МУЛЬТИДЕКАДНЫЕ ВАРИАЦИИ В СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ, ГЕОМАГНИТНОМ ПОЛЕ, СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ И КЛИМАТ ЗЕМЛИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Мы провели вейвлет- и корреляционный анализ в диапазоне периодов 20–70 лет следующих инструментальных рядов данных: количество солнечных пятен SN в 1700–2020 гг., с одной стороны, и средняя глобальная температура и скорость вращения Земли, а также H- и Z компоненты геомагнитного поля, измеренные в магнитных обсерваториях, начиная с конца XIX в., с другой стороны. Получено, что на протяжении последних ~150–170 лет в вейвлет-спектрах SN наблюдается ~40-летняя и 20-летняя вариации. В спектрах всех геофизических данных в это время доминирует 60–70-летняя вариация, кроме того, в разные временные интервалы появляются колебания с периодами от ~20 до ~40 лет. Скорость вращения коррелирует с температурой на уровне 0.8 и оба процесса практически совпадают по фазе. Их основной общий период составляет 69 лет. Выделенные ~60–70-летние вариации в спектрах геомагнитного поля вызваны изменением внутренних источников в жидком ядре Земли. Наши результаты свидетельствуют о том, что влияние солнечной активности не проявляется в ~60–70-летних изменениях компонент магнитного поля, а также в температуре Земли. В то же время солнечная активность, по-видимому, может вносить непосредственный вклад в изменения температуры с периодами ~35 лет; коэффициент корреляции спектров SN и температуры в этом диапазоне периодов составил ≈0.5.

Об авторах

Н. Г Птицына

Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН)

Санкт-Петербург, Россия

И. М Демина

Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН)

