气候变化受太阳活动影响吗?

国家空间科学中心副研究员赵新华 中国气象报记者王敬涛

  太阳给地球带来光明和温暖,带来日夜和季节的轮回,左右着地球冷暖的变化,为地球生命提供各种形式的能源。与地球上的风、雨、雷、电等天气现象类似,太阳也存在诸多不同时空尺度的活动现象,如太阳辐射、黑子、光斑、谱斑、耀斑、日冕物质抛射等,太阳活动则是这些现象的总称。那么,地球气候的变化会受到作为空间天气现象的太阳活动影响吗?

  太阳活动与气候变化:一个古老的课题

  早在1801年,一个名叫赫谢耳(Herschel)的欧洲人推测太阳活动可能与地球气候之间存在联系,并得出太阳黑子少时地球上降水量少的结论。这是关于太阳活动对地球气候影响的最早论述。在随后的两百年里,人们找到很多支持证据,表明太阳活动与某些气候要素之间具有良好的相关性。譬如,太阳黑子持续异常减少的蒙德极小期(1645年至1715年)在时间上正好对应于西欧“小冰期”的低谷期、北半球陆地表面温度与太阳活动周期长度之间具有很强相关关系,前者被1976年《科学》杂志所报道,后者则在1991年《科学》杂志上发表。

  以联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC) 气候变化评估报告为代表的主流观点认为,20世纪中叶以来的全球变暖极有可能是由人类活动排放的温室气体造成的。然而,有研究指出,IPCC的气候模型低估了自然因素对气候变化的影响,却夸大了人类活动的贡献。太阳活动是地球气候变化自然驱动力中的一个重要组成部分,研究太阳活动对地球气候变化的影响仍具有十分重要的意义。

  太阳活动与全球气温变化有一定相关性

  在太阳活动中的一个重要现象就是太阳黑子,它有明显的11年周期性变化。目前,有关太阳黑子数与地球上天气、气候变化之间的关系已有一些研究,并表明它们之间确实存在着一定的相关性。

  人类大约在400年前开始对黑子进行观测,对太阳的变化规律有了一些科学认识;现代意义上的对太阳活动的观测始于人造卫星上天之后,距今已有半个世纪的资料积累。在研究中,使用了两组数据,一组是百年时间尺度的,另一组是万年时间尺度的,分析了太阳活动和地球气温变化之间的周期性和相关性。研究结果显示,太阳活动和地球温度的变化具有共同的周期性;同时,太阳活动和温度变化之间具有显著的相关关系。

  分析1880年至2012年间太阳黑子数与全球平均气温变化的周期性,发现两者有4个显著共振周期;用同样的技术方法分析太阳总辐照(太阳辐射经大气层吸收、散射、反射后到达固体地球表面的辐射能量)与全球平均气温的周期性,发现有两个共振周期。可见全球平均气温的变化是受太阳活动调制的。

  万年尺度的数据是由分析树木年轮和南极冰芯中的同位素含量变化间接重构得到的。在分析万年尺度的重构数据时,也发现了类似的规律:太阳黑子数与南极局地气温有4个共同变化周期,并且太阳黑子的变化领先于地球温度的变化,而大气中二氧化碳含量的变化则滞后于温度的变化。

  太阳活动发生在约1.5亿千米之外的太阳大气中,气候变化则发生在地球上,这样的共同周期性是不是巧合?研究发现太阳活动与地球温度之间具有显著相关性。在百年尺度上,11年滑动平均太阳总辐照与地球平均气温的相关系数为0.8至0.9,置信度大于99.9%。如果太阳总辐照和地球气温毫不相干的话,它们之间具备这么高相关性的概率低于千分之一。

  太阳活动对地球气候的影响机制需进一步研究

  目前,国际上广泛提出的太阳活动影响地球气候的理论机制主要有三种:太阳总辐射机制,认为太阳活动引起的到达地球大气上界的总太阳辐射变化,驱动了气候变化;太阳短波辐射变化机制,认为太阳紫外辐射变化能引起地球中高层大气物理、化学性质的变化,并通过行星波作用等将这些变化传递到对流层,进而引起天气、气候变化;空间天气机制,认为太阳活动影响地球空间环境中的各种粒子通量,通过对特定区域云微物理过程的影响,导致云层宏观特征变化,在短时间尺度上引起气象要素变化,长时间尺度上引起全球云量和云寿命变化,导致全球辐射平衡变化,驱动气候变化。

  然而,太阳活动和气候系统都是高度复杂的体系,它们之间的关系也肯定不是简单的线性关系,要寻找这样两个复杂系统之间的内在联系是一件非常困难的事。目前,科学家们仅仅做了一些简单的分析,尚未到定量评估的深度。从科学概念上说,相关不一定有内在联系,即使高相关也可能是由偶然因素引起的。

