太阳活动异常是重大干旱事件发生的主因

                                杨学祥，杨冬红

2010年是名符其实的“灾难之年”，共有26万人在地震、洪水、台风等自然灾害中丧生，全球直接经济损失超过2220亿美元，创下近40年来的最惨烈纪录[1]。

进入２０１１年以来，中国、法国、波兰、奥地利、德国以及英国等多个欧洲国家遭遇干旱气候，而大洋彼岸的美国却遭遇“冰火两重天”局面，密西西比河下游多州洪灾不断，而中南部多州则严重干旱。今年以来，美国境内发生的龙卷风灾难截至５月２８日已确认致死５２０人，是１９５０年来最具杀伤力一年。近一个多月来，美国多个州遭龙卷风袭击，其频率之高、强度之大及造成的人员伤亡实属罕见[2]。

非洲正经历最严重的干旱灾害。根据联合国的数据，目前在“非洲之角”东非超过1200万人严重营养不良需要救助，其中有280万已经因为饥饿濒临死亡。在索马里，每天有250名儿童死去，平均每6分钟就有一个生命逝去。专家强调，在今后预防此类饥荒灾害时国际社会应当吸取教训，及早响应早期预警[3]。

                   中国重大干旱的历史记录

气候专家张德二指出，重大干旱事件是指连续在3年以上、干旱区域覆盖4个省份以上的干旱事件，其中有代表性的10例 分别出现于宋、元、明、清等不同朝代和不同的冷暖气候背景，它们分别是：989-991年（北宋）；1328-1330年（元）；1483-1485年（明）；1527-1529年（明）；1585-1589年（明）；1638-1643年（明）；1689-1692年（清）；1721-1723年（清）；1784-1786年（清）和1876-1878年（清）[4]。

张德二对中国历史气候记录的研究表明：准周期性是过去1000年间中国东部各区域的干湿气候变化的基本特征。过去1000年间多次出现过大范围的持续时间3年以上的严重干旱事件，其严重程度多为最近50年所未见，因此，在过去1000年的气候变化历程中，最近的50年尚属于气候条件较好的时段，但对未来出现气候突变和重大气候灾异的可能性应予以警惕。

                      太阳活动左右厄尔尼诺

    张德二的观点得到最新科学研究的证实。冰雪、干旱、洪水，人类这些年没少吃气候异常的苦。未来气候会变得风调雨顺，还是更暴戾无常？根据中国科技大学最近刊登在著名学术期刊《自然·地球科学》上的一项热带古海洋气候变化研究结果，现在的气候可能还不算太糟。

    在赤道附近，东西太平洋上空的大气压力会周期性地此消彼长，引起大气流动，形成沃克环流，而这种周期性变化称为“南方涛动”。沃克环流像一只巨大的空调，调节着东西太平洋的冷与暖、干与湿。在它的控制下，东西太平洋经常玩“跷跷板”：东太平洋干旱时西太平洋湿润，反之亦然。当沃克环流发生异常，赤道中、东太平洋海水大范围异常偏暖，就是众所周知的西班牙男孩“厄尔尼诺”来了，反之则是“拉尼娜”。

    根据由鸟粪推算出的古代水文数据，课题组还原出过去两千年南方涛动的变化。科学家发现，南方涛动的变化竟与太阳活动有关。论文第一作者博士生晏宏介绍说，在温度比现在寒冷的小冰期期间（公元1400-1850）厄尔尼诺偏弱，此时太阳活动也处于低谷；在温度与现在差不多的中世纪暖期（公元800-1300），厄尔尼诺偏强，太阳活动也偏强。

    “现代气候数据也证实了我们的结果。”孙立广说，这个结论非常有趣，人们熟知的太阳黑子活动周期约11年，但太阳还有一个更大的活动周期，照射出的阳光能量会随着这个周期变强或变弱。

“从近期的观测结果来看，太阳似乎即将进入一个不太活跃的低谷”，他认为，这说明地球将有可能进入“拉尼娜态”的阶段，这种情况的出现会对中国甚至全球气候产生怎样的影响将是科学界需要进一步研究的问题[5]。

“太阳活动事件极大期”重大干旱事件没有发生

研究发现，潮汐极大期、太阳黑子延长极小期、强震和全球低温有很好的对应关系。1062年潮汐峰值对应太阳黑子的奥特极小期（Oort minimum）（1040-1080）和11世纪气候变冷；1264年潮汐峰值对应太阳黑子的沃尔夫极小期（Wolf minimum）（1280-1350）和13-14世纪冷气候；1425年、1629年两次潮汐峰值对应太阳黑子的斯玻勒极小期 （Sprer Minimum）(1450–1550)、蒙德极小期（Maunder Minimum）（1645-1715）和15-17世纪小冰期时期；1770年的潮汐峰值对应太阳黑子的道尔顿极小期（Dalton Minimum (1790–1820)和18世纪的低温期；1974年的潮汐峰值对应20世纪70年代的气候变冷和2007年以来的太阳黑子极小期。两者7次时间的一一对应表明其相关性和处于同一激发机制[6, 7]。

对比重大干旱事件和太阳黑子极小期可知，10次重大干旱事件发生在太阳黑子延长极小期及其边界的有6次，发生频率较高，值得关注。特别值得注意的是，1638-1643年（明）和1784-1786年（清）两次重大旱灾都发生在太阳黑子极小期之前数年，与目前的情况非常类似。

