太阳谱辐照新测定及相应气候试验证实:太阳活动减弱导致近期气侯异常

今年1-2月北半球气候异常，欧洲严寒暴雪，多腦河封冻, 已冻死540人;我国中东部的东北，内蒙和华北地区严寒，韓国和日夲北部也连降暴雪，出现近五十余年未见的极寒。作者（2010）曾指出近年来北半球常出现异常冷冬，北极涛动（AO）和北大西洋涛动（NAO）盛行负指数，拉尼娜现象频现，其成因皆和2005年开始太阳活动的异常減弱有关^[1]；2006- 2010连续5年太阳黑子相对数（W）低于17.0, 是1826年以来的首次出现; 太阳活动減弱会突出表现在紫外辐射的显著減少, 平流层臭氧吸收紫外辐射加热程度的剧降, 从而改变平流层环流且将影响下传圭对流层中下部, 盛行经向环流, 欧亚犬范围出现冷冬^[1]; 最新的太阳光谱测量和相应的气候数值试验进一步证实此论点.

(1). 各谱段太阳辐照在太空的新测定

在太阳辐射和气候试验(SORCE) 卫星上装载的太阳光谱辐照监测仪 (SIM) 自2004年4月开始测量直到2007年11月, 发现随着太阳活动异常減弱, 相隔3.5年的该襾月在太空测量的太阳辐照各谱段出现十分显著的变化, 远超以往的估计: 在W值很低(1.7) 的2007年11月, 其紫外波段(200- 320nm) 辐照通量的減少辐度要比以往估计的大4-6倍^[2]!

(2) 响应紫外辐射減少的最新气候数值试验结杲

   英国Hadley气候研究中心根据太阳活动11年准周期在紫外波段辐照通量显著变化的新资料，利用其”海洋-对流层-平流层-中层大气”气候模式开展数值试验，发现在太阳活动低值年后的冬季，因进入高层平流层和中层大气下部的紫外辐射显著偏少，臭氧与其光化学反映产生的热量偏少，导致热带平流层高层降温，该层次极地- 赤道间温度梯度的減小因地球自转平衡促使该层次副热带纬向平均环流中产生一弱东风距平，它不仅向极区扩展且向下传播增強，使极区渦旋減弱；东风距平的扩展和加強导致平流层下部行星波的变化，其影响一直渗透到对流层中下部，在海平面上显示出高纬气压升高，在中纬度的北大西洋和北太平洋拉域气压降低，形成北极涛动（AO）或北大西洋涛动（NAO）的负指数型环流，导致北极寒流向欧洲及亚洲中高纬扩散，但却伴随着北美东北部偏暖，北美东南部偏冷^[3]。此种气温距平场分布和今年1-2月很相似; 从该气候试验的过程看., 从太旧活动影响开端到异常大气环流出现至少需要一年以上时间, 这也和下述统计结果相配合: 尽管温室效应明显, 但1874- 2007年全球平均气温对其前1-3年的太旧W数皆有十分显著的正相关响应(相关值均达到0.999置信水平)^[1].

(3) 上(紫外辐射-平流层臭氧), 下(副热带少云区海洋混合层吸收太阳热量变化的累积效应)的耦合结果:太阳活动低值期后会频现拉尼娜现象

     Meehl(2009) 将上述太阳活动自上向下影响和副热带少云区海洋混合层吸收太阳热

量变化引起的自下而上的一系列海气相互作用都引入其气候模式中, 计算结果表明在太阳

活动低（高）值年后二年, 热带东太平洋倾向于出现柆尼娜（厄尼诺）现象【1,4】，统计资

料也证实，1952年以来维持半年以上的12次拉尼娜亊件中有8年出现于太阳11年准周期极小年前后5年内【1】。自2005年秋太阳活动开始出现异常減弱，相应地2007年秋开始至今已先后出现3次拉尼娜亊件。美国海洋大气总局（NOAA）现用赤道中东太平洋区（5N—5S,120--170W）连续3个月海面水温平均距平值作为该区海温基准指数(ONI), 如它等于或小于- 0.5C, 则其中心月称为拉尼娜特征月, 若连续出现5个及以上拉尼娜特征月, 则定为拉尼娜时段; 据NOAA提供的ONI资料, 可将1950年以来拉尼娜特征月出现率的多少划分为3时段.

(a)    1950- 1976, 拉尼娜频现期 (出现率: 0.386), 这也是全球气温偏低期.

(b)1977- 2007(8月), 拉尼娜偏少期(出现率:0.166), 却是厄尼诺频现, 全球显著增暖期.

(c)2007(9月) 至今年2月(出现率:0.453), 拉尼娜异常增多, 气候剧变转冷期.

我们如今所处的第3时段应引起我们高度关注, 虽然全球气温仍偏高, 但冬季冷害

频现, 拉尼娜出现率甚至超过气温偏低的1950- 1976时段, 和近期太阳活动异常減弱一样, 可成为全球气温从暖期向冷期发展的重要标志. 拉尼娜对全球气温的降低作用也是明显的，在小冰期和第四纪冰期时，热带中一东太平洋均盛行拉尼娜型诲面水温距平型分布。

综上所述，今年1-2月欧亚严寒的成因绝非如联合国气侯专家组（IPCC）所述是在

全球气候增暖期中出现的气候异常；相反，应是全球气候从增暖期向新寒冷期转折过程中出现的一种冬季气候距平型, 北极涛动负指数环流及拉尼娜出现的主因皆和前期(2005年开始，2006一2010年出现)太阳活动异常減弱有关；应密切关注今后太阳活动的发展趋势,尤其是其第24周主峰年(估计是2013) 的W值.

                        参考文献

[1] 徐群, 气象科学,30(5), 582- 590,2010.

[2] Haigh J.D et al; Nature 467,696一699,2010.

[3] Ineson S et al; Nature Geoscience, doi:10.1038/ngeo 1282,2011.

[4] Meehl G.A et al; J.Climate 22, 3647一3660,2009.