Український антарктичний журнал

№ 4-5 (2006): Український антарктичний журнал
Articles

Ефект галактичних космічних променів-хмар та біфуркаційна модель глобального клімата Землі

PDF (English)
  • В. Д. Русов,
  • А. В. Глушков,
  • В. Ващенко,
  • Т. Зеленцова,
  • О. Т. Міхались,
  • В. Хохлов,
  • А. Колос,
  • Ж. Патлашенко
В. Д. Русов
Одеський національний політехнічний університет, Одеса
А. В. Глушков
Одеський державний екологічний університет, Одеса
В. Ващенко
Національний антарктичний центр, Київ
Т. Зеленцова
Одеський національний політехнічний університет, Одеса
О. Т. Міхались
Одеський національний політехнічний університет, Одеса
В. Хохлов
Одеський національний політехнічний університет, Одеса
А. Колос
Одеський національний політехнічний університет, Одеса
Ж. Патлашенко
Національний антарктичний центр, Київ
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.4-5.2006.536
Опубліковано December 15, 2006
Як цитувати
Русов, В. Д., Глушков, А. В., Ващенко, В., Зеленцова, Т., Міхались, О. Т., Хохлов, В., Колос, А., & Патлашенко, Ж. (2006). Ефект галактичних космічних променів-хмар та біфуркаційна модель глобального клімата Землі. Український антарктичний журнал, (4-5), 117-136. https://doi.org/10.33275/1727-7485.4-5.2006.536

Анотація

Можливий фізичний зв'язок між космічними променями та хмарами та непрямі ефекти аерозолю обговорюються з використанням першого непрямого аерозольного ефекту (Twomey effect) та його експериментальної репрезентації як залежності середнього ефективного радіусу хмарних краплин від аерозольного індексу, що визначає число аерозольної колони.

Показано, що головне кінетичне рівняння моделі рівноваги енергії клімату Землі описується рівнянням біфуркації (відносно температури поверхні Землі) у формі fold catastrophe з двома контролюючими параметрами, що визначають відповідно варіації інсоляції або магнітного поля Землі (або інтенсивності космічних променів у атмосфері).

Представлені результати компаративного аналізу залежного від часу розв'язку моделі рівноваги енергії клімату Землі з урахуванням нетривіальної ролі галактичних космічних променів, а також відомі експериментальні дані з палеотемператури з кернів озера Восток.

В рамках біфуркаційної моделі (і) теоретично обґрунтовується можливість раптових льодовикових змін клімату аналогічних подіям Dansgaard-Oeschger завдяки стохастичному резонансу, (іі) вводиться концепція кліматичної чутливості води (пари й рідини) в атмосфері. Ця концепція розкриває властивість температурної нестабільності у формі так званої петлі гістерезису. На основі цієї концепції показано, що симульована часова серія глобальної криги за останні 730 кіло років добре узгоджується із часовою серією δ18O морської води (величина, що дозволяє оцінити обсяг криги). (ііі) Також, обговорюється так звана проблема "подвоєння кількості СО2".

PDF (English)

