Долговременные тренды F2-слоя субавроральной ионосферы

СМИРНОВ, КОБЯКОВА

Екатеринбурге для мелких частиц (до размеров 45 мкм по радиусу), практически одинаковы, а самых крупных частиц больше в районе Томска. Достоверные различия для этих географических пунктов, вероятнее всего, обусловлены разным временем наступления цветения и выхода пыльцы трав и деревьев. Следует отметить, что в микроструктуре частиц аэрозоля, полученных при обращении оптических данных, наиболее определенно проявляются две фракции - мелкодисперсных и крупнодисперсных частиц. В то же время по кривым распределений можно судить о наличии завуалированной фракции «среднедисперсных» частиц в диапазоне размеров 0,6-1 мкм.

Из приведенных данных следует, что Якутск отличается минимальными величинами не только концентрации частиц, но и других характеристик - модальных и эффективных радиусов, мнимой части показателя преломления.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ-РС(Я) рвостока 09-05-98573 и интеграционного проекта СО РАН № 75.

Литература

1. Тимофеев Ю.М., Васильев A.B. Теоретические основы атмосферной оптики. - СПб.: Наука, 2003. - 474 с.

2. Скрябин Н.Г., Соколов В.Д., Моисеев В.Г. О возможном механизме передачи воздействия высыпающихся частиц в нижнюю атмосферу // Труды III Всесоюзного совещания по исследованию динамических процессов в верхней атмосфере. - М.: Московское отделение Гидрометеоиздата, 1983. - С.17-22.

3. Вовк В.Я., Егорова Л.В., Москвин И.В. Влияние Форбуш-понижений ГКЛ на характеристики атмосферы в Антарктиде // Геомагнетизм и аэрономия. - 2000.

- Т. 40, №6. - С. 117-123.

4. КабановМ.В., Патенко М.В. Рассеяние оптических волн дисперсными средами. Ч. III. Атмосферный аэрозоль. - Томск: Издание Томского филиала СО АН СССР, 1984. - 189 с.

5. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., ПанченкоМ.В. и др. Результаты мониторинга атмосферного аэрозоля в азиатской части России по программе AEROSIBNET в 2004 г. // Оптика атмосф. и океана. - 2005. - Т. 18, № 11. - С. 968-975.

6. Labitzke, K. Sunspots, the QBO and stratospheric temperature in the north polar region // Geophys. Res. Lett.

- 1987. - V. 14. - P. 535-537.

УДК 550.388.2

Долговременные тренды Е2-слоя субавроральной ионосферы

В.Ф. Смирнов, С.Е. Кобякова

Проведен статистический анализ ионосферных данных вертикального зондирования на ст. Якутск за период 1956-2003гг. с целью выявления многолетних, климатического масштаба, изменений в Р-слое субавроральной ионосферы, их связи с солнечной и геомагнитной активностью. Рассмотрены вариации основных параметров слоя Р2 ионосферы: критической частоты и минимальной высоты слоя. Показано, что в течение четырех циклов солнечной активности (20-23 циклы) обнаруживается тенденция роста средних значений высоты и критических частот слоя Р, положительная корреляция в линейных трендах критической частоты и числах солнечных пятен, а также в линейных трендах минимальной высоты слоя и планетарного индекса геомагнитной активности.

Ключевые слова: долговременные тренды, Б-слой субавроральной ионосферы, критические частоты и минимальные высоты Б-слоя.

The statistical analysis ionospheric data of vertical sounding at the Yakutsk station ((p=62,010N, X=129,43°E) for the 1956-2003 period was carried out with the purpose of revealing long-term changes of the climatic scale in subauroral ionosphere F-layers, their connections with solar and geomagnetic activity. Variations of main parameters of ionosphere F-layers - the critical frequency and the minimum altitude of layer are considered. It is shown that during four cycles of solar activity (20-23) it is found out, basically, the tendency of growth of average value of the F-layers altitude and critical frequencies, positive correlation between the linear trends of critical frequency and sunspot number, and also linear trends of the layer minimum altitude and planetary index of geomagnetical activity.

