太陽活動減弱是否意味著地球更暖?

太陽輸出的不同波長光的改變近期導致地球變暖,這與科學家關於太陽週期的計算機模型相矛盾

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太陽控制著地球的氣候,用紫外線到可見光範圍的光線沐浴地球,這些光溫暖地球,並驅動我們所知的作為天氣系統和洋流的熱力引擎。太陽是多變的,在一個大約11年的週期內,其輸出在最大值和最小值之間迴圈,由於對太陽劇烈的核聚變過程瞭解甚少,這導致到達地球的光量增加或減少。現在,新的衛星測量結果顯示,從2004年到2007年——這是一個異常低且持續時間長的太陽活動極小期的下降階段——太陽發出的紫外線比預期的還要少,但透過發出更多的可見光進行了補償。

倫敦帝國學院的大氣物理學家喬安娜·海格領導了這項研究,她表示:“進入低層大氣層的可見光輻射量正在增加,這意味著地表正在變暖。”該研究成果發表在10月7日的《自然》雜誌上。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)“太陽輻射強迫氣候增加了0.1 [瓦特/平方米]。” 這意味著,至少在那三年裡,太陽在持續的氣候變化中發揮了比之前認為的更大的作用。

全球氣候變化——自20世紀初以來,平均氣溫已上升約0.6攝氏度——是由大氣中的溫室氣體引起的。這些氣體,其中最主要的是二氧化碳 (CO2),就像一層毯子,捕獲了本應輻射回太空的太陽熱量。大氣中溫室氣體水平的上升意味著地球平均氣溫的上升,從而導致氣候變化。

但是,從2004年到2007年,太陽可見光輸出的變化,以及地球表面隨之而來的0.1瓦特/平方米的變暖,大致相當於過去25年中太陽對氣候的總體強迫——聯合國政府間氣候變化專門委員會估計為額外的0.12瓦特/平方米。這表明科學家可能高估了太陽在氣候變化中的作用

無論如何,自1750年以來,僅二氧化碳額外吸收的熱量就達到了1.66瓦特/平方米,而其他溫室氣體(如甲烷)進一步加強了這種效應,相比之下,太陽的變化顯得微不足道。換句話說,雖然新的衛星測量結果對太陽輸出的計算機模型提出了質疑,但它並沒有改變人為導致全球變暖的基本物理原理。

儘管如此,這一發現表明,科學家對太陽週期及其對氣候影響的理解還需要更多的工作。“這一結果顛覆了對太陽週期氣候效應的理解,”英國利茲大學的大氣科學家皮爾斯·福斯特解釋說,之前的理解是太陽通常在從最小值到最大值的上升過程中使氣候變暖,而在從最大值到最小值的下降過程中通常使氣候變冷。“但上一個太陽週期的情況似乎恰恰相反。”

此外,紫外線損失超出預期意味著高達地表以上45公里處的平流層臭氧減少,但高於該線的平流層臭氧增多。該團隊寫道,這使得這個太陽週期與之前的兩個太陽週期有所不同,“表明第23個太陽週期的下降階段的行為與之前的太陽週期不同。”

當然,僅僅來自美國宇航局太陽輻射和氣候實驗(SORCE)衛星上的光譜輻照度監測儀測量的三年太陽輻照度測量結果不能應用於除該儀器測量的週期之外的任何其他時期。“我們無法推斷到250年的週期,”海格說。“雖然這種增加與溫室氣體產生的增加相似,但它很可能會隨著11年週期而改變,因此不能用來暗示任何長期強迫。”

事實上,上一個太陽週期的太陽活動極小期是在2009年達到的,並且在過去的幾個月中,太陽活動已經開始增強。這是否會導致太陽可見光輸出的下降——從而導致太陽在本太陽週期上升階段對氣候變暖的貢獻下降,還有待觀察。福斯特指出,太陽“過去幾年被認為具有降溫效應”,但現在看來這種想法可能是錯誤的。“也許太陽畢竟一直在努力使地球變暖。”

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