气候变化的原因

第五章气候变化的原因

§1.5 控制气候变化的外部因子

一、太阳活动与气候变化

1、太阳活动

（1）太阳黑子

太阳是一颗炽热的恒星，内部温度高达1500万k，表层温度高达6600k。太阳也有着各种各样的活动，最为人类所熟知的活动就是太阳黑子。太阳黑子是太阳光球上的暗黑斑点。当太阳光球表面温度为6050k时，太阳中部温度约为4240k，因温度较低，故看起来时太阳表面上的一个黑点。太阳黑子的变化有11年的准周期，它是代表太阳活动强弱的最主要的现象。人们常利用太阳黑子的多少、周期长度等指标，来研究太阳活动与地球全球变化之间的关系。（2）太阳活动还有其它一些现象，如光斑、谱斑、耀斑、日珥、射电辐射等。这些现象一般研究较少。

（3）太阳活动与气候变化

①11年周期（短期影响）

前面介绍太阳活动时提到，太阳活动有准11年的周期，但世纪这个周期并不是固定不变的，其变化最小可小于8年，最长也可达16年。也就是太阳活动周期为8－16年，这一重要周期，在地球气候变化中到目前为止没有发现明显的和可靠稳定的对应变化周期。也就是说地球气候变化没有11年周期现象。

关于太阳11年周期活动对气候的影响，有多少支持就有多少人反对。关于这一问题的研究已经进行了许多年，到目前为止也没有一个定论。值得注意的是最近一些年，人们不在直接利用太阳黑子数等来研究太阳活动与气候变化的关系，而是定义了一个新的量：叫作太阳活动周期长度（SCL）。利用这样一个物理量，兰高所冯松研究了近2500年来SCL与气温的关系，发现SCL与气温之间有很好的相关关系，但这一关系却无法给出其机制解释。

②长期变化的影响

有大量研究表明，太阳活动强弱有较长时期的变化。如1894年蒙德尔发现1645－1715年间，太阳活动非常弱。后来这一时期被称为蒙德尔极冰期。这样的极冰期和极大期还有很多，一般认为极冰期对应气候相对冷期（小冰期），极大期对应暖期。③

③太阳常数（现代气候模式中取为常数，古气候模式中应有一些变化）

1837年，普依列特指出到达大气上界的太阳辐射是一个常数。许多科学家同意这一观点。直到现在，人们基本认为这个数字是变化的，但变化很小，在允许的误差范围内可以认为是一个常数。现在还有许多太空计划将这一问题列为主要的观测项目。现在观测计算认为太阳常数的变化在1％左右。有研究表明，太阳常数增加2％，地面气温可上升3ºC，减少2％，气温可下降4.3ºC。太阳常数的微笑变化，可引起剧烈的气候变化。

二、地球轨道变化（米兰科维奇理论）

1、地球公转特征

地球绕太阳公转，其轨道是不断变化的。造成这种变化的原因有三个：偏心率、地轴摆动和黄赤交角的变化。

①偏心率：地球公转轨道是椭圆形的，但这个椭圆形并不是一成不变的，而是不断地由几乎正圆变动到较明显的椭圆，再逐渐变回到正圆。这一变化的周期约为9－10万年。它会造成地球在某个季节最靠近太阳。

②地轴摆动

地球自转的地轴存在摆动，这一摆动的周期约为2.1万年。它会造成靠近太阳的季节发

生变动。如1万年前，近日点出现在北半球夏季，而现在则出现在冬季。

③黄赤交角

地球自转轴相对于地球轨道平面的偏角，大约有4万年的周期，这会造成太阳辐射在冬夏季以及南北半球输送量有差异。

2、米氏理论

20世纪初，科学家在研究60万年来欧洲阿尔卑斯山地区气候变化时，发现存在4次冰期和3次间冰期。为了解释这种现象，南斯拉夫的米兰科维奇穷20年的时间，计算了由于地球轨道3个参数变化可能引起的太阳辐射变化。从而解释了近60万年来的4次冰期过程。这一理论卑奉为天文气候学的典范。

三、火山

四、人类活动

五、其它宇宙因素等

§5.1 影响气候变化的外部因素

一、太阳辐射变化

太阳辐射变化的时间尺度可能在100－109年范围内，可以说是非常广的，其对地球气候的影响意义深远。但是由于资料的缺少，人们对太阳变化与地球冷暖的关系的了解较多的只是近5000年来的情况，可以分为三种尺度：

1、根据C14的变化推测出太阳活动的强弱时期，与气候偏暖、偏冷时期对应分析，发现在

太阳活动增强时气候偏暖；太阳活动减弱时，气候偏冷。

2、太阳活动的准周期现象。如80－90年周期，22－23年周期，5－6年周期，这些周期在

气候变化中均有不同程度的反映

3、太阳自转：一些研究表明太阳27.5天周期转动而导致的太阳扇形磁场变化，对地球高层

大气环流有影响。

二、地球轨道三要素

三要素：偏心率、黄赤交角和岁差。米氏理论，用于解释第四纪冰期，间冰期的气候变化。

三、地壳运动

1、大陆漂移学说：根据大陆漂移学说，大约在两亿年后，地球上现有的大陆彼此是连在一

起的，组成一个古大陆，称为冈瓦纳大陆，后来冈瓦纳大陆破裂成几块，分别漂移，最终形成现在的大路分布格局，在这一过程中，毫无疑问会对地球气候造成重大影响。2、造山运动：造山运动对全会的影响可以是区域的，也可以是全球性的。如高原的隆起对

高压地区以及其周边地区，甚至对整个地球气候都产生了重大影响。如范广洲——高压隆升对西北高寒区形成的作用。

3、火山爆发

四、人类活动

人类活动对气候的影响主要表现于两个方面：

1、改变大气成分

化石燃料的燃烧→CO2浓度变化→气候变化

2、改变地表特征

（1）现状

①早在数千年前，人类为了垦荒种地、放牧等，大量砍伐森林，特别在非洲撒哈拉地

区、亚洲中东的阿拉伯地区、我国黄河上游地区等，使这些地区植被覆盖率下降，地表状况恶化，气候变化，以至成为沙漠或半沙漠地区。

②近代这种现象也非常严重。如30年代美国大平原地区的不合理开垦和耕种，使这

里遭受严重的沙尘暴灾害气候变干。再如50年代－60年代，苏联在哈萨克、西伯