2001/03/21

1. КЛИМАТОМ УПРАВЛЯЕТ СОЛНЦЕ Абдусаматов Х.И. abduss@gao.spb.ru SOHO 2001/03/21 SOHO 2001/03/21

2. Долговременные значительные вариации среднегодовых значений потока солнечного излучения, поступающего на Землю, вызванныеизменениями формы орбиты Земли и направления оси её вращения —циклами Миланковича,приводят к Большим ледниковым периодам (продолжительностью около 100000 лет), установленным в течение последних650000 лет, даже если светимость Солнца Lне изменяется. Вследствие значительного изменения среднегодового расстояния между Солнцем и Землей с периодом, равным примерно 100 000 лет, и вызванного этими изменениями соответствующей вариации поступающей на Землю потока солнечного излучения происходят существенные колебания температуры и концентрации углекислого газа в атмосфере. Полное количество энергии потока излучения, поступающего от всего Солнца в единицу времениза пределами земной атмосферы на среднегодовом расстоянии между Солнцем и Землей S= L/4πA2, где L–светимость Солнца—полное количество энергии, излучаемой Солнцем в единицу времени; A –среднегодовое расстояние между Солнцем и Землей.

3. Поэтому значительные квазипериодические колебания температуры и содержания углекислого газа в атмосфере происходили с периодом, равным примерно 100 000 лет. Вариации климата за 420 000 лет (по данным 3-км антарктического керна льда из скважины вблизи станции «Восток») Petit J.R. et al. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica // Nature.–1999.–399.–P. 429–436. Значительные повышения содержания углекислого газа в атмосфере никогда не предшествовали потеплению климата и никогда не были причиной потепления, а, наоборот, всегда следовали за повышением температуры с отставанием в 200 — 800 лет, поскольку их вариация определяется температурой Мирового океана,в котором СО2в 50 раз больше, чем в атмосфере(нагретая жидкость поглощает меньше газов).

4. Незначительные вариации потока солнечного излучения, вызванные движением Солнца по отношению к центру масс Солнечной системы и соответствующими вариациями среднегодового расстояния между Солнцем и Землей, могут привести к кратковременным очень незначительным вариациям климата (даже еслисветимость СолнцаL не изменяется). Земля и другие планеты вращаются вокруг центра масс Солнечной системы.

5. О наличии корреляции между активностью Солнца и климатом впервые сообщал выдающийся английский астроном немецкого происхожденияУильям Гершель (William Herschel) в 1801 г. после обнаруженной им обратной взаимосвязи между ценой на пшеницу и уровнем солнечной активности в течение XVIII и начала XIX веков (до и в период, известный как минимум Дальтона (1790 —1820 гг.)), хотя природу этого явления он не смог объяснить. Позднее было установлено наличие взаимосвязи между чётко определенными периодами значительных вариаций уровня солнечной пятнообразовательной активности в течение всего прошлого тысячелетия и соответствующими глубокими изменениями климата как по фазе, так и по амплитуде [Эдди, 1976]. В каждом из 18-ти глубоких минимумов СА типа маундеровского с двухвековым циклом, установленных в течение последних 7 500 лет, наблюдался период глубокого похолодания, а в периодах высокого максимума — глобальное потепление [Борисенков, 1988]. Физическая природа этих явлений непосредственно связана с соответствующими изменениями светимости Солнца, поскольку двухвековые и 11-летние циклические вариации активности и светимости (TSI) Солнца происходят синхронизировано и взаимно коррелированно как по фазе, так и по амплитуде.

6. Коррелированные циклические вариации активности и светимости (TSI) Солнца позволяют использовать относительно короткие ряды космических прецизионных измерений солнечной постоянной, сопоставляя их с существующими длительными рядами с-ной ак-ти.

7. Следовательно, все 18 периодов значительных вариаций земного климата, установленные в течение последних 7500 лет, были всецело обусловлены соответствующими двухвековыми квазипериодическими изменениями солнечной постоянной. Однако прямое влияние двухвековой вариации солнечной постоянной недостаточно, чтобы объяснить соответствующие изменения температуры от глобальных потеплений и до малых ледниковых периодов. Требуется своего рода усилитель прямого влияния вариации солнечной постоянной на изменения климата. Поэтому глубокие похолодания были вызваны не только прямым воздействием двухвекового минимума солнечной постоянной, но и его вторичными дополнительными влияниями в виде последующих эффектов обратной связи (естественный рост альбедо и снижение концентрации парниковых газов (Н2О, СО2 и др.) в атмосфере). Таким образом, в течение последних 7500 лет двухвековая квазипериодическая вариация светимости Солнца управляла и всецело определяла соответствующий циклический механизм климатических изменений от глобальных потеплений до малых ледниковых периодов и задавала временные масштабы практически всем физическим процессам, происходящим в системе Солнце — Земля.

