太阳活动减弱是否意味着地球更暖?

太阳输出的不同波长光的改变近期导致地球变暖,这与科学家关于太阳周期的计算机模型相矛盾

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太阳控制着地球的气候,用紫外线到可见光范围的光线沐浴地球,这些光温暖地球,并驱动我们所知的作为天气系统和洋流的热力引擎。太阳是多变的,在一个大约11年的周期内,其输出在最大值和最小值之间循环,由于对太阳剧烈的核聚变过程了解甚少,这导致到达地球的光量增加或减少。现在,新的卫星测量结果显示,从2004年到2007年——这是一个异常低且持续时间长的太阳活动极小期的下降阶段——太阳发出的紫外线比预期的还要少,但通过发出更多的可见光进行了补偿。

伦敦帝国学院的大气物理学家乔安娜·海格领导了这项研究,她表示:“进入低层大气层的可见光辐射量正在增加,这意味着地表正在变暖。”该研究成果发表在10月7日的《自然》杂志上。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)“太阳辐射强迫气候增加了0.1 [瓦特/平方米]。” 这意味着,至少在那三年里,太阳在持续的气候变化中发挥了比之前认为的更大的作用。

全球气候变化——自20世纪初以来,平均气温已上升约0.6摄氏度——是由大气中的温室气体引起的。这些气体,其中最主要的是二氧化碳 (CO2),就像一层毯子,捕获了本应辐射回太空的太阳热量。大气中温室气体水平的上升意味着地球平均气温的上升,从而导致气候变化。

但是,从2004年到2007年,太阳可见光输出的变化,以及地球表面随之而来的0.1瓦特/平方米的变暖,大致相当于过去25年中太阳对气候的总体强迫——联合国政府间气候变化专门委员会估计为额外的0.12瓦特/平方米。这表明科学家可能高估了太阳在气候变化中的作用

无论如何,自1750年以来,仅二氧化碳额外吸收的热量就达到了1.66瓦特/平方米,而其他温室气体(如甲烷)进一步加强了这种效应,相比之下,太阳的变化显得微不足道。换句话说,虽然新的卫星测量结果对太阳输出的计算机模型提出了质疑,但它并没有改变人为导致全球变暖的基本物理原理。

尽管如此,这一发现表明,科学家对太阳周期及其对气候影响的理解还需要更多的工作。“这一结果颠覆了对太阳周期气候效应的理解,”英国利兹大学的大气科学家皮尔斯·福斯特解释说,之前的理解是太阳通常在从最小值到最大值的上升过程中使气候变暖,而在从最大值到最小值的下降过程中通常使气候变冷。“但上一个太阳周期的情况似乎恰恰相反。”

此外,紫外线损失超出预期意味着高达地表以上45公里处的平流层臭氧减少,但高于该线的平流层臭氧增多。该团队写道,这使得这个太阳周期与之前的两个太阳周期有所不同,“表明第23个太阳周期的下降阶段的行为与之前的太阳周期不同。”

当然,仅仅来自美国宇航局太阳辐射和气候实验(SORCE)卫星上的光谱辐照度监测仪测量的三年太阳辐照度测量结果不能应用于除该仪器测量的周期之外的任何其他时期。“我们无法推断到250年的周期,”海格说。“虽然这种增加与温室气体产生的增加相似,但它很可能会随着11年周期而改变,因此不能用来暗示任何长期强迫。”

事实上,上一个太阳周期的太阳活动极小期是在2009年达到的,并且在过去的几个月中,太阳活动已经开始增强。这是否会导致太阳可见光输出的下降——从而导致太阳在本太阳周期上升阶段对气候变暖的贡献下降,还有待观察。福斯特指出,太阳“过去几年被认为具有降温效应”,但现在看来这种想法可能是错误的。“也许太阳毕竟一直在努力使地球变暖。”

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