленный при полосовой фильтрации данных о концентрации 10 Be в ледяных кернах из Гренландии для временного интервала тысяч лет назад. Свидетельство существования 200-летней солнечной цикличности и климатического отклика на неë около 50 тысяч лет назад yr

25 800-летние данные о ежегодных вариация толщины ленточных глин из Permian Castle Formation (250 Ma), Teхас, США ( Dean, 2000) Свидетельство проявления ~ 200-летней климатической периодичности 250 миллионов лет назад

26 Выводы Анализ долговременных дендрохронологических данных из двух горных областей Центральной Азии (Тянь-Шань и Тибет), собранных четырьмя независимыми группами специалистов продемонстрировал наличие ~200- летних климатических вариаций. Эти вариации демонстрируют высокую степень корреляции (до R=0,94) с аналогичными ~200-летними вариациями солнечной активности. Анализ долговременных дендрохронологических данных из Северной Скандинавии и климатических данных со Шпицбергена продемонстрировал, что Северная Атлантика является районом с неустойчивым откликом на долговременные вариации солнечной активности. Экспериментальные данные и результаты моделирования свидетельствуют, что система атмосфера-океан нелинейным образом реагирует на вариации солнечной радиации. Имеются регионы, где при возрастании солнечной радиации поверхностная температура возрастает (что является естественным), и районы, где поверхностная температура уменьшается (например, Гренландия). В пограничных областях (например, в Северной Атлантике) климатический отклик на 200-летние вариации солнечной активности может быть ослабленным и неустойчивым. Полученные результаты указывают, что климатический отклик на долговременные вариации солнечной активности носит региональный характер.

27 Спасибо за Ваше внимание. Авторы благодарят за поддержку работы: -Российский фонд фундаментальных исследований -Президиум и СПбНЦ РАН