工業(yè)革命以來(lái),地球氣候正經(jīng)歷非常劇烈的全球性變化。全球氣候變化的影響因子越來(lái)越受到科學(xué)團(tuán)體、普通民眾、以及政策決策者的重視。目前的主流觀點(diǎn)認(rèn)為:人為因素是導(dǎo)致了近百年的氣候變化的“罪魁禍?zhǔn)住?。比如說(shuō):IPCC估算人為因素產(chǎn)生的輻射強(qiáng)迫為1.6 W/m2,是自然因素的10倍多。然而,自然因素的影響果真不大么?對(duì)此,學(xué)術(shù)界的質(zhì)疑也從未間斷。大量的研究證實(shí)太陽(yáng)活動(dòng)能顯著影響地球上的天氣和氣候,其時(shí)間尺度可以是幾個(gè)小時(shí)、幾天、幾十年、一個(gè)世紀(jì),乃至更長(zhǎng)。
太陽(yáng)輻射是地球系統(tǒng)的主要能量來(lái)源,通常包括兩種主要的類型:太陽(yáng)光子和太陽(yáng)風(fēng)。一般來(lái)說(shuō),太陽(yáng)風(fēng)能流比太陽(yáng)光子輻射低4-5個(gè)量級(jí),因此絕大多數(shù)的研究都將關(guān)注點(diǎn)放在了太陽(yáng)光子輻射上。實(shí)際上,太陽(yáng)光子輻射在一個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周內(nèi)的變化幅度僅為0.1%,而太陽(yáng)風(fēng)能流的變化幅度則大得多,甚至超過(guò)100%。這樣,二者的絕對(duì)變化在一定程度上是可比的。
熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶、亞熱帶地區(qū)海面上的氣旋性環(huán)流,是地球物理環(huán)境中最具破壞性的天氣系統(tǒng)之一。強(qiáng)烈的熱帶氣旋,不但形成狂風(fēng)、巨浪,而且往往伴隨發(fā)生暴雨、風(fēng)暴潮,造成嚴(yán)重的災(zāi)害。與此同時(shí),熱帶氣旋亦是維持全球熱量和動(dòng)量平衡分布的一個(gè)重要機(jī)制,因而受到大氣和海洋學(xué)家們的高度重視。
空間天氣室王赤研究員的團(tuán)隊(duì)與南京信息工程大學(xué)王會(huì)軍院士的團(tuán)隊(duì)以熱帶氣旋活動(dòng)為切入點(diǎn),開展深入的學(xué)科交叉研究,著重考察太陽(yáng)風(fēng)能流與全球變化的影響。他們?cè)敿?xì)分析了1963-2012年期間的6238個(gè)全球熱帶氣旋活動(dòng),發(fā)現(xiàn):1)與近百年全球溫度的持續(xù)升高顯著不同的是,全球熱帶氣旋活動(dòng)的年度累積總能量在1994年之前持續(xù)升高,隨后又開始下降;2)與傳統(tǒng)的氣候?qū)W考察因子,如太陽(yáng)黑子數(shù)、太陽(yáng)總輻照、太陽(yáng)10.7cm輻射、熱帶海平面溫度以及南方濤動(dòng)指數(shù)等相比,太陽(yáng)風(fēng)能流與全球熱帶氣旋活動(dòng)的相關(guān)性最好;3)劇烈地磁活動(dòng)期間的熱帶氣旋強(qiáng)度更大。為解釋這一系列觀測(cè)現(xiàn)象,他們首次提出了一種太陽(yáng)風(fēng)能流調(diào)制熱帶氣旋活動(dòng)的可能機(jī)制,并在關(guān)鍵機(jī)制鏈上都找到一些觀測(cè)證據(jù)。
該項(xiàng)研究為理解全球氣候變化的自然驅(qū)動(dòng)提供了一個(gè)新的線索。未來(lái)更為精確的氣候?qū)W以及氣候物理模式研究中應(yīng)該考慮太陽(yáng)風(fēng)能流的貢獻(xiàn)。該項(xiàng)工作發(fā)表在《大氣和日地物理學(xué)報(bào)》(《Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics》)上。
此外,該聯(lián)合團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)風(fēng)能流對(duì)厄爾尼諾與南方濤動(dòng)(ENSO)年代際的影響,該工作也發(fā)表在《Atmospheric and Oceanic Science Letters》上。
文章列表及連接:
1. Li H., Wang C., He S. P., Wang H. J., Tu C., Xu J. Y., Li F., Guo X. C. (2018). Plausible modulation of solar wind energy flux input on global tropical cyclone activity. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2018.01.018.
2. He S.-P., Wang H.-J., Gao Y.-Q., Li F., Li H., Wang C. (2018). Influence of solar wind energy flux on the interannual variability of ENSO in the subsequent year. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 1–8. https://doi.org/10.1080/16742834.2018.1436367
圖1:太陽(yáng)黑子、太陽(yáng)總輻射、太陽(yáng)F10.7輻射、熱帶海溫、南方濤動(dòng)指數(shù)以及太陽(yáng)風(fēng)能流與熱帶氣旋活動(dòng)的關(guān)系
圖2:太陽(yáng)風(fēng)能流調(diào)制熱帶氣旋活動(dòng)的可能機(jī)制