8. Солнечная постоянная определяется следующим соотношением Циклическое изменение солнечной постоянной выражается соотношением Плавное изменение температуры поверхностного слоя ведет к нарушению баланса между внутренним давлением и гравитацией. Восстановление гидростатического равновесия может быть достигнуто изменением размера Солнца до восстановления температуры поверхности до предшествующего уровня (ΔTeff= 0): ΔR = k·ΔS, где k = R/2S = 255 км/(Вт/м2). Вариации солнечной постоянной являются результатом изменений радиуса Солнца с амплитудой до 250 км в рамках 11-летнего цикла и до 650 км в рамках двухвекового цикла.

9. Положительная корреляция между вариациями радиуса Солнца и солнечной активности как по фазе, так и по амплитуде из анализа прохождений Меркурия по диску Солнца (1631–1973) (Sveshnikov M.L.Astronomy Letters. 2002, 28, 115)

10. Линия, соединяющая сглаженные минимальные значения уровня солнечной постоянной (уровень, относительно которого происходят её 11-летние вариации), представляет собой компоненту её двухвековой вариации.

11. С начала 1990-х годов величины как 11-летней, так и двухвековой компонент солнечной постоянной ускоренно (в настоящее время) уменьшаются. Среднее значение солнечной постоянной в 23-м цикле было на 0,17 Вт/м2 меньше, чем в 22-м цикле. Сглаженное значение солнечной постоянной в минимуме между циклами 23 и 24 (1365,24 ± 0,02 Вт/м2) было на 0,26 Вт/м2 и на 0,33 Вт/м2 меньше, чем в минимумах между циклами 22/23 и 21/22 соответственно. Скорость снижения величины двухвековой компоненты солнечной постоянной в минимуме между циклами 23 и 24 в 2009 году составляла порядка 0,05 Вт/м2 в год. Исходя из этого можно прогнозировать дальнейшее её снижение до 1364,6 ± 0,3 Вт/м2 в минимуме между циклами 24 и 25, до 1363,9 ± 0,3 Вт/м2 в минимуме между циклами 25 и 26, до 1363,5 ± 0,3 Вт/м2 в минимуме между циклами 26 и 27. При этом максимальный сглаженный за 13 месяцев уровень относительного числа пятен может достигать: 65 ± 15 — в 24 цикле, 45 ± 20 —в 25 цикле, 30 ± 20 —в 26 цикле.

13. Продолжительность 11-летнего цикла зависит от фазы двухвекового цикла и последовательно увеличивается от фазы роста к фазам максимума и спада двухвекового цикла. Поэтому время наступления минимума циклов следует ожидать : ориентировочно в 2020,3 ± 0,6 г. — минимум между циклами 24 и 25, 2031,6 ± 0,6 г.— минимум между циклами 25 и 26, 2042,9 ± 0,6 г. —минимум между циклами 26 и 27.

14. Стабильность климатаопределяется балансом поступающей в верхние слои атмосферы солнечной энергии и уходящей с этого уровня энергии от Земли. Однако длительное двухвековое снижение солнечной постоянной, наблюдаемое с начала 1990-х годов, не компенсировалось снижением энергии, излучаемой Землёй, которая практически остаётся на прежнем завышенном уровне в течение 15±6 лет за счёт термической инерции Мирового океана. Такое постепенное израсходование Мировым океаном ранее накопленной солнечной энергии, вследствие нарушения баланса поступающей и уходящей от Земли энергий, по истечении 15±6 лет непременно приведёт к снижению глобальной температуры. Это в свою очередь приведёт к росту альбедо земной поверхности (вследствие увеличения снежных и ледяных покровов и др.), падению в первую очередь концентрации самого важного парникового газа– водяного пара, играющего определяющую роль в парниковом эффекте, а также углекислого газа и др. в атмосфере. В результате постепенно будут снижаться поглощаемая земной поверхностью доля мощности солнечного излучения и влияние парникового эффекта. Воздействие последовательно возрастающей цепочки таких лавинообразных изменений приведет к дополнительному ещё большему снижению глобальной температуры, сопоставимому с влиянием двухвекового снижения солнечной постоянной или даже более.

