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[理论研究] 论黑子数与冷源的对应关系:硬性响应

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发表于 2008-11-3 02:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
气候变化是由复杂的因子构成的,所以目前主流认为,太阳黑子数跟全球温度并没有直接联系,比如台湾大学的【全球环境变迁】:

太陽黑子活躍時,太陽輻射增強的部分都屬於極短的波段,如紫外線、X及α射線,因此所增加的能量不多。這些輻射一進入大氣時,立即為高層大氣( 大約一百公里高 )的氣體吸收,實際到達地面的輻射量不大,因此對地表氣候影響甚小。即使,高層大氣結構有了變化,目前也無任何理論可以解釋高層大氣溫度的變化會影響到地表附近的氣候。

太陽輻射如果減少百分之一,地表平均溫度減少1~2℃。最近的衛星觀測資料顯示在過去十幾年之中,從太陽黑子數最少的一年(1985)到最多的年份(1980,1990),太陽輻射約增加1.5wm-2 (相當於總輻射量的0.1%)。依據此一估計,上述的微量輻射變化對地球溫度變化的影響應該小於0.1℃。我們並不知道 Maunder minimum時期太陽輻射量比目前少了多少。它減少的量是否大到足以影響氣候,仍是待解之謎。整體而言,目前並無充份證據證實太陽黑子數與氣候變化的直接關係。




但是,纵观历史统计数据,却发现除了火山爆发的“太阳伞”有效期,黑子低谷期,必然面对该年度冷季巅峰的气温负距最大振幅,对应关系相当好。

本人初步认为,海洋的热容,对太阳辐射引起的全球温度变化有一定的缓冲作用,造成干扰,加上太阳辐射的短期变化,本身受其大小周期的过程变化、火山、人类活动等因素干扰,所以,黑子数跟全球气候平均值比较,短期来说,显得有些证据不足:任何黑子数都可以出现寒潮。

但是,陆地的下垫面物理性质,对太阳辐射变化是敏感的“硬性响应”,所以导致黑子数低谷期气温负距最大振幅必然出现,不存在滞后的说法。

同时由于陆地响应快,所以陆地响应之后,是海温对全球气温变化的缓冲,所以造成全球平均气温数据上的滞后。

冷源对人类生活和物候有重要影响,所以必须搞清楚这个明显的对应关系,才能做好短期气候预报。

以下摘取1915年阿拉斯加加卡特迈火山“太阳伞”效应消减——1991年菲律宾皮纳博图火山爆发之前这个范围进行统计。
北半球陆地月平均气温,取自NCDC,太阳黑子数,取自NASA。

1.15-16太阳周期之间低谷

黑子数最小值出现时段:
1923  8   0.5   1.9
1923  9  13.2   7.8
1923 10  11.6   8.1
1923 11  10.0   9.2
1923 12   2.8   5.3
1924  1   0.5   1.9

北半球冬季陆地月温度距平对应值:
1924  1   -0.5820


2.16-17太阳周期之间低谷

黑子数最小值出现时段:
1933  8   0.2   1.3
1933  9   5.1   5.7
1933 10   3.0   6.0
1933 11   0.6   2.3
1933 12   0.3   1.4
1934  1   3.4   5.3

北半球冬季陆地月温度距平对应值:
1933  1   -0.7265   1933  2   -0.8801   1933  3   -0.5303
1933 12   -0.7294  1934  1   -0.3699


3.17-18太阳周期之间低谷
黑子数最小值出现时段:
1944  2   0.5   1.8
1944  3  11.0  12.1
1944  4   0.3   1.5
1944  5   2.5   6.1
1944  6   5.0   4.0
1944  7   5.0   4.7
1944  8  16.7   9.8
1944  9  14.3   8.5
1944 10  16.9  11.0
1944 11  10.8   6.9
1944 12  28.4  17.4
1945  1  18.5   9.3
1945  2  12.7   7.0

北半球冬季陆地月温度距平对应值:
1945  2   -0.9678
1945 12   -0.8212

4.18-19太阳周期之间低谷
黑子数最小值出现时段:
1953 10   8.2   7.1
1953 11   1.6   3.8
1953 12   2.5   4.1
1954  1   0.2   1.3
1954  2   0.5   1.8
1954  3  10.9  13.7
1954  4   1.8   3.8
1954  5   0.8   2.4
1954  6   0.2   1.3
1954  7   4.8   4.8
1954  8   8.4   6.9
1954  9   1.5   3.0
1954 10   7.0   7.0
1954 11   9.2  13.8
1954 12   7.6   8.8

