氣候差異主要是地球表面溫差造成的,而地球表面的溫度主要是受太陽輻射帶來的熱量影響而不是受地熱影響。所以造成氣候差異的最基本因素為什麼是太陽輻射而不是地面狀況。
地球上的熱量以及產生大氣運動和洋流等的能量來自太陽輻射。太陽輻射強度隨緯度和季節而變化,在一天內隨日出至日沒的晝長而變化。到達大氣上界的太陽輻射主要是短波輻射,光譜的99%在波長0.15~4.0微米之間。地面和大氣輻射是長波輻射,主要在波長3~120微米之間。大氣中的氧、臭氧、水汽和雲吸收某些波長的太陽輻射,水汽、雲和二氧化碳吸收地面輻射。大氣吸收這些輻射而變暖。大氣輻射朝各個方向,其中有一部分回到地面。輻射平衡使近地面空氣的平均溫度保持在一定水平上。飄浮在大氣中的雲、塵埃和其他微粒吸收反射和散射的太陽輻射。因此,雲量的變化及其分佈、火山爆發後的塵埃、工業汙染的煙塵等物都可能使氣候變化,甚至較長期的變化。另外,太陽活動、日地距離變化和地軸的擺動等也影響太陽輻射的強弱。
目前,對於太陽活動到底怎樣影響了大氣內部的物理機制,科學家瞭解的實在少之又少。大氣中充滿了溫室氣體,而太陽活動則帶來各種電磁輻射和粒子,不同氣體分子和各種太Sunny和粒子在大氣中混合交加,產生各種尚無可確認的複雜反應。不過,目前約娜等人對太陽活動與氣候的關係做出了一些初始性的概括。他們認為,目前有三個機制可以證明太陽活動的影響。
一是“自上而下”的影響。儘管在太陽活動高峰和低峰時期,太陽的亮度並未發生很大的改變,但太陽輻射變化卻很明顯。高峰期時,太陽紫外線輻射加強,被大氣平流層吸收加熱,產生高緯度風。科學家尚不清楚這個機制的成因,但就地區氣候而言,它影響很大。而當太陽活動低潮時,作用則相反,這個影響在歐洲尤其明顯。這一點,中國科學家也有一些相關研究。
二是“自下而上”的影響。太陽活動高峰時期,更多的輻射加熱了赤道地區的海洋,蒸發出更多水汽,在赤道地區產生更多降水。美國裡德大學氣候學家伍林斯(Tim Woollings)表示,尚不能用太陽一個因素來解釋劇烈的氣候變化,其影響力還太弱。但根據德國波斯坦地質科學研究中心科學家馬蒂斯(Katja Matthes)最近發表於《科學》的論文,當太陽因素和其它因素結合在一起的時候,就會產生極大的作用。觀察顯示,太陽活動高峰時期,東南亞地區的颱風會變得更強。
三是地球外的影響。地球持續受到宇宙射線的“攻擊”,太陽活動高峰時期,宇宙射線會發生極大的偏轉;相反,太陽活動低迷時期,宇宙射線偏轉較少。有科學家認為,宇宙射線會導致更多的太空顆粒進入地球,幫助凝聚成更多的雲,令地球溫度降低。為了證實這種影響到底有多大,目前,瑞士日內瓦的歐洲原子能專案正在進行一場“雲實驗”。更多的氣候科學家更願意相信另一種理論,他們認為,宇宙射線可能更多影響雲層的運動。裡德大學大氣物理學家哈里森(Giles Harrison)介紹說,他們發現雲層頂部和底部有充電層。這可能和宇宙射線產生的離子有關。“這些電子可能更容易導致大水滴的形成。”他說,在太陽活動不強的時候,可能導致降雨增多。當然,這些觀點尚處於猜想階段,現有研究尚不足以支援這些觀點。
氣候差異主要是地球表面溫差造成的,而地球表面的溫度主要是受太陽輻射帶來的熱量影響而不是受地熱影響。所以造成氣候差異的最基本因素為什麼是太陽輻射而不是地面狀況。
地球上的熱量以及產生大氣運動和洋流等的能量來自太陽輻射。太陽輻射強度隨緯度和季節而變化,在一天內隨日出至日沒的晝長而變化。到達大氣上界的太陽輻射主要是短波輻射,光譜的99%在波長0.15~4.0微米之間。地面和大氣輻射是長波輻射,主要在波長3~120微米之間。大氣中的氧、臭氧、水汽和雲吸收某些波長的太陽輻射,水汽、雲和二氧化碳吸收地面輻射。大氣吸收這些輻射而變暖。大氣輻射朝各個方向,其中有一部分回到地面。輻射平衡使近地面空氣的平均溫度保持在一定水平上。飄浮在大氣中的雲、塵埃和其他微粒吸收反射和散射的太陽輻射。因此,雲量的變化及其分佈、火山爆發後的塵埃、工業汙染的煙塵等物都可能使氣候變化,甚至較長期的變化。另外,太陽活動、日地距離變化和地軸的擺動等也影響太陽輻射的強弱。
目前,對於太陽活動到底怎樣影響了大氣內部的物理機制,科學家瞭解的實在少之又少。大氣中充滿了溫室氣體,而太陽活動則帶來各種電磁輻射和粒子,不同氣體分子和各種太Sunny和粒子在大氣中混合交加,產生各種尚無可確認的複雜反應。不過,目前約娜等人對太陽活動與氣候的關係做出了一些初始性的概括。他們認為,目前有三個機制可以證明太陽活動的影響。
一是“自上而下”的影響。儘管在太陽活動高峰和低峰時期,太陽的亮度並未發生很大的改變,但太陽輻射變化卻很明顯。高峰期時,太陽紫外線輻射加強,被大氣平流層吸收加熱,產生高緯度風。科學家尚不清楚這個機制的成因,但就地區氣候而言,它影響很大。而當太陽活動低潮時,作用則相反,這個影響在歐洲尤其明顯。這一點,中國科學家也有一些相關研究。
二是“自下而上”的影響。太陽活動高峰時期,更多的輻射加熱了赤道地區的海洋,蒸發出更多水汽,在赤道地區產生更多降水。美國裡德大學氣候學家伍林斯(Tim Woollings)表示,尚不能用太陽一個因素來解釋劇烈的氣候變化,其影響力還太弱。但根據德國波斯坦地質科學研究中心科學家馬蒂斯(Katja Matthes)最近發表於《科學》的論文,當太陽因素和其它因素結合在一起的時候,就會產生極大的作用。觀察顯示,太陽活動高峰時期,東南亞地區的颱風會變得更強。
三是地球外的影響。地球持續受到宇宙射線的“攻擊”,太陽活動高峰時期,宇宙射線會發生極大的偏轉;相反,太陽活動低迷時期,宇宙射線偏轉較少。有科學家認為,宇宙射線會導致更多的太空顆粒進入地球,幫助凝聚成更多的雲,令地球溫度降低。為了證實這種影響到底有多大,目前,瑞士日內瓦的歐洲原子能專案正在進行一場“雲實驗”。更多的氣候科學家更願意相信另一種理論,他們認為,宇宙射線可能更多影響雲層的運動。裡德大學大氣物理學家哈里森(Giles Harrison)介紹說,他們發現雲層頂部和底部有充電層。這可能和宇宙射線產生的離子有關。“這些電子可能更容易導致大水滴的形成。”他說,在太陽活動不強的時候,可能導致降雨增多。當然,這些觀點尚處於猜想階段,現有研究尚不足以支援這些觀點。