Український антарктичний журнал

№ 12 (2013): Український антарктичний журнал
Articles

Загадка зміни клімату Антарктики та її зв’язок з геомагнітним полем

PDF (English)
  • Н. А. Кіліфарська,
  • В. Г. Бахмутов,
  • Г. В. Мельник
Н. А. Кіліфарська
Національний інститут геофізики, геодезії та географії Болгарської академії наук, Софія
В. Г. Бахмутов
Інститут геофізики НАН України, Київ
Г. В. Мельник
Інститут геофізики НАН України, Київ
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.12.2013.246
Опубліковано December 15, 2013
Як цитувати
Кіліфарська, Н. А., Бахмутов, В. Г., & Мельник, Г. В. (2013). Загадка зміни клімату Антарктики та її зв’язок з геомагнітним полем. Український антарктичний журнал, (12), 45-55. https://doi.org/10.33275/1727-7485.12.2013.246

Анотація

 Регіональні характеристики зміни клімату є серйозним викликом для нинішнього розуміння рушійних факторів мінливості клімату. Ми пропонуємо вірогідне пояснення різноманітності регіональної реакції клімату Антарктики на рівномірне підвищення парникових газів, тобто одночасного потепління Західної та охолодження Східної Антарктиди. Пояснення пов'язане з неоднорідним розподілом геомагнітного поля, яке контролює інтенсивність і глибину проникнення часток в атмосфері Землі. Ми доводимо, що на сезонній основі сонячної протонної активності ініціюється підвищення щільності озону в нижній стратосфері над Східною Антарктидою. Це запускає механізм «висушування» верхньої тропосфери і нижньої стратосфери – через O3 вплив на температуру і статичну стабільність повітряних мас. Таким чином, потепління області тропопаузи знижує статичну стабільність, блокуючи поширення водяної пари вгору з вологої середньої тропосфери. В результаті довгохвильове випромінювання Землі вільно виходить у простір, цей процес супроводжується стійким охолодженням приземного шару повітря у східній частині континенту. В минулому півстолітті щільність озону в Західній Антарктиді істотно знизилася, що значно зменшує породжений озоно-водяною парою  ефект охолодження.

PDF (English)