北半球冬季陆地月温度距平对应值:
1954  1   -0.9501
1955  3   -0.9619

5.19-20太阳周期之间低谷
黑子数最小值出现时段:
1964  4   8.6   6.2
1964  5   9.5   5.3
1964  6   9.1   8.4
1964  7   3.1   4.4
1964  8   9.3  10.2
1964  9   4.7   6.6
1964 10   6.1   6.6
1964 11   7.4   6.6

北半球冬季陆地温度距平对应值:
1964  2   -0.5745   1964  3   -0.6593   1964  4   -0.6027
1965  2   -0.8382


6.20-21太阳周期之间低谷(20太阳周期是小周期)
黑子数最小值出现时段:
1975  1  18.9  10.1
1975  2  11.5  10.7
1975  3  11.5   9.2
1975  4   5.1   7.5
1975  5   9.0  11.1
1975  6  11.4  11.2
1975  7  28.2   7.9
1975  8  39.7  31.3
1975  9  13.9   9.7
1975 10   9.1   7.4
1975 11  19.4  12.7
1975 12   7.8   8.3
1976  1   8.1  10.0
1976  2   4.3   6.1
1976  3  21.9  16.0
1976  4  18.8   8.4
1976  5  12.4   8.9
1976  6  12.2   9.4
1976  7   1.9   3.7
1976  8  16.4   7.0
1976  9  13.5   7.4
1976 10  20.6   9.6
1976 11   5.2   5.9
1976 12  15.3  10.7
1977  1  16.4  10.8
1977  2  23.1  18.4
1977  3   8.7   6.3
1977  4  12.9   9.2
1977  5  18.6  10.2

北半球冬季陆地温度距平对应值:
1974  1   -0.8332  1974  2   -0.9236
1976  3   -0.9305  
1976 10   -1.1864  1976 11   -0.6981  1976 12   -0.4424  1977  1   -0.9502

7.21-22太阳周期之间低谷(人类活动进入高速增长期,并且PDO进入暖期)
黑子数最小值出现时段:
1984  6  46.1  14.4
1984  7  37.4  22.2
1984  8  25.5   9.4
1984  9  15.7  18.7
1984 10  12.0   6.9
1984 11  22.8  13.9
1984 12  18.7   6.2
1985  1  16.5  17.4
1985  2  15.9   6.1
1985  3  17.2  11.1
1985  4  16.2  12.1
1985  5  27.5  13.5
1985  6  24.2  17.7
1985  7  30.7  23.0
1985  8  11.1   8.8
1985  9   3.9   4.3
1985 10  18.6  23.0
1985 11  16.2  15.6
1985 12  17.3  18.9
1986  1   2.5   5.0
1986  2  23.2  19.2
1986  3  15.1  11.5
1986  4  18.5  14.5
1986  5  13.7  10.5
1986  6   1.1   2.8
1986  7  18.1  11.0
1986  8   7.4   4.6
1986  9   3.8   4.8
1986 10  35.5  21.8
1986 11  14.7  12.6
1986 12   6.7   8.3
1987  1  10.4   6.6
1987  2   2.4   3.6
1987  3  14.8   6.2
1987  4  39.3  24.7
1987  5  30.6  13.4
1987  6  17.5  14.1
1987  7  33.0  35.4
1987  8  38.6  11.7
1987  9  33.5  15.3
1987 10  60.5  22.7
1987 11  39.9  17.1
1987 12  27.1   9.8
1988  1  59.0  18.8
1988  2  40.0  18.2

北半球冬季陆地温度距平对应值:
1984 11   -0.5002    1984 12   -1.1330   1985  1    0.0571   1985  2   -0.8675


第23太阳周期,由于1991年菲律宾皮纳博图火山的剧烈爆发,以及人类活动剧烈、PDO和全球气温剧升,陆地温度距平和黑子数的统计上无法对应。但是,依然可以从图中看出全球气温上升过程中,黑子数低谷附近出现气温波谷:
climateind.corr.116.31.155.137.306.8.52.19.gif
climateind.corr.116.31.155.137.306.8.51.39.gif


23-24太阳周期之间的黑子低谷,也就是这两年,于今年年初出现2001年以来未见的陆地气温负距:2008  1   -0.0897

黑子数变化如下:
2005 10   8.5   5.1
2005 11  18.0   8.5
2005 12  41.2  10.0
2006  1  15.4   9.7
2006  2   4.7   5.2
2006  3  10.8   8.5
2006  4  30.2  14.6
2006  5  22.2  12.3
2006  6  13.9   9.7
2006  7  12.2   5.6
2006  8  12.9   6.6
2006  9  14.5   9.1
2006 10  10.4   8.6
2006 11  21.5  12.1
2006 12  13.6  10.9
2007  1  16.9   7.5
2007  2  10.6   7.3
2007  3   4.8   4.8
2007  4   3.7   6.3
2007  5  11.7   6.7
2007  6  12.0  13.0
2007  7  10.0   8.0
2007  8   6.2   4.1
2007  9   2.4   4.2
2007 10   0.9   2.8
2007 11   1.7   3.6
2007 12  10.1  10.6
2008  1   3.4   4.5
2008  2   2.2   3.9
2008  3   9.3  13.2
2008  4   2.9   4.4
2008  5   2.9   4.9
2008  6   3.1   3.9
2008  7   0.5   2.0
2008  8   0.5   1.9