  太阳活动与全球气候变化的联系,是一项很古老、涉及领域很宽广的交叉学科。其研究结果对于全球变暖研究有一定参考意义,它告诉人们:太阳活动对地球气候变化的影响是有待加深认识并需要充分考虑的一个因素。

  太阳活动除了太阳黑子外,还有太阳风、耀斑、日冕物质抛射、高能粒子等,这些不同的太阳活动对地球气候是否有影响、会如何影响、影响程度有多大?这些还需要空间天气和气象、气候专家进一步合作来回答。

解决 方案

      防雷安全监管检测平台是一套集定期检测与逐日提醒及实时监管为一体的市级综合管理系统平台。软件人性化设计,操作简便;检测记录可批量导入导出,方便批次检测;检测记录可按单位自由选择若干单体检测;即可单独上传单体附后,也可统一上传公共资料,省时省力;实时通过多种颜色区分检测状态,让检测明了;实时了解检测提醒,及时掌握动态,轻松监管;多种监管方式处理、查阅;监管记录、监管日报、月度台账,全面掌控。

      强天气监测预警快报系统,是一套依托历史数据、自动站、雷达、卫星及各种地面传感检测仪器实时传送的数据为底层载体,通过数据抽取、实时转换、资源整合、大数据分析、科学算法,由系统智能触发气象要素,以分秒级的运算速度自动快捷生成,实时、正确、方便的通过互联网+平台及短信等方式快速传播,为减灾、防灾、决策提供第一手资料,从而为避灾起到关键性作用。
      系统特色: 全自动,无须人工,自动生成;模板库,满足个性化需求;高可靠性,免日常维护;短信推送,及时掌握动态;一键获取,简单实用;十大功能,涵盖全年四季; 信息合成,数据、地图、曲线等批量叠加;报表统计,满足管理部门复杂需求;简洁界面,美观大方图片生成,方便保存。
      十大功能:低能见度通报;高温简报;低温快报;冷空气简报;大风快报;台风快报;暴雨快报;雷电快报;强对流快报;雨情通报。
      该系统可以方便的嵌入到APP、网站、微信中,实现多形式表述与快速传播,提高气象服务能力,方便广大不同需求公众用户多渠道、主动、迅速、方便地获取最及时、准确的气象信息。

主要有三部分组成:气象数据库、基于C/S架构的气象数据实时同步系统、基于B/S架构的气象微网。通过建立统一的气象数据库,使原本零散的数据实现统一,方便系统维护,所有数据(包括预报数据、观测数据等)通过数据实时同步系统统一入库。
目前主要功能有:天气监测、预报预警、天气服务等三大模块;
天气监测:实况监测、风力监测、气温监测、降水监测、卫星云图、雷达回波、台风路径。
预报预警:72小时预报、短期天气、七天预报、指数预报、景区天气、预警信号。
天气服务:气象微网、服务说明、帮助等。

根据气象行业数据特点,特别是气象观测数据、预报数据、服务产品、社会经济数据、业务支撑数据等,形成一个标准化的公共气象服务综合数据库,实现了省、市、县三级数据、产品的同步和共享,应用可定制的多种分发传输策略,达到了高效传输、稳定传输、智能传输的目标要求,并具有可扩展性,可解决气象系统常用的数据传输问题。 
主要特色
高效通信,传输效率极高; 
具有安全策略,保证授权传输;
支持多点互传,方便数据分发; 
实现对雷达数据的分析、处理,最终转换成空间数据入库;
可对卫星云图数据处理成图片格式;
量身定制,适合气象数据同步。

县级气象综合业务服务系统以自动化采集与共享的融合数据为基础,以县级气象局各岗位的工作内容为中心,以各岗位工作的实际 IT 需求为指导,充分整合现有业务系统,实现县级气象局全面的数据融合、业务融合,以实现县级气象业务和气象服务的集约化管理。系统在纵向延伸上,实现向上与国家局、省局、市局的数据对接,向下打通与终端受众群体的信息发布渠道;在横向延伸上,实现县级政府各部门横向融合的预警发布平台、防灾减灾指挥平台。

1、观测要素:能够实现调阅所有气象站的逐时天气实况, WEBGIS地图上展示多要素显示或单要素观测数据(要素可选),可显隐站点信息(站号、站名),同时提供列表数据,可进行查询和统计;同时可针对雨量、温度、风力、气压等形成相应的色斑图。
2、雷达资料:显示最新的雷达回波并叠加到Gis地图,可实现对雷达回波图的放大、缩小功能,并且能过滤指定强度雷达回波;可以按时间段查询历史数据,用户还可动画演示雷达图变化过程;达到阈值(可设置)时进行报警,主要以声音形式为主。
3、卫星资料:显示最新的卫星云图并叠加到Gis地图,可实现对卫星云图的放大、缩小功能;可以按时间段查询历史数据,用户还可动画演示雷达图变化过程;

专业气象软件开发与技术服务提供商

QQ在线咨询
咨询热线
0574-87344840
商务合作
18167226573