Зимой солнечные вспышки сильнее влияют на погоду, показал анализ за 67 лет

Ученые знают, что влияние 11-летних циклов солнечной активности на земной климат невелико. Даже в годы максимума наша звезда усиливает радиацию менее чем на десятую долю процента, что приводит к изменениям глобальной температуры в сотые доли градуса.

Куда более мощные удары по погоде наносят отдельные вспышки на Солнце, выяснил профессор Нью-Гэмпширского университета Йоахим Редер. Это открытие стало результатом анализа данных за 67 лет, опубликованного в Geophysical Research Letters.

Даже в пике активности яркость Солнца почти не меняется, поэтому климатические модели в основном ее игнорируют. Ранее выдвигались гипотезы о том, что космические лучи способствуют образованию облаков или что ультрафиолетовое излучение Солнца меняет ветры, но ни одна из них не подтвердилась.

Зато солнечные вспышки, судя по всему, обрушиваются на атмосферную циркуляцию с неожиданной силой — по крайней мере, в региональном масштабе. Это исследование показывает, что именно короткие бури, а не медленный 11-летний цикл, могут резко встряхивать погоду на поверхности нашей планеты.

Физик скрупулезно изучил записи с 1950 по 2017 год. Он сопоставил часовой индекс геомагнитных бурь Dst с картами реанализа ERA5 для погоды над Северной Америкой. Каждый раз, когда Dst резко падал, фиксировались аномалии приземной температуры, давления, ветра, осадков и солнечной радиации. Данные сортировались по силе бури и по сезонам, что позволило построить статистические карты воздействия.

Результатом стал детальный портрет связи между Солнцем и погодой. Когда наступают сильные бури, на картах проявляются характерные аномалии. Зимой, например, мощная буря часто совпадает с полосой необычно низких температур на части территории США (при потеплении на юге), а летом картина может быть обратной. Эти колебания нарастают, а затем затухают в течение нескольких дней.

Самое важное: такие импульсы от бурь могут перекрывать обычную изменчивость изо дня в день.

В зависимости от сезона и региона

Эффекты зависят от сезона и региона. Самые сильные погодные удары приходятся на зиму. Причиной может быть стратосферный полярный вихрь — гигантская высокоширотная циркуляция, образующаяся в холодные месяцы. Геомагнитная буря переносит энергию в верхние слои атмосферы, изменяя полярный вихрь, и эта рябь, похоже, передается вниз. Эти нарушения струйного течения порождают внезапные скачки температуры, давления и ветра.

Интересно, что привычные подозреваемые здесь ни при чем. Данные «исключают выпадение энергичных частиц как причину», подчеркивает автор. Космические лучи или высокоэнергичные частицы, попадающие в атмосферу, не объясняют погодных колебаний. Вместо этого доказательства указывают на связь между магнитосферой и атмосферой «сверху». Как сказано в статье, выявленные закономерности «указывают на нисходящий механизм — например, связь через полярный вихрь».

Что дальше

Пока что работа охватывает только Северную Америку (где доступны детальные данные) и один статистический подход. Она еще не может точно описать физику явления или сказать, что каждый континент переживает такие же изменения. В будущем анализ планируется расширить на весь мир и протестировать большее число бурь.

А пока практический вывод ясен: космическая погода может иметь для нас значение в реальном времени. Синоптики могли бы включать предупреждения о геомагнитных возмущениях в прогнозы. Например, оповещение о сильной буре может предупреждать о предстоящих необычно сильных холодных фронтах или сменах ветра. Не исключено, что потребуется также коррекция климатических моделей.

«Геомагнитные бури оказывают глубокое влияние на земную погоду — на температуру, давление, ветер, осадки и солнечную радиацию», — резюмирует Редер.