Email: dim@izmiran.spb.ru
Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Брагинский С.И. Геомагнитное динамо // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. НЭ. С. 74–90. 1978.
  2. Демина И.М., Баталов П.Б., Королева Т.Ю. Синхронность изменений главного геомагнитного поля и флуктуаций скорости вращения земли // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 53. № 2. С. 260–270. 2013. https://doi.org/10.7868/s0016794013010069
  3. Демина И.М., Фарафонова Ю.Г. Дипольная модель главного магнитного поля Земли в XX веке // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 44. № 4. С. 565–570. 2004.
  4. Обридко В.Н., Наговцын Ю.А. Солнечная активность, цикличность и методы прогноза. СПб: ВВМ. 466 с. 2017.
  5. Птицына Н.Г., Демина И.М. Частотная модуляция как причина возникновения дополнительных ветвей векового цикла Глейсберга в солнечной активности // Геомагнетизм и Аэрономия. Т. 62. № 1. С. 52–66. 2022. DOI: https://doi.org/10.31857/S0016794022600508
  6. Птицына Н.Г., Демина И.М. Солнечный цикл Швабе в 1000–1700 гг.: варианты длины и амплитуды // Геомагнетизм и Аэрономия. Т. 64. № 2. С. 217.
  7. Птицына Н.Г., Демина И.М. 35-летний цикл в солнечной активности в 1000–1900 гг. // Геомагнетизм и Аэрономия. Т. 65. 2025.
  8. Abarca del Rio R., Gambis D., Salstein D., et al: Solar activity and earth rotation variability // Journal of Geodynamics. V. 36. № 3. P. 423–444. 2003. https://doi.org/10.1016/S0264-3707(03)00060-7
  9. Andronova N.G., Schlesinger M.E. Causes of global temperature changes during the 19th and 20th centuries // Geophys Res Lett. V. 27. № 14. P. 2137–2140. 2000. https://doi.org/10.1029/2000GL006109
  10. Buffett B.A. Gravitational oscillations in the length of day // Geophys. Res. Lett. V. 23 № 17. P. 2279–2282. 1996. https://doi.org/10.1029/96GL02083
  11. Barraclough D.R., Carrigan J.G. and Malin S.C.R. Observed geomagnetic field intensity in London since 1820 // Geophys. J. Int. V. 141. № 1. P. 83–99. 2000. https://doi.org/10.1046/j.1365-246X.2000.00062.x
  12. Braginsky S.I. Torsional magnetohydrodynamic vibrations in the Earth’s core and variations in day length // Geomagn. & Aeron. V. 10. P. 1–8. 1970.
  13. Braginsky S.I. Analytical description of the secular variations in the geomagnetic field and the rate of rotation of the Earth // Geomagn. & Aeron. V. 22. P. 88–94. 1982.
  14. Bruckner E. Klimaschwankungen seit 1700 // Geographische Abhandlungen. V. 14. 325 p. 1890.
  15. Currie R.G. Geomagnetic line spectra – 2 to 70 years // Astrophys. Space Sci. V. 21. P. 425–438. 1973.
  16. Daubechies I. Ten lectures on wavelets. Philadelphia. Pennsylvania. USA: Society for industrial and applied mathematics. 369 p. 1992. doi: 10.1137/1.9781611970104
  17. Delworth T.L., Mann M.E. Observed and simulated multidecadal variability in the Northern Hemisphere // Climate Dyn. V. 16. P. 661–676. 2000. https://doi.org/10.1007/s003820000075
  18. Dickey J.O., Marcus S.L., de Viron O. Air temperature and anthropogenic forcing: Insights from the solid Earth // J. Climate. V. 24. P. 569–574. 2011. https://doi.org/10.1175/2010JCLI3500.1
  19. Dumberry M., Mound J. Inner core–mantle gravitational locking and the superrotation of the inner core // Geophys. J. Int. V. 181. № 2. P. 806–817. 2010. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2010.04563.x
  20. Jault D. Electromagnetic and topographic coupling, and LOD variations. // In: Earth’s Core and Lower Mantle. C.A. Jones, A.M. Soward and K. Zhang. (Eds). Taylor & Francis. London. P. 56–76. 2003.
  21. Kilifarska N., Bakhmunov V., Melnuk G. Coupling between Geomagnetic Field and Earth’s Climate System // From the book: Magnetosphere and Solar Winds, Humans and Communication. Essa K.S., Khaled H.M., Chemin Y.-H. (Eds). doi: 10.5772/intechopen.103695. 2022
  22. Lambeck K., Cazenave A. Long Term Variations in the Length of Day and Climatic Change // Geophys. J. Int. V. 46. P. 555–573. 1976. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1976.tb01248.x
  23. Malin S.C.R., Bullard E.C. The direction of the Earth’s magnetic field at London, 1570–1575 // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. V. 299. P. 357–423. 1981.
  24. Mazzarella A., Scafetta N. Evidences for a quasi 60-year North Atlantic Oscillation since 1700 and its meaning for global climate changes // Theor. Appl. Climatol. V. 107. P. 599–609. 2012. https://doi.org/10.1007/s00704-011-0499-4
  25. Morice C.P., Kennedy J.J., Rayner N.A., et al. An updated assessment of near-surface temperature change from 1850: the HadCRUT5 dataset. // Journal of Geophysical Research. V. 126. e2019JD032361. 2021. doi: 10.1029/2019JD032361
  26. Osborn T.J., Jones P.D., Lister D.H., et al. Land surface air temperature variations across the globe updated to 2019: the CRUTEM5 dataset // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. V. 126. e2019JD032352. 2021. doi: 10.1029/2019JD032352
  27. Roberts P.H., Yu Z.J., Russell C.T. On the 60-year signal from the core // Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamics. V. 101. № 1. P. 11–35. 2007. doi: 10.1080/03091920601083820
  28. Schlesinger M.E., Ramankutty N. An oscillation in the global climate system of period 65–70 years // Nature. V. 367(6465). P. 723–726. 1994. https://doi.org/10.1038/367723a0
  29. Song X., Richards P.G. Seismological evidence for differential rotation of the earth’s inner core // Nature. V. 382(6588). P. 221–224. 1996. https://doi.org/10.1038/382221a0
  30. Veretenenko S., Ogurtsov M. Manifestation and possible reasons of 60-year oscillations in solar-atmospheric links // Advances in Space Research. V. 64. № 1. P. 104–116. 2019. https://doi.org/10.1016/j.asr.2019.03.022
  31. Veretenenko S., Ogurtsov M., Obridko V. Long-term variability in occurrence frequencies of magnetic storms with sudden and gradual commencements // J. Atm. Sol. Ter. Phys. V. 205. Article No. 105295. 2020. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2020.105295
  32. Yang Y., Song X. Temporal changes of the inner core from globally distributed repeating earthquakes // J. Geophys. Res.: Solid Earth. V. 125. № 3. e2019JB018652. 2020. https://doi.org/10.1029/2019JB018652
  33. Yang Y., Song X. Multidecadal variation of the earth’s inner-core rotation // Nature Geoscience. V. 16. P. 182–187. 2023. https://doi.org/10.1038/s41561-022-01112-z
  34. Zhang J., Song X., Li Y., Richards P.G., Sun X. and Waldhauser F. Inner core differential motion confirmed by earthquake waveform doublets // Science. V. 309(5739). P. 1357–1360. 2005. doi: 10.1126/science.1113193
  35. Zotov L., Bizouard C., Shum C.K. A possible interrelation between Earth rotation and climatic variability at decadal timescale // Geodesy and Geodynamics. V. 7. P. 216–222. http://dx.doi.org/10.1016/j.geog.2016.05.005.2016

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).