Посилання

  1. Baxmutov, V.G., Martazinova, V.F., Ivanova, E.K., & Mel`nik, G.V. (2011). Izmeneniya glavnogo magnitnogo polya i klimata v XX veke [Changes in the main magnetic field and climate in the XX century]. Dopovidi Natsionalnoi Akademii nauk Ukrainy. Nauky pro Zemliu, 7, 90–94.
  2. Banks, P.M., & Kockarts, G. (1973). Aeronomy. Part B. New York, London, Acad. Press.
  3. Bucha, V., Taylor, R.E., Berger, R., & Haury, E.W. (1970). Geomagnetic Intensity: Changes during the Past 3000 Years in the Western Hemisphere Science, 168, 111–114.
  4. Calogovic, J., Albert, C., Arnold, F., Beer, J., Desorgher, J.J., & Flueckiger, E.O. (2010). Sudden cosmic ray decreases: No change of global cloud cover. Geophysical Research Letters, 37, L 03802.
  5. Courtillot, V., Gallet, Y., Le Mouel, J.L., Fluteau, F., & Genevey, A. (2007). Are there connections between the Earth’s magnetic field and climate? Earth Planet. Sci. Lett., 253, 328–339.
  6. Courtillot, V., Le Mouel, J., Ducruix, J., & Cazenave, A. (1982). Magnetic secular variation as a precursor of climatic change. Nature, 297, 386–387.
  7. Duplissy, J. et al. (2010). Results from the CERN pilot CLOUD experiment. Atmos. Chem. Phys., 10, 1635–1647.
  8. Elsasser, W., Ney, E.P., & Winckler, J.R. (1956). Cosmic-Ray Intensity and Geomagnetism. Nature, 178, 1226.
  9. Forster, P.M., & Shine, K. (1997). Radiative forcing and temperature trends from stratospheric ozone changes. Journal of Geophysical Research D: Atmospheres, 102, 10841–10855.
  10. Forster, P.M., & Tourpali, P.M. (2001). Effect of tropopause height changes on the calculation of ozone trends and their radiative forcing. Journal of Geophysical Research D: Atmospheres, 106, 12241–12251.
  11. Gallet, Y., Genevey, A., & Fluteau, F. (2005). Does Earth’s magnetic field secular variation control centennial climate change? Earth Planet. Sci. Lett., 236, 339–347.
  12. Gauss, M. et al. (2006). Radiative forcing since preindustrial times due to ozone change in the troposphere and the lower stratosphere. Atmos. Chem. Phys., 6, 575–599.
  13. Gillett, N.P., & Thompson, D.W.J. (2003). Simulation of recent Southern Hemisphere climate change. Science, 302, 273–275.
  14. Harrison, C.G.A., & Funnell, B.M. (1964). Relationship of paleomagnetic reversals and micropaleontology in two late cenozoic cores from the Pacific Ocean. Nature, 204, 566.
  15. IPCC/TEAPSpecial Report: Safeguarding the Ozone Layer and the Global Climate System, chapt. 1. –UNFCCC/SBSTA 22, Bonn, Germany, 2005.
  16. Keeley, S.P.E. et al. (2007). Is Antarctic climate most sensitive to ozone depletion in the middle or lower stratosphere? Geophys. Res. Lett., 34.
  17. Kenny, D.A. (1979). Correlation and causality. John Wiley & Sons Inc.
  18. Kilifarska, N.A. (2013). An autocatalytic cycle for ozone production in the lower stratosphere initiated by Galactic Cosmic rays. Compt. rend. Acad. Bulg. Sci., 66(2), 243–252.
  19. Kilifarska, N.A., Bakhmutov, V.G., & Melnyk, G.V. (2013a). Geomagnetic influence on Antarctic climate –evidences and mechanism. Int. Rev. Phys., 7(3), 242–252.
  20. Kilifarska, N.A., Bakhmutov, V.G., & Melnyk, G.V. (2013b). Energetic particles influence onthe southern Hemisphere ozone variability . Compt. rend. Acad. Bulg. Sci., 66, in press.
  21. Kilifarska, N.A. (2012a). Climate sensitivity to the lower stratospheric ozone variations. J. Atmos. Sol-Terr. Phys., 90–91, 9–14.
  22. Kilifarska, N.A. (2012b). Mechanism of lower stratospheric ozone influence on climate. Int. Rev. Phys., 6(3), 279–290.
  23. King, J.W. (1974). Weather and Earth’s magnetic field. Nature, 247, 131–134.
  24. Kirkby, J. et al. (2011). Role of sulphuric acid, ammonia and galactic cosmic rays in atmospheric aerosol nucleation. Nature, 476, 429–433.
  25. Kristjansson, J.E. et al. (2008). Cosmic rays, cloud condensation nuclei and clouds –a reassessment using MODIS data. Atmos. Chem. Phys., 8, 7373–7387.
  26. Kulmala, M. et al. (2010). Atmospheric data over a solar cycle: no connection between galactic cosmic rays and new particle formation. Atmos. Chem. Phys., 10, 1885–1898.
  27. Kurt, V., Belov, A., Mavromichalaki, H., & Gerontidou, M. (2004). Statistical analysis of solar proton events. Ann. Geophys., 22, 2255–2271.
  28. North, G.R., & Eruhimova, T.L. (2009). Atmospheric thermodynamics: elementary physics and chemistry. Cambridge University Press.
  29. Ramanatan, V., Callis, L.B., & Boucher, R.E. (1976). Sensitivity of surface temperature and atmospheric temperature to perturbations in the stratospheric ozone and nitrogen dioxide. J. Atmos. Sci., 33, 1092–1112.
  30. Schneider, D.P., Steig, E., van Ommen, T.D., Dixon, D.A., Mayewski, P., Jones, J. M., & Bitz, C.M. (2006). Antarctic temperatures over the past two centuries from ice cores. Geophysical Research Letters, 33, L16707.
  31. Seidel, D.J., & Randel, W.J. (2006). Variability and trends in the global tropopause estimated from radiosonde data. Journal Geophysical Research D, Atmospheres, 111.
  32. Shindell, D.T., & Schmidt, G.A. (2004). Southern Hemisphere climate response to ozone changes and greenhouse gas increases. Geophysical Research Letters, 31.
  33. Slanger, T.G., Jusinski, L.E., Black, G., & Gadd, G.E. (1988). A new laboratory source of ozone and its potential atmospheric implications. Science, 241, 945–950.
  34. Sloan, T., & Wolfendale, A.W. (2008). Testing the proposed causal link between cosmic rays and cloud cover. Environ. Res. Lett., 3, 024001.
  35. Sonnemann, G.R., & Hartogh, P. (2009). Upper stratospheric ozone decrease events due to a positive feedback between ozone and the ozone dissociation rate. Nonlinear Processes Geophysics, 16, 409–418.
  36. Steig, E.J., Schneider, D.P., Rutherford, S.D., Mann, M.E., Comiso, J.C., & Shindell, D.T. (2009). Warming of the Antarctic ice-sheet surface since the 1957 International Geophysical Year. Nature, 457, 459–462.
  37. Stuber, N., Sausen, R., & Ponater, M. (2001). Stratosphere adjusted radiative forcing calculations in a comprehensive climate model. Theor. Appl. Climatol., 68, 125–135.
  38. Thompson, D.W.J., & Solomon, S. (2002). Interpretation of recent Southern Hemisphere climate change. Science, 296, 895–899.
  39. Turner, J. (2004). The El Niño-Southern Oscillation and the Antarctic. International Journal of Climatology, 24, 1–31.
  40. Van den Broeke, M.R. (2005). Strong surface melting preceded collapse of Antarctic Peninsula ice shelf. Geophysical Research Letters, 32, L12815.
  41. Wang, W.-Ch., Zhuang, Y.-Ch., & Bojkov, R. (1993). Climate implications of observed changes in ozone vertical distributions at middle and high latitudes of the Northern Hemisphere. Geophysical Research Letters, 20, 1567–1570.
  42. Wirth, V. (1993). Quasi-stationary planetary waves in total ozone and their correlation with lower stratospheric temperature. Journal of Geophysical Research, 98, 8873-8882.
  43. Wollin, G., Ericson, D.B., Ryan, W.B.F. (1971). Variations in magnetic intensity and climate changes. Nature, 232, 549–550.