ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ КАРТЫ ВЗАИМОСВЯЗИ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОЙ И ОБЫЧНОЙ ПОГОДЫ В ЗАДАЧЕ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА К ВНЕШНИМ ФАКТОРАМ. ЧАСТЬ I – ВЗАИМОСВЯЗЬ ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Зенченко Т.А.^1,2, Мёрзлый А.М.^1,3

¹ Институт космических исследований РАН, Москва, Россия

² Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино, Россия

³ Геофизический центр РАН, Москва, Россия

Хорошо известно, что действие на организм человека и другие биологические объекты оказывают факторы как космической (КП), так и обычной погоды (ОП). К настоящему времени становится ясным, что их влияние является комплексным, как на популяционном уровне [1,2], так и на индивидуальном [3]. В связи с этим возникает вопрос о корректных методах анализа этого комплекса факторов с учетом их взаимозависимости.

Наличие тесной взаимосвязи между основными метеорологическими параметрами, так же как и между гелиогеофизическими показателями является очевидным. Существуют также работы, показывающие наличие связи между двумя этими группами факторов, например, влияние КП на параметры атмосферной циркуляции, среднегодовую температуру воздуха и др. [4,5].

Таким образом, для решения задачи оценки чувствительности организма к комплексу факторов обычной и космической погоды необходимо построение карты взаимных динамических связей внутри этих двух групп факторов и между собой. Построение такой феноменологической картины в общем виде является очень сложной задачей. Первое приближение решения этой задачи можно построить на основе соображений о наиболее значимых особенностях такой динамической карты. Основными методами анализа статистической связи, используемыми в подавляющем большинстве работ, являются кросскорреляционный и спектральный анализ, а также метод наложения эпох. Поэтому наиболее важным моментом является оценка степени ортогональности пространства показателей космической и обычной погоды (при тех временных разрешениях, которые адекватны поставленной задаче). Ранее было показано [3], что наиболее корректным является использование временных рядов психофизиологических и гелиогеофизических показателей, измеряемых раз в сутки.

В данной работе проведен анализ динамической взаимосвязи ежесуточных показателей гелиосферы и индексов геомагнитной активности применительно к задаче оценки индивидуальной метео и магниточувствительности человека.

Временные ряды ежесуточных значений параметров КП были получены со следующих Интернет-сайтов:

http://www.srl.caltech.edu/ACE/ASC/level2/lvl2DATA_SWEPAM.html (параметры СВ за 1998-2008 гг),

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/omniweb/html/polarity/polarity_tab.html (даты

прохода секторных границ ММП), http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/ (Dst (1957-2008) и АЕ (1965-1987)), 

ftp://ftp.gfz-potsdam.de/pub/home/obs/kp-ap/wdc (Ар и Кр, 1965-2008).

Оценка достоверности результатов проводилась непараметрическим критерием Вилкоксона для однородности двух выборок. Все приведенные ниже результаты достоверны на уровне p<10^-4 и выше.

Проведен анализ динамики параметров СВ и ряда индексов ГМА (Ар, Кр, Dst, AE, PC) в моменты прохода секторных границ ММП (СГ ММП). За нулевой день был выбран первый день новой полярности. Получено, что выбранному таким образом дню пересечения секторных границ ММП практически всегда предшествует на сутки повышение плотности и понижение скорости СВ, а также понижение уровня ГМА, что проявляется в характерной динамике всех проанализированных геомагнитных индексов. Непосредственно день прохода характеризуется ростом уровня ГМА (высокой производной), однако обычно он не достигает уровня магнитной бури.

Дни повышения скорости и давления СВ (среднесуточные значения скорости СВ были выше 650 км/с) характеризуются достоверным ростом всех индексов ГМА в нулевой день.

Дни повышенной плотности СВ (n>10 см^-3) были отобраны таким образом, чтобы в списке остался только первый, если повышение наблюдалось в течение нескольких последовательных суток. Получено, что такие дни характеризуются профилем динамики индексов ГМА, очень сходным с профилем прохода СГ ММП, когда максимум индекса ГМА соответствует первым суткам после реперного дня.

В то же время анализ динамики плотности СВ, когда в качестве реперных дней были выбран первый день резкого повышения Кр-индекса (суточный Кр>20), показал, что повышение плотности СВ наблюдается в минус первый (максимум) и нулевой дни. Таким образом, можно сделать вывод, что в некоторых случаях приход ударной волны СВ приводит к повышению уровня ГМА, который проявляется в суточном Кр-индексе только следующих суток.

Знание временных особенностей связи гелиогеофизических индексов является важным, поскольку дни повышения Кр (или Ар) индекса во множестве гелиобиологических работ рассматриваются как дни магнитной бури, в то время как, примерно в половине случаев начало бури соответствует предыдущим суткам. Можно предположить, что этим фактом объясняются некоторые из наблюдений опережающей реакции биологических объектов на геомагнитные бури.

В то же время данной работе не рассматривали показатели солнечной активности, такие как числа Вольфа, число и площадь солнечных пятен, интенсивность радио и рентгеновского излучения, число солнечных вспышек и протонных событий. Индексы пятен и радиоизлучения не рассматривали по причине того, что данные параметры имеют значительно более длинные периоды изменчивости (месяцы и годы), чем анализируемые в задаче (сутки). Поскольку подавляющая часть результатов мониторинга физиологических и психофизиологических показателей была получена в течение 2007-2009 гг (годы минимума СА), в которые практически не наблюдалось солнечных вспышек и протонных событий, можно утверждать, что для построения динамической карты связей параметров космической погоды в период минимума СА данные индексы значимой роли не играют.

Литература

1.  Ожередов В.А., Бреус Т.К., Гурфинкель Ю.И., Ревич Б.А., Митрофанова Т.А.,  Влияние космической и земной погоды на развитие острых кардиологических патологий. // Биофизика, 2009, в печати.

2.  Рапопорт С.И., Бреус Т.К., Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Малиновская Н.К., Геомагнитные пульсации и инфаркты миокарда, Терапевтический архив, 2006, N4, С.56-60

3.  Зенченко Т.А., Мерзлый А.М, Поскотинова Л.В. Методика оценки индивидуальной метео- и магниточувствительности организма человека и ее применение на различных географических широтах. Экология человека, 2009 г, в печати

4.  Besprozvannaya A.S., Ohl G.I., Sazonov B.I., Scherba I.A., Schuka T.I., Troshichev O.A. Influence of short-term changes in solar activity on baric field perturbations in the stratosphere // J. Atmos. Terr. Phys.  1997 V. 59 P. 1233–1241

5.  Egorova L.V., Vovk V.Ya., Troshichev O.A. Influence of variations of the cosmic rays on atmospheric pressure and temperature in the South geomagnetic pole region // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2000 V. 62. P. 955–966.

© Copyright 2008. All rights reserved. Contact to Victor Martynyuk: ubs@science-center.net  tel.: +38 050 6535592