//中国科学院大气物理所研究员中国科学院院士李崇银:
太阳活动的重要现象是所谓太阳黑子,它有极明显的11年周期变化。目前研究表明,太阳黑子数与地球上天气气候变化之间确实存在着一定关系。例如,太阳黑子的全影和半影比率(Rs)与北半球地面气温异常在长时间的变化趋势上有正相关变化,Rs值大时,则北半球气温偏高。
太阳活动不仅与大范围的气候状况有关,还与一些局部地区的天气气候现象有一定关系。例如,英国大气闪电次数与太阳黑子数之间也有正相关关系,在太阳黑子多的年份,英国大气闪电也多;反之亦然。
太阳黑子周期影响天气气候变化的几种可能途径
尽管尚未形成完整的理论,但根据多年来的观测和分析研究,可以将太阳活动对天气气候变化的影响归纳成三种可能途径:
太阳活动→地球大气电离程度→大气经圈环流→天气气候变化
一些观测研究已表明,在太阳黑子的高峰期,地球大气的电离程度比较强,尤其是在高纬度地区。这样,在电磁场的作用下,高纬度大气电离化的增强将导致高纬地区大气直接经圈环流的加强,经圈环流的加强使空气的南北交换加强,大气活动中心会明显增强,全球的降水量可能增多。
太阳活动所引起的大气电离程度的变化还必然引起高层大气中离子含量的改变,高离子含量的空气被带到对流层,从而还可能改变凝结核的数量,最后可能影响到云和降水过程。
太阳活动→紫外辐射→臭氧层→平流层热状况→天气气候
卫星观测表明,平流层上层的臭氧混合比与太阳辐射加热有明显的正相关关系,太阳辐射加热强,在2百帕高度处的臭氧混合比就高。这样,太阳活动(太阳黑子多)所引起的辐射量(尤其是紫外辐射)的增加将使得平流层的臭氧量及其分布发生变化,从而引起平流层热状况的变化。平流层热状况的变化必将引起平流层温度场的变化,平流层大气环流亦将发生变化,进而通过行星波的异常影响对流层大气环流的改变,最终引起天气气候的变化。因为行星波可以通过对流层顶而垂直传播。
太阳活动→地球磁场→地球自转速度→大气和海洋环流→天气气候
太阳活动引起地球磁场的变化,磁场的变化将引起地壳内部磁流体(溶浆)运动的改变。因为地球外核是以铁镍为主要成分的熔融态合金,其黏滞度近似于水,也可视为磁流体。地球磁场的变化将引起地球外核流动的改变,而外核流动的改变通过核幔耦合作用,包括电磁耦合、黏性耦合、热力耦合和地形耦合等过程,又将对地幔产生影响,然后又引起地球自转(日长)的变化。地球自转速度(日长)的变化,通过地球与大气和海洋的角动量交换将引起大气环流和海洋环流的变化,最终影响天气气候。