Key words: long-term trends, F-layer of subauroral ionosphere, critical frequencies and minimum altitudes of F-layer.

СМИРНОВ Владимир Фадеевич - кф.-м.н., с.н.с. ИКФИА СО РАН, 8 (4112) 39-04-75, v.f.smirnov@ikfia. ysn.ru; КОБЯКОВА Саргылана Егоровна - м.н.с. ИКФИА СО РАН, 8 (4112) 39-04-57, s.e.kobyakova@ikfia. ysn.ru.

Введение

Данная работа является продолжением исследования динамики атмосферы Земли в зависимости от воздействий внешних (солнечных) источников энергии. В работе [1] исследовались тренды в ионосфере на высоте 100-120 км, где было показано, что среднегодовые за период трёх циклов солнечной активности (СА) изменения в параметрах Е-слоя ионосферы по данным ионосферных измерений в Якутске имеют положительный знак. В продолжение следующей работы приводятся результаты анализа долговременных вариаций ионосферы на больших высотах (200-400 км): критической частоты и минимальной высоты Б2-слоя по данным вертикального зондирования в Якутске (ф=62,01°1Ч, А,=129,43 °Е). Анализ рядов данных проведен с целью определения трендов в средних, максимальных и минимальных значениях параметров Б2-слоя субавроральной ионосферы для полуденных и полуночных условий за период наблюдений 1956-2003 гг., что охватывает более четырех циклов солнечной активности. Исследованы годовые вариации параметров Б2-слоя ионосферы и их связи с солнечной и геомагнитной активностью. Для выделения трендов применен метод сглаживания данных с помощью фильтра скользящего среднего.

Определение среднегодовых значений параметров Б-слоя произведено методом скользящего среднего последовательным усреднением полусуточных, месячных и годовых данных по полуденным (12ЬТ) и полуночным (00ЬТ) их значениям. Затем произведено усреднение данных по циклам солнечной активности. В первой части обработки использован весь ряд данных, независимо от состояния солнечной, геомагнитной и

ионосферной возмущенности, во второй - рассмотрены данные, соответствующие невозмущенным условиям.

Тренды параметров Е2-слоя ионосферы по всему ряду данных

На рис.1 представлены непрерывные ряды данных ЬТ(км), йэР2(МГц) для 00ЬТ и 12ЬТ, а также числа Вольфа (W) и планетарные геомагнитные индексы (Кр).

Как и следовало ожидать, 11-летние циклические вариации йэР2 в полуночные и полуденные часы имеют прямую связь с солнечной активностью. Минимальные величины йэР2 наблюдались в минимумах СА и составили 1,0 МГц для ноч-

Рис. 1. Линейные тренды: ВэЕ2(б, в) и ИТ2(д, е) для полуденных (12ЬТ) и полуночных (00ЬТ) условий, W (а) - числа Вольфа, Кр (г) - индекс геомагнитной активности. Деления проходят через 1 января текущего года.

---линейные тренды за последние четыре цикла солнечной активности,

- линейные тренды за пять циклов солнечной активности

СМИРНОВ, КОБЖОВА

ных условий (нижний предел частотного диапазона ионозонда) и 3,0 МГц для полуденный. Верхние предельные значения ГоБ2 соответствовали максимумам СА и составили 10,0 МГц для ночных и 15,0 МГц для дневных условий. Минимальные высоты ИТ примерно одинаковы для 00 и 12 ЬТ и составили около 200 км в течение всех солнечных циклов. Максимальные высоты ИТ в 00 ЬТ достигали 500 км, в 12 ЬТ - 700 км в максимумы СА.

Из среднегодовык значений ИТ (рис.1, д и 1, е) видно, что минимальная высота Б-слоя за последние четыре солнечных цикла растет и наблюдается положительная корреляция с индексом Кр (рис. 1, г). Линейный тренд высоты слоя составляет около 1,15 км/год для полуночный условий и около 1,4 км/год для полуденных. Среднее значение ИТ всего ряда данных составляет 285 км для 00ЬТ и 308 км для 12ЬТ. Максимальные значения ЬТ=300 км наблюдались в 21 и 22 циклах, минимальные ЬТ=250 км - в 20 цикле СА.