16. В ближайшее время мы будем наблюдать переходный период нестабильных изменений климата, когда глобальная температура до 2014 года будет колебаться вблизи максимума, достигнутого в 1998 —2005 годах, за ним последует эпоха периода глубокого похолодания —Малого ледникового периода, начало которой можно ожидать ориентировочно в 2014 году. Еще в 2003 —2005 годах я предсказывал наступление глубокого квазидвухвекового минимума как солнечной постоянной, так и солнечной активности ориентировочно в 2042±11 году, а 19-го глубокого минимума глобальной температуры — Малого ледникового периода за последние 7500 лет — ориентировочно в 2055— 2060(±11) годах. Эти мои предсказания с каждым годом всё лучше и лучше подтверждаются.

17. Ход среднегодовой глобальной температуры (по отношению к средней температуре 1961 —1990 годов) и концентрации углекислого газа в 1998 —2008 годах и их ожидаемые изменения в 2009 —2015 годах Направления роста концентрации углекислого газа в атмосфере и изменения глобальной температуры с 1998 года не следуют друг другу.

19. Прогноз естественных изменений климата на ближайшее столетие Температура через полвека может снизиться до отметки так называемого маундеровского минимума, имевшего место во второй половине XVII века.

20. Климат и погода характеризуются распределениями давления, температур, скорости ветра, интенсивностей испарений воды и осадков на поверхности Земли. Эти распределения формируются за счет отражения, переизлучения и поглощения солнечной радиации атмосферой, поверхностью суши и Мирового океана, а также вертикального и горизонтального переноса воздуха, воды, а вместе с ними и тепла. В целом, земная климатическая система слишком сложна, со многими неизвестными драйверами, контролирующими тот или иной процесс, и обратными связями. Неопределенности многих характеристик климатической системы и оцениваемых параметров, получаемых в настоящее время из косвенных данных, которые включаются в рассмотрение, не позволяют нам полагаться только на математические модели.

21. Чувствительность климата к содержанию углекислого газа уменьшается с увеличением концентрации водяного пара Зависимости объемных концентрацийводяного пара и углекислого газа от высоты: Области спектра, где существенно перекрытие полос поглощения водяного пара и углекислого газа. Объемная концентрация водяного пара значительно меняется с высотой, и небольшое изменение средней концентрации водяного пара в атмосфереможетозначатьзаметное изменение егоконцентрации у поверхности.Это приводит к существенному изменению в переносе излучения. Абдусаматов Х.И., Муштуков А.А.

22. Были проведенырасчеты переноса ИК-излученияпри различных содержанияхводяного пара (варьировалась в пределах 7%) и углекислого газа (в пределах от350 до 420 ppm). Облачность предполагалось неизменной. Обнаружено, что чувствительность климата к содержанию углекислого газа в атмосфере уменьшается с увеличением концентрации водяного пара. Abdussamatov H.I., Mushtukov A.A.

23. Нами разрабатывается новая версия проекта «Астрометрия» (Определение спектра вариаций диаметра и формы лимба Солнца и пепельного света Луны) на Российском сегменте МКС. Проект предназначен для высокоточных координатно — фотометрических измерений временных вариаций формы лимба, диаметра и сплюснутости диска Солнца, а также пепельного света Луны. Определение и исследование спектра вариаций диаметра (вне зависимости от амплитуды его вариаций), формы лимба и сплюснутости диска Солнца гелиосейсмологическими методами в зависимости от фазы 11-летнего цикла позволят зондировать его внутреннюю структуру вплоть до ядра и исследовать циклические вариации измеряемых параметров как функцию солнечной активности и солнечной постоянной.

24. Мониторинг пепельного света Луны с помощью комплекса СЛ-200 позволит регистрировать изменения отражательной способности Земли, и, следовательно, вариации количества поглощаемой ею солнечной энергии. Глобальное альбедо Земли (альбедо Бонда) является важнейшей характеристикой, определяющей климат Земли, поскольку солнечная постоянная и альбедо Бонда определяют эффективную температуру Земли. Тенденции изменения величины Альбедо Бонда позволят определить направление грядущих изменений климата. Поэтому космический мониторинг пепельного света Луны представляется приоритетной и важнейшей научно-прикладной задачей для мониторинга климата Земли. При реализации новой версии проекта «Астрометрия» мы сможем получить более точный прогноз продолжитель-ности и глубины грядущего Малого ледникового периода и понять причины циклических изменений, происходящих в недрах Солнца, а также изучить их влияние на Землю и различные аспекты человеческой деятельности.

