[論文レビュー] Further investigations into the connection between cosmic rays and climate

A. Dragić, Nikola Veselinović+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 30, 2013

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 14被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、宇宙線の変動（具体的にはフォービッシュ低下（FD）と突然上昇（GLE））と日較び温度範囲（DTR）の乖離との関係を調査する。宇宙線および気候データの統計的分析を通じて、予想される位相関係と比例応答を示すが、信頼水準は低く、証拠を強化するにはさらに多くのイベントが必要であることが示唆される。

ABSTRACT

Our previous results on the connection between the Forbush decreases (FD) of cosmic-ray intensity and the deviations from the expected values of the diurnal temperature range (DTR) are briefly revisited. The same type of analysis is then extended to the cases of sudden increases of cosmic-ray intensity (GLE), as well as to the search for lattitude effects in the observed correlations. We find that all the investigated correlations appear to manifest both the expected signs and the plausible phase relations, though each one only at the modest confidence level. Moreover, it appears that there is some proportionality between the magnitude of a cosmic-ray intensity change and a corresponding DTR deviation, both in the case of FD and GLE events. Eventual increase of the confidence levels at which these correlations are established would have to wait for the significant increase of the number of well defined and sufficiently intense recorded departures of cosmic-ray intensity from its stationary mean value. On the other hand, the probability of such an accidental multiple coincidence of independent pieces of evidence is certainly very low.

研究の動機と目的

• フォービッシュ低下（FD）中の宇宙線誘発の日較び温度範囲（DTR）異常に関する先行研究の再表現および拡張。
• 突然の宇宙線強度上昇（GLEイベント）がDTRの乖離と相関するかどうかを調査すること。
• 宇宙線-気候相関の強度や位相に顕著な緯度依存性があるかどうかを探索すること。
• さまざまな宇宙線強度変動イベントにおいて、観測された相関関係の頑健性と有意性を評価すること。
• 複数の独立したデータポイントにおいて、これらの相関関係が偶然に起因する可能性を評価すること。

提案手法

• フォービッシュ低下（FD）とそれらが日較び温度範囲（DTR）の乖離と関連しているという、既に発表済みのデータを再分析した。
• FDイベントと同様に扱うべく、突然の宇宙線強度上昇（GLEイベント）を含めた分析を拡張した。
• 宇宙線強度の変化とDTR異常との間の位相ロックされた関係を検出するために、統計的相関技術を適用した。
• 空間的パターンを検討するため、観測された相関関係における緯度依存効果をテストした。
• 統計的有意性検定を用いて、検出された相関関係の信頼水準を評価した。
• 宇宙線強度変化の大きさとそれに続くDTR乖離との比例関係を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 宇宙線強度のフォービッシュ低下は、日較び温度範囲（DTR）の測定可能な乖離と相関するか？
• RQ2 突然の宇宙線強度上昇（GLEイベント）も、検出可能なDTR異常を引き起こすか？
• RQ3 宇宙線-DTR相関の強度や位相に顕著な緯度差があるか？
• RQ4 宇宙線強度変化の大きさとそれに続くDTR乖離との間には比例関係があるか？
• RQ5 観測された相関関係が、独立したデータポイントにおいて偶然に一致する確率はどの程度か？

主な発見

• フォービッシュ低下（FD）とDTR乖離との相関関係は、期待される符号と妥当な位相関係を示すが、信頼水準はやや低い。
• 突然の宇宙線強度上昇（GLEイベント）に対しても、DTR異常と同様に相関関係が認められ、期待される符号と位相関係を示した。
• FDおよびGLEの両ケースにおいて、宇宙線強度変化の大きさとそれに続くDTR乖離との間で比例関係が観察された。
• 独立した相関信号の複数回の偶然一致の確率は極めて低く、物理的意味の可能性が示唆された。
• 現在の統計的信頼水準は依然として低く、より強い証拠を得るには、明確で強力な宇宙線の逸脱イベントの数を大幅に増やす必要がある。
• 緯度的効果は検討されたが、統計的パワーが不足していたため、明確な結論は得られなかった。