根据维基百科的太阳黑子资料，表1给出了太阳活动事件大概的期间。

表1  太阳活动事件大概的期间

事件                   冷暖时期             开始       结束

欧特极小期（中世纪温暖时期）       1040       1080

中古极大期（中世纪温暖时期）       1100       1250

沃夫极小期（冷暖转折期    ）          1280       1350

史波勒极小期（小冰期）                 1450       1550

蒙德极小期    （小冰期）                1645       1715

道尔顿极小期（冷暖转折期）          1790       1820

现代极大期    （现代温暖期）         1950       持续中

http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E6%B4%BB%E5%8A%A8

对比可知，在太阳活动事件的中古极大期和现代极大期，中国重大干旱事件没有发生。2007年以来的太阳黑子极小期，意味着最近50年尚属于气候条件较好的时段已经终结，对未来出现气候突变和重大气候灾异的可能性应予以警惕。

重大干旱事件与太阳黑子周期长度有关

汤懋苍等人指出，依据太阳黑子周期长度(SCL)资料，将过去2500年分为"好天时代"(SCL＜11年)和"坏天时代"(SCL＞11年)，发现在"坏天时代"中国旱灾频率显著高于"好天时代"。"好(坏)天世纪"与气候暖(冷)期有好的对应；并提出了太阳活动影响气候的过程链。他们在1470-1975年划出100个“旱年”，其中74个出现在坏天时代，只有26个出现在好天时代，坏天时代的旱年频数比好天时代几乎要多2倍。太阳黑子极小期、冷气候和坏天时代的对应关系见表2[8]。

表2  太阳黑子极小期、冷气候和坏天时代的对应关系

事件     时间        时间      时间       时间      时间     时间（年）

变暖年   960-1000  1150-1250  1360-1480  1520-1600  1720-1790  1880-

好天时代 965-1010  1110-1165  1360-1420  1525-1600  1725-1790  1915-

变冷年  1000-1150  1250-1360  1480-1520  1600-1720  1790-1880 

坏天时代 1010-1110  1165-1360  1420-1525  1600-1725  1790-1915

极小期  1040-1080  1280-1350  1450-1550  1645-1715  1790-1820 

表3  重大干旱和坏天时代的对应关系

事    件     时间         时间           时间          时间          时间        时间（年）

好天时代 965-1010  1110-1165  1360-1420  1525-1600  1725-1790  1915-

重大干旱 989-991                                      1527-1529  1784-1786

                                                                  1585-1589

坏天时代1010-1110  1165-1360  1420-1525  1600-1725  1790-1915

重大干旱                 1328-1330  1483-1485  1638-1643  1876-1878

                                                                 1689-1692

                                                                 1721-1723

10个重大干旱年有5个发生在坏天时代，3个发生在边界，2个发生在好天时代。这表明，重大干旱事件与太阳黑子周期长度有关，周期长度长时（坏天时代）重大干旱事件发生频次是周期长度短时（昊天时代）的2倍半，与100个干旱年的统计结果趋势相同。

                 重大干旱事件与气候变化的关系

10次重大干旱事件分别出现于宋、元、明、清等不同朝代和不同的冷暖气候背景，并不等于冷暖气候对重大干旱事件的影响没有区别。10个重大干旱年发生在变冷年或变暖年的数量各占一半，其中在变暖年发生的重大灾害事件大半集中在边界（10年以内），变冷年发生的重大灾害事件大半集中在内部。因此，气候变冷时期及其边界是重大干旱事件发生的主要时期，这也是重大干旱事件多发生在坏天时代的原因。

表4  重大干旱和气温变化的对应关系

事件          时 间         时间         时间          时间          时间       时间（年）

变暖年   960-1000  1150-1250  1360-1480  1520-1600  1720-1790  1880-

重大干旱 989-991                                    1527-1529  1721-1723

                                                                1585-1589  1784-1786

变冷年  1000-1150  1250-1360  1480-1520  1600-1720  1790-1880 

重大干旱                1328-1330  1483-1485  1638-1643  1876-1878

                                                                1689-1692

好天时代已经结束，坏天时代正在到来。本次太阳活动周期从1997年到2009年，历经13年，按照汤懋苍等人的定义，为严重“坏天时代”，与全球灾害频发相对应。

参考文献

1.       王欣。美媒称2010为自然灾害之年 26万人丧生创40年新高。2010-12-20 10:35 环球网。http://world.huanqiu.com/roll/2010-12/1355613.html

2.       杨学祥。拉尼娜致全球极端气候频发：预见和现实。科学网。2011-5-30 12:34 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=449532

3.       于帅帅。国际观察：非洲之角为何哭泣 被忽视的饥荒预警。来源：中国新闻网 2011年08月16日13:38。http://news.sohu.com/20110816/n316472321.shtml

4.       张德二. 中国历史气候记录揭示的千年干湿变化和重大干旱事件. 科技导报. 2004 No.8 47-49。

5.       许琦敏。太阳活动左右厄尔尼诺。日期：2011-08-18 来源：文汇报。http://wenhui.news365.com.cn/jkw/201108/t20110818_3113690.htm

6.       杨学祥，杨冬红. 行星作用新解：太阳黑子和潮汐周期对比. 2010-10-26 16:33 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=377317

7.       杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934.

8.       汤懋苍,柳艳香,郭维栋.　天时、气候与中国历史(Ⅰ):太阳黑子周长与中国气候.高原气象. 2001 Vol.20 No.4  368-373页.