Средние значения РоБ2 за четыре цикла СА составили 3,96 МГц и 6,84 МГц для 00ЬТ и 12ЬТ соответственно. Линейные тренды в средних значениях АоР2 составили: 0,0087 МГц/год для 00ЬТ и 0,019 МГц/год для 12ЬТ. Отмечается тенденция роста РоБ2 в периоды максимумов СА за последние четыре цикла с линейным трендом 0,008 МГц/цикл и понижения ГоБ2 в периоды минимумов активности с отрицательным трендом -0,005

Рис. 2. Линейные тренды йэГ2(а, б) и ЬТ2(в, г) для (12ЬТ) и (00ЬТ) в условиях невозмущенной ионосферы:

линейные тренды за последние два цикла солнечной активности, линейные тренды за три цикла солнечной активности

МГц/цикл для 00ЬТ. Для 12ЬТ тренды также сохраняются и составляют соответственно 0,016 и -0,0075 МГц/цикл. Среднее значение АоР2 в максимумах СА в 00ЬТ за четыре последние цикла составляет 4,96 МГц, в минимумах - 2,96 МГц в 12ЬТ - соответственно 8,66 и 5,08 МГц.

Следует отметить, что с учетом данных аномально энергичного 19-го солнечного цикла тренды в ГоБ2 за пять циклов СА, как и в числах становятся отрицательными (на рисунках показано пунктирными линиями).

Тренды параметров Т2-слоя невозмущенной ионосферы

Известно, что возмущения в ионосфере связаны со многими причинами солнечного, геомагнитного и волнового происхождения, с вариациями газового состава атмосферы, проявляющиеся в интенсивности возмущений, диффузности радиоотражений и поглощении радиоволн. На широте Якутска вариации ионосферы в периоды возмущений связаны также с динамикой главного ионосферного провала. Учитывая, что на ионосферные тренды могут влиять различные возмущения, проведен статистический анализ данных ГоБ2 и ИТ, соответствующих условиям невозмущенной ионосферы за период 1957-1983 гг.

В данной статье отбор данных, соответствующих невозмущенным условиям в ионосфере, основан на критериях, принятых при составлении каталога ионосферных возмущений [2-6] по данным вертикального зондирования в Якутске, где не рассматриваются причины и величины возмущений, а используются количественные и качественные оценки самих ионосферных возмущений. Каталог включает все возмущения ионосферы с отклонением критических частот от спокойного уровня более чем на 20%. Таких возмущенных дней зафиксировано 3212, что составляет третью часть всего рассматриваемого ряда данных за период 1957-1983 гг.

На рис.2 приведены линейные тренды ГоБ2 и ИТ для невозмущен-нык условий. Здесь среднегодовые тренды за два (20, 21) солнечных цикла составили: в ГоБ2(00ЬТ) -0,09 МГц, ГоБ2 (12ЬТ) - 0,05 МГц, в ИТ (00ЬТ и 12ЬТ) - 2,0 км. Полученные величины трендов, возможно, завышены из-за неполного ряда данных в 21 цикле. Однако положительный знак трендов, вычислен-нык как по всему ряду даннык за

три цикла СА, так и по данным для невозмущенных условий, сохраняется.

Обсуждение результатов

В работах [7-15] по исследованию долговременных, климатического масштаба, трендов в Б-об-ласти ионосферы показано, что за период 3-4 циклов солнечной активности в средних и низких широтах наблюдается тенденция систематического уменьшения критических частот и высоты Б слоя. В [13] отмечено, что величина и знак трендов существенно зависят от числа анализируемых солнечных циклов и способа исключения из рядов данных, соответствующих возмущенным периодам. Действительно, включая в статистический анализ или исключая из него ионосферные данные Якутска за 19-й солнечный цикл, линейные тренды в ИэР2 и ИТ становятся отрицательными из-за аномально высокой солнечной активности в максимуме 19-го цикла, либо соответственно положительными (рис. 2). В [14] также подтверждается неоднозначность результатов исследований трендов в ионосферных параметрах при использовании разных методик анализа данных. По этим причинам имеет смысл рассматривать тренды только за период последних четырех циклов СА.