可以看到,目前的极地海冰迅速冻结,并达到近年同期的面积高峰,跟2008年以来的黑子数最低值对应。这是本年度冷季冷源预测的重要依据之一。

熟悉气候的网友也很容易发现,上面1915年以来的黑子低谷年份,也是气象灾害的著名年份。

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发表于 2008-11-3 13:17 | 显示全部楼层
太阳黑子对于地球的影响是一个比较新兴的问题,大家对于这个问题到现在还没有非常权威和统一的看法,只是在不断出现的现象中去总结和用已有的理论知识去加以论证。在这之中发现太阳黑子的变化对于地球上的气候影响有着密不可分联系(见上,LZ已经详细分析了)。那么为什么会对地球的气候环境产生这么明显的影响呢,按照到目前为止研究,大致原理如下:
       其实太阳黑子数目变多时,白斑的数量也对应增加,所以总日照量反而随着太阳黑子数目的增加而增高。但是关键不是在“日照量”,而是在大气中的“成云量”(通俗些说是大气中的通透性变差)。.由于“太阳黑子”数目增加会导致太阳表面磁场扰动量的增大。许多日冕物质喷发,在日磁层中造成大量的“磁云”,磁云中旋转的磁力线可阻挡外太空超新星爆炸所产生的“宇宙射线”进入地球所在之日磁层内部。反之,随著太阳黑子数目减少,太阳表面磁场扰动量以及日磁层中的磁云量也随之减少。于是来自外太空宇宙射线便得以长驱直入,进入我们的磁层、电离层、以及中性大气中。这些带电的宇宙射线是一种相当好的“凝结核”。因此大气中的云很容易就形成了。云除了造成降雨和雪外,同时也反射阳光,使得地面气温下降。
       因此太阳黑子数目最少的那几年,地球上平均温度会下降,发生水涝灾害和雨雪冻害的机会也同时增加。
       说实话,对于上面的理论,我虽然熟悉,但是其中不乏持有一些保留态度,尤其对于“这些带电的宇宙射线是一种相当好的‘凝结核’”这句话,所以大家如有其他见解,请跟贴发表h:23
 楼主| 发表于 2008-11-3 15:24 | 显示全部楼层
原帖由 tom.hp 于 2008-11-3 13:17 发表
太阳黑子对于地球的影响是一个比较新兴的问题,大家对于这个问题到现在还没有非常权威和统一的看法,只是在不断出现的现象中去总结和用已有的理论知识去加以论证。在这之中发现太阳黑子的变化对于地球上的气候影响有 ...

一个论点要成立,必须能经得起任何反证。那么,最好的反证就是这4个月。这4个月的黑子数几乎为0,按这个说法,“宇宙射线凝结核”应该导致云量大幅增加,事实上,我们看到全球降水距平上却是大面积偏少,OLR监测上也未见大面积负距出现。

所以,如果不能找出其他导致这4个月云量不增加反而减少的证据,那么这个说法不成立。
发表于 2008-11-19 19:59 | 显示全部楼层
请问楼主“1923  8   0.5   1.9的”的0.5和1.9分别表示什么?
 楼主| 发表于 2008-11-19 22:55 | 显示全部楼层
原帖由 阿克顿 于 2008-11-19 19:59 发表
请问楼主“1923  8   0.5   1.9的”的0.5和1.9分别表示什么?


1923年8月,黑子月平均水平(SNN)0.5,标准偏差(DEV)1.9

月平均水平应该是平均黑子数,标准偏差貌似是反应振荡频数的,请其他会员指正补充。
发表于 2008-11-20 09:53 | 显示全部楼层

我同意将版的观点

数据可以充分表明太阳黑子的强弱与全球平均气温是正相关的,
只是不知道下一波太阳黑子的上升期是什么时候,难道真是传说中2012年达到高峰吗?
2012年是龙年,我个人对龙年还是比较恐惧的,根据本人的经验以往的龙年都是大灾大难的年份(1976/1988/2000)
这个有点无理由的预测了,望大家见谅
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