26. Оптическая система Строимое СЛ-200 солнечноголимбографа СЛ-200 изображение Солнца Диаметр главного зеркала 200 мм;поле зрения 2=35 угл.мин; f'экв = 4800 мм; диаметр изображения Солнца Ø ≈ 45 мм; качество изображения – дифракционное. ЗСВФ навходном зрачке совместно с «луной» практически решает все термические проблемы при наблюдениях Солнца.

27. Монолитный многозонный приёмник изображения на основе ПЗС для КНА СЛ-200 Датчик содержит 16 фоточувстви-тельных зон на основеПЗС со строчно-кадровымпереносом и размером фоточувствительной ячейки 10х10 мкм2 (0,4"x0,4"), расположенных по окружности Ø49 мм, 4 линейных ПЗС приёмника, расположенных на взаимно перпендикулярных радиусах и две центральных зоны ПЗС.Разрешения и размеры пикселей зон: ПЗС-1: 475x362 (10(В)х20(Г) мкм); ПЗС-2: 300x150 (10х20 мкм); ПЗС-3: 475х1 (10х10 мкм). Координаты каждой отдельной ячейки будут определены с погрешностью не более ±0,1 мкм в единой системе координат. Рабочая кольцевая зона 5′ Время сброса заряда пикселов ~1 нс.

29. Планируется получить до 500 кадров/сутки – ПС, до 50000 кадров/сутки - Ø Изображение Солнца на мозаичном фотоприемнике

30. Потепление, установленное практически во всей Солнечной системе, исключает ответственность человека за глобальное потепление на Земле в ХХвеке. Двухвековые циклические вариации поступающей на Землю энергии солнечного излучения являются главной и основной причиной двухвековых климатических изменений. Таким образом, долговременные вариации поступающей на Землю солнечной энергии управляют и всецело определяют соответствующий циклический механизм климатических измененийот глобальных потеплений до малых и больших ледниковых периодов и задают временные масштабы практически всем физическим процессам, происходящим в системе Солнце — Земля.

31. Практически полное отождествление изменений климата с вариациями поступающей на Землю солнечной энергии(принимая во внимание их прямое и вторичные, основанное на эффекте обратной связи, действия) в климатических моделях позволит провести достаточно точную реконструкцию климатических процессов для прошлого и ближайшего будущего. Астрономические факторы гораздо мощнее человеческих возможностей.Изменение климата не находится под контролем человека и оно практически не связано с человеческой деятельностью. Самым разумным способом борьбы с грядущим Малым ледниковым периодом являетсяразработка комплекса специальных мероприятий, направленных наподдержку экономического роста и энергоэффективностивсех производств с целью приспособления человечества к предстоящему периоду двухвекового глубокого похолодания, который продлится ориентировочно до начала XXII века.

32. Некоторые исследователи утверждают, что в похолодании виновато явление Ла-Нинья (в переводе с испанского La Niña — «девочка») в Тихом океане, у берегов Эквадора, Перу и Колумбии. Оно характеризуется аномальным понижением температуры поверхности океана в среднем на 0,5–1 градус. Это «зеркально» отличает феномен от другого широко известного феномена —Эль-Ниньо (El Niño — «мальчик»), который характеризуется аномальным повышением температуры поверхности океана. Оба явления одинаково сложны в прогнозировании и объяснении. Американские физики, изучавшие их, полагают, что они могут быть лишь кратковременными флуктуациями в более длительном природном цикле «супер-Ниньо». Мы считаем, что все эти явления (Эль-Ниньо, Ла-Нинья и «супер-Ниньо») имеют естественную природу и порождены 11-летными и двухвековыми колебаниями интенсивности излучаемой Солнцем энергии. На это указывает наличие между ними корреляции. Международный центр по исследованию феномена Зль-Ниньо

34. Спасибо за внимание!

35. Спасибо за внимание!

36. Прямое влияние относительно малой двухвековой вариации солнечной постоянной (0.2±0.05% ≈ 2.7±0.7 Вт/м2) недостаточно, чтобы объяснить соответствующие циклические двухвековые изменения температуры от глобальных потеплений и до малых ледниковых периодов. Требуется своего рода усилитель прямого влияния вариации солнечной постоянной на наблюдаемые изменения климата. Таким усилителем прямого воздействия соответствующего изменения солнечной постоянной на вариацию климата является его вторичные дополнительные влияния в виде последующих эффектов, обусловленные обратной связью (естественные изменения альбедо земной поверхности и концентрации парниковых газов (прежде всего водяного пара, а также и углекислого газа, метана и др.) в атмосфере).