[圖文]電腦模擬揭露太陽如何對地球氣候產生作用 | 陽光歷史

 

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[圖文]電腦模擬揭露太陽如何對地球氣候產生作用

2014年10月07日 宇宙奧秘-短篇 暫無評論 閱讀 72 次



 

最新一項研究表明,太陽的力量會對地球的氣候產生巨大的影響。最新出版的《科學》雜誌,科學家們對此進行了詳盡的解釋。


最近幾十年裡,科學家們注意到很多氣候現象——海水升溫,熱帶降雨量增加,亞熱帶雲層減少,信風增強——似乎都與太陽的11年活動週期有關。該週期是由於太陽輸出變化而引起太陽黑子衰退和流動。


這種變化相當於每平方米0.2瓦特的功率——太微弱了,不足以解釋像海面溫度升高這樣的現象。因此湧現出很多理論來解釋其中的巨大差異:同溫層的臭氧變化,使無雲的區域陽光增強,甚至宇宙射線也發生變化。但是沒有任何理論本身能夠解釋該現象。


如今,使用電腦模型可以將臭氧化學和當太陽光增強時亞熱帶雲層減少的事實聯繫起來。位於科羅拉多州的國家氣候研究中心的氣候科學家,格納德·米爾,及其同事複製了上個世紀的可觀測的循環氣候現象,例如陽光強度的強弱變化。米爾解釋道,「儘管(陽光變化)對於地球,平均算來是很微小的,但是在某些地方,它的作用可能很強」。他說,同溫層臭氧化學及亞熱帶雲層的變化,會聯合起來互相影響,使太陽的作用力量增強。


如果該模型是正確的話,那麼該機制將是這樣運作的:當太陽達到最大強度時,熱帶同溫層的臭氧能後吸收不斷增強的紫外線陽光的更多熱量,同時其周圍溫度也會上升。反之,也會增加臭氧的產生。(升高的溫度加速氧分子的分解,因此,產生的自由氧離子可以和其他的氧分子結合,形成臭氧。)臭氧繼續升溫,該循環繼續運行,使得全球臭氧量增加2%。但是這種改變也會影響同溫層本身的循環,進而改變大氣最底層,也就是對流層的循環。通過影響風,而影響我們所遇到的天氣。


同時,在太陽光強度增強時,輻射也會增強。這會使雲層相對稀薄地區的海面吸收更多的熱量,加速海水蒸發。從而信風會增加含水量,將更多的海水帶回到熱帶,增加那裡的降雨量。這同時也幫助增強了向上的對流,導致亞熱帶晴空無雲。反之,增強的向下的壓力,也會是亞熱帶的太平洋地區,雲量減少2%。米爾說,「你可以從根本上將整個系統循環起來」。


但這套模型不能準確地複製現實世界的情況。現實中,當太陽光強的時候,東太平洋海水溫度降低大約0.8攝氏度,而該模型只能模擬出0.6攝氏度的降溫。這套模型也不能模擬出地球的變化。米爾說,其他因素也同時在起作用,即使是最好的計算機模型也只能初步地模擬現實氣候的複雜性。


現如今,太陽正處於黑子活動的低潮期,就像「蒙德極小期」在17世紀,產生了小冰期,為歐洲降溫,並且對中國封建王朝的沒落也有影響。並且,在20世紀後半葉,太陽的輻射輸出相對穩定的情況下,地球溫度仍然在升高——去除我們星球本身就是全球變暖的直接熱源因素。


儘管如此,研究開始通過解釋太陽輻射變化對地球產生巨大影響的角度,來解釋其物理機制。那意味著,在下次太陽活動週期中的活躍期,太陽的亮度能夠產生拉尼娜現象——太平洋赤道附近,海水的不正常變冷現象。米爾預測,「該模型將能演示出拉尼娜現象,儘管有些微弱」。


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