Опуская рассмотрение причин и механизмов [712, 15], способных влиять на глобальные изменения в атмосфере, в качестве дополнительной информации приведем факт изменения температуры в приземном слое атмосферы по данным Якутска [16]. Факт интересен тем, что положительный линейный тренд температуры аналогичен трендам Кр и ИТ (рис.3).

Выводы

Из статистического анализа данных ионосферного зондирования получено, что величина и знак трендов в критических частотах и минимальной высоте слоя Б2 ионосферы существенно зависят от числа анализируемых солнечных циклов: по четырем циклам тренды положительные, по пяти - отрицательные в ИэР2 и сильно уменьшаются в ИТ из-за аномально высокой солнечной активности в 19 цикле. Таким образом, сохраняется неоднозначность в определении модуля и знака трендов при анализе небольшого количества циклов СА и необходимы накопление и анализ данных за более длительный срок.

Получено также, что знак трендов не сильно зависит от состояния возмущенности ионосферы, поскольку он для всего ряда данных и данных для невозмущенной ионосферы за три цикла СА не меняется.

Тренд в вариациях критических частот слоя Б2 коррелирует с трендом в вариациях солнечной

Рис 3. Линейный тренд среднегодовых значений температуры в приземном слое атмосферы по данным метеорологической ст. Якутск [16]

активности (~0,938 для 00LT и ~0,948 для 12LT), а тренд минимальной высоты слоя - с трендами в геомагнитной активности (~0,677 для 00LT и ~0,762 для 12LT) и температуре в приземном слое атмосферы. И хотя представленные результаты наблюдений возможно носят локальный (региональный) характер, не исключено, что это связано с вариациями в космической погоде и с общим потеплением климата на Земле.

Литература

1. Смирнов В.Ф., Кобякоеа С.Е. Долгопериодные тренды в электронной концентрации нижней субавро-ральной ионосферы // Наука и образование. - 2002. -№ 4[28]. - С.54-56.

2. Мамрукова Н.С., Мамруков А.П. Каталог ионосферных возмущений по наблюдениям в Якутске (19571969 гг.) / Геофизические явления в полярных областях. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1973. - С.112.

3. Мамрукова Н.С., Мамруков А.П. Каталог ионосферных возмущений по наблюдениям в Якутске (19691973 гг.) // Физика верхней атмосферы высоких широт. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1975. - Вып.3. - С.187.

4. Мамрукова Н.С., Мамруков А.П. Каталог ионосферных возмущений по наблюдениям в Якутске (19741976 гг.) // Связь ОНЧ излучений верхней атмосферы с другими геофизическими явлениями. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1977. - С.143.

5. Мамрукова Н.С., Мамруков А.П. Каталог ионосферных возмущений по наблюдениям в Якутске (19771980 гг.) // Комплексные исследования авроральной и субавроральной ионосферы. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1983. - С.123.

6. Мамрукова Н.С., Мамруков А.П. Каталог ионосферных возмущений по наблюдениям в Якутске (19811983 гг.) // Исследование геофизических явлений в Якутии. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1993. - С.122.

7. Bremer J. Trends in the ionospheric E and F regions over Europe // Ann.Geophys. - 1998. - V.16. - P.986-996.

ШАДРИНА

8. Сергеенко Н.П., Гивишвили Г.В. К проблеме многолетних трендов свойств ионосферных возмущений // Геомагнетизм и аэрономия. - 1997. - Т.37, №2. - С. 109.

9. Givishvili G. V., Leshchenko L.N., Shmeleva O.P. and Ivanidze T.G. Climatic trends of the mid-latitude upper atmosphere and ionosphere //J.Atmos.Terr.Phys. - 1995. -V.57, №8. - P.871.

10. Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Долговременные тренды свойств ионосферы и термосферы средних широт // ДАН РАН. - 1993. - Т.333, №1. -С.86.

11. Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н., Лысенко Е.В. и др. Многолетние тренды некоторых характеристик земной атмосферы. Результаты измерений // Известия АН. Физика атмосферы и океана. - 1996. - Т.32, №3. - С.329.

12. Гивишвили Г.В., Шубин В.Н. Долговременные

вариации содержания атомного кислорода в верхней атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. - 1994. - Т.34, №4. - С.169.

13. ШубинВ.Н., ФельдштейнА.Я. Тренды критических частот слоя F2 по данным станции Слоу за период 1932-1995 гг.// Геомагнетизм и аэрономия. -1998. -Т.38, №6. - С.171.

14. Данилов А.Д. Долгопериодные вариации температуры и состава мезосферы и термосферы // Геомагнетизм и аэрономия. - 1997. - Т.37, №2. -С.1.

15. Данилов А.Д., Михайлов А.В. Долговременные тренды параметров области F2: новый подход // Геомагнетизм и аэрономия. - 1999. - Т.39, №4. -С.75.

16. Прошин Ю.И. Возможен ли прогноз на следующую зиму // Якутия. - 1997. - №47(28585). - С.15.

УДК 551.509.336

Влияние космической погоды на некоторые виды заболеваемости населения

Л.П. Шадрина

Проведено сопоставление статистических данных заболеваемости взрослого населения Мирнинского района с солнечной и геомагнитной активностями за 9 лет 23-го солнечного цикла. Показано, что из 14 видов заболеваний 5 видов для взрослых и 4 вида для детей имеют значимую статистическую связь с геомагнитной и солнечной активностями, а 6 не реагируют на космическую погоду.

Ключевые слова: геомагнитная и солнечная активность, заболеваемость, геомагнитные бури.

Comparison of statistic morbidity data for people and children of Mirny region with solar and geomagnetic activity during 9 years of 23-th solar cycles was fulfilled. It is shown, that from 14 types of morbidity 5 types for people and 4 types for children have statistical reliable correlation with geomagnetic and solar activities but 6 one haven't any respond to cosmic weather.

Key words: geomagnetic and solar activities, morbidity, geomagnetic storms.

Появившийся в последние годы термин «космическая погода» все более и более входит в наш обиход, поскольку теперь уже многочисленные исследования показывают, что магнитное поле Земли оказывает порой не меньшее, а даже большее влияние на здоровье людей и вообще на живые организмы, чем метеорологические факторы и земная погода.

Влияние солнечной активности на возникновение заболеваний установлено ещё в 20-х годах XX века А.Л.Чижевским [1]. С тех пор проводятся исследования, накапливаются научные данные, подтверждающие влияние солнечных и магнитных бурь на здоровье. Во время магнитных бурь вдвое увеличивается количество инфарктов и инсультов, обостряются сердечно-сосудистые забо-

ШАДРИНА Людмила Панкратьевна - к.ф.-м.н., гл. специалист аппарата Президиума АН РС(Я), 33-57-06, lushadr@mail.ru.

левания [2-6]. Имеются сведения, что заболевания печени, почек, некоторые инфекционные, также зависят от протекания магнитных бурь [7,8]. Также во время магнитных бурь у большинства людей изменяется концентрация гормонов в крови, поэтому замедляется реакция на звуковые и световые сигналы [9]. В результате учащаются аварии на дорогах, труднее становится работать тем, от кого требуется повышенное внимание. Поэтому изучение статистических закономерностей возникновения и протекания геомагнитных бурь может быть полезным не только при решении задач их долго- и среднемасштабного прогноза, но в том числе и в плане оценки их влияния на уровень заболеваемости.

Целью данной работы является сопоставление статистических данных заболеваемости детского и взрослого населения Мирнинского района (по данным отделения Госкомстат по Мирнинскому району) с солнечной и геомагнитной активностью.