Посилання

  1. Marsh, N.D., & Svenmark, H. (2000). Low Cloud Properties Influenced by Cosmic Rays. Phys. Rev. Lett., 15, 5004–5007.
  2. Stozhkov, Y.I. (2003). The role of cosmic rays in the atmospheric processes. J. of Physics G: Nuclear and Particle Physics, 29, 913–923.
  3. Shaviv, N.J. (2002). Cosmic Ray Diffusion from the Galactic Spiral Arms, Iron Meteorites and a Possible Climate Connection. Phys. Rev. Lett., 89, 051102; The spiral structure of the Milky Way, cosmic rays, and ice age epochs on Earth. New Astronomy, 8. (2003). 39–77.
  4. Lyon, J.G. (2000). The Solar Wind-Magnetosphere-Ionosphere System. Nature, 288, 1987–1991.
  5. Rind, D. (2002). The Sun’s Role in Climate Variations. Nature, 296, 673–677.
  6. Ney, E.R. (1959). Cosmic Radiation and Weather. Nature, 183, 451–452.
  7. Bazilevskaya, G.A. (2004). Solar cosmic rays in the near Earth space and the atmosphere. Advances in Space Research.
  8. Svensmark, H., & Friis-Christensen, E. (1997). J. Atmos. Sol.-Terr. Phys., 59, 1225–1232.
  9. Svensmark, H. (1998). Influence of Cosmic Rays on Earth’s Climate, Phys. Rev. Lett., 81, 5027–5030.
  10. Twomey, S. (1977). J. Atmos. Sci., V.34. P.1149.
  11. Kaufman, Y.J., & Fraser, R.S. (1997). The effect of Smoke Particles on Clouds and Climate Forcing. Science, 277, 1636.
  12. Breon, F.-M., Tanre, D., & Generoso, S. (2002). Aerosol Effects on Cloud Droplet Size Monitored from Satellite. Science, 295, 834–838.
  13. Kaufman, Y.J., Tanre, D., & Boucher, O. (2002). A satellite view of aerosols in the climate system. Nature, 419, 215–223.
  14. Carslow, K.S., Harrison, R.G., & Kirkby, J. (2002). Cosmic Rays, Clouds, and Climate. Science, 298, 1732–1737.
  15. Kulmala, M. (2003). How Particles Nucleate and Grow. Science, 302, 1000–1001.
  16. Kutzbach, J.E., & Bryson, R.A. (1974). Variance spectrum of Holocene climatic fluctuations in North Atlantic Sector. J. Atm. Sci., 31, 1959–1963.
  17. Yamasaki, T., & Oda, H. (2002). Orbital Influence on Earth’s Magnetic field: 100,000-Year Periodicity in Inclination. Science, 295, 2435–2438.
  18. Malkus, W.V.R. (1968). Precession of the Earth as the cause geomagnetism. Science, 160, 259–264.
  19. Consolini, G., & De Michelis, P. (2003). Stochastic resonance in Geomagnetic Polarity Reversals. Phys. Rev. Lett., 90, 058501-1.
  20. Twomey, S. (1977). In: Atmospheric Aerosols. Elsiever Science, New York,. P. 278–290.
  21. Rosenfeld, D. (2000). Suppression of Rain and Snow by Urban and Industrial Air Pollution. Science, 287, 1793–1796.
  22. Petit, J.R., Jousel, J., Raynaud, D., et al. (1999). Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostoc ice core, Antarctica. Nature, 399, 429–436.
  23. Rosenfeld, D., Lahav, R., Khain, A., & Pinsky, M. (2002). The role of Sea Spray in Cleansing Air Pollution over Ocean via Cloud Processes. Science, 297, 1667–1670.
  24. Baker, M.B., & Charlson, R.J. (1990). Bistability of CCN concentrations and thermodynamics in the cloud-topped boundary layer. Nature, 345, 142-145.
  25. Albrecht, B. (1989). Aerosol, Cloud Microphysics, and Fractional Cloudiness. Science, 245, 1227–1230.
  26. Kirkby, J., Mangini, A., & Muller, R.A. The glacial cycles and cosmic rays. arXiv: physics/0407005 v1.
  27. Gilmore, R. (1985). Catastrophe Theory for scientists and engineers. Wiley-Interscience Publication, John Wiley Sons, New York −Chichester −Brisbane −Toronto.
  28. Ghil, M. (1980). Energy-balance models: An introduction, in Climate Variations and Variability, Facts and Theories (D.Reidel, Dodrecht–Boston–London, 1980).
  29. Wigley, T.M.L. (2005). The Climate Change Commitment. Science, 307, 1766–1769.
  30. Berger, A. (1978). Long-term variation of daily insolation and Quaternary climatic change. J. Atmos. Sci., 35, 2362–2367.
  31. Clark, P.U., Alley, R.B., & Pollard, D. (1999). Northern Hemisphere Ice-Sheet Influences on Global Climate Change. Science, 286, 1104-1111.
  32. Berger, A., & Loutre, M.F. (2002). An Exceptionally Long Interglacial Ahead? Science, 297, 1287-1288.
  33. Vysotskii, V.I., Smirnov, I.V., & Kornilova, A.A. (2005). Introduction to the Biophysics of Activated Water, Universal Publishiers, Roca Raton, Florida.
  34. Wigley, T.M.L., & Raper, S.G.B. (1990). Natural variability of the climate system and detection of the greenhouse effects. Nature, 344, 324-327.
  35. Wunsch, C. (2002). What is the Thermohaline Circulation. Science, 298, 1179-1180.
  36. Bassinot, F.C., Labeyrie, L.D., Vincent, E. et al. (1994). The astronomical theory of climate and the age of the Brunhes-Matuyama magnetic reversal. Earth Planet. Sci. Lett., 126, 91-108.
  37. Tidemann, R., Sarnthein, M., & Shackleton, N.J. (1994). Astronomic timescale for the Pliocene Atlantic б18O and dust flux records of Ocean Drilling Program site 659, Paleoceanography, 9, 619-638.
  38. Moss, F. (1994). In: Some Problems in Statistical Physics (Philadelfia: SIAM, 1994). 205-253.
  39. Ganopolski, A., & Rahmstorf, S. (2002). Abrupt Glacial Climate Change due to Stochastic Resonance. Phys. Rev. Lett., 88, 038501-1.
  40. Anderson, K.K., Azuma, N., Barnola, J.-M. et al. (2004). High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period. Nature, 431, 147-151.
  41. Gammatoni, L., Marchesoni, F., & Santucci, S. (1995). Stochastic Resonance as a Bona Fide Resonance. Phys. Rev. Lett., 74,1052-1055.