天氣和氣候變化已是大家熟知的事實(shí)，近年來(lái)更加引起社會(huì)的普遍關(guān)注。近20年的研究表明，天氣氣候的形成和變化，尤其是氣候變化并不僅僅是大氣運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的，它們是氣候系統(tǒng)（包括大氣、海洋、地圈和生物圈等）共同作用的結(jié)果。溫室氣體含量增加所引起的全球增暖尤為世人所關(guān)注，而太陽(yáng)是大氣和海洋運(yùn)動(dòng)的根本能量源，太陽(yáng)活動(dòng)如何影響天氣氣候變化也必然受到關(guān)注。
太陽(yáng)同樣也處于不停的運(yùn)動(dòng)和變化之中，地球上的某些天氣氣候變化又明顯地反映出它們可能與太陽(yáng)活動(dòng)有一定的關(guān)系。但是，太陽(yáng)活動(dòng)通過(guò)什么途徑影響天氣氣候變化？影響的具體物理過(guò)程及其機(jī)制又是什么？直到目前，還沒(méi)有一個(gè)理論能夠很好地說(shuō)明。
天氣氣候變化與太陽(yáng)活動(dòng)的一些相關(guān)現(xiàn)象
太陽(yáng)活動(dòng)的重要現(xiàn)象是所謂太陽(yáng)黑子，它有極明顯的11年周期變化。目前研究表明，太陽(yáng)黑子數(shù)與地球上天氣氣候變化之間確實(shí)存在著一定關(guān)系。例如，太陽(yáng)黑子的全影和半影比率 (Ｒｓ) 與北半球地面氣溫異常在長(zhǎng)時(shí)間的變化趨勢(shì)上有正相關(guān)變化，Ｒｓ值大時(shí)，則北半球氣溫偏高。
太陽(yáng)活動(dòng)不僅與大范圍的氣候狀況有關(guān)，還與一些局部地區(qū)的天氣氣候現(xiàn)象有一定關(guān)系。例如，英國(guó)大氣閃電次數(shù)與太陽(yáng)黑子數(shù)之間也有正相關(guān)關(guān)系，在太陽(yáng)黑子多的年份，英國(guó)大氣閃電也多；反之亦然。
在分析太陽(yáng)活動(dòng)與地球氣候變化之間的關(guān)系時(shí)，人們還發(fā)現(xiàn)對(duì)分析資料的處理也是十分重要的。例如，每年某地區(qū)的地面氣壓同太陽(yáng)輻射通量之間并沒(méi)有明顯的關(guān)系，但如果考慮了平流層的準(zhǔn)兩年振蕩（ＱＢＯ）特征，僅就ＱＢＯ的西風(fēng)位相年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，太陽(yáng)輻射量的變化同南北氣壓差的變化間有正相關(guān)關(guān)系，而同查爾斯頓的氣溫變化有負(fù)相關(guān)關(guān)系。
全球增暖及其影響是大家極為重視的問(wèn)題，溫室氣體排放的增加被認(rèn)為是禍?zhǔn)?。但最近的一些研究表明，地球氣溫的變化同太?yáng)活動(dòng)也有一定的關(guān)系，太陽(yáng)活動(dòng)也可能是全球增暖的一種因素。
影響天氣氣候變化的幾種可能途徑
盡管尚未形成完整的理論，但根據(jù)多年來(lái)的觀測(cè)和分析研究，可以將太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)天氣氣候變化的影響歸納成三種可能途徑：
太陽(yáng)活動(dòng)→地球大氣電離程度→大氣經(jīng)圈環(huán)流→天氣氣候變化
一些觀測(cè)研究已表明，在太陽(yáng)黑子的高峰期， 地球大氣的電離程度比較強(qiáng)，尤其是在高緯度地區(qū)。這樣，在電磁場(chǎng)的作用下， 高緯度大氣電離化的增強(qiáng)將導(dǎo)致高緯地區(qū)大氣直接經(jīng)圈環(huán)流的加強(qiáng)，經(jīng)圈環(huán)流的加強(qiáng)使空氣的南北交換加強(qiáng)，大氣活動(dòng)中心會(huì)明顯增強(qiáng)，全球的降水量可能增多。
太陽(yáng)活動(dòng)所引起的大氣電離程度的變化還必然引起高層大氣中離子含量的改變， 高離子含量的空氣被帶到對(duì)流層， 從而還可能改變凝結(jié)核的數(shù)量， 最后可能影響到云和降水過(guò)程 。
太陽(yáng)活動(dòng)→紫外輻射→臭氧層→平流層熱狀況→天氣氣候
衛(wèi)星觀測(cè)表明，平流層上層的臭氧混合比與太陽(yáng)輻射加熱有明顯的正相關(guān)關(guān)系，太陽(yáng)輻射加熱強(qiáng)，在2百帕高度處的臭氧混合比就高。這樣，太陽(yáng)活動(dòng)（太陽(yáng)黑子多） 所引起的輻射量（尤其是紫外輻射） 的增加將使得平流層的臭氧量及其分布發(fā)生變化，從而引起平流層熱狀況的變化。平流層熱狀況的變化必將引起平流層溫度場(chǎng)的變化，平流層大氣環(huán)流亦將發(fā)生變化，進(jìn)而通過(guò)行星波的異常影響對(duì)流層大氣環(huán)流的改變，最終引起天氣氣候的變化。因?yàn)樾行遣梢酝ㄟ^(guò)對(duì)流層頂而垂直傳播 。
太陽(yáng)活動(dòng)→地球磁場(chǎng)→地球自轉(zhuǎn)速度→大氣和海洋環(huán)流→天氣氣候
太陽(yáng)活動(dòng)引起地球磁場(chǎng)的變化，磁場(chǎng)的變化將引起地殼內(nèi)部磁流體（溶漿）運(yùn)動(dòng)的改變。因?yàn)榈厍蛲夂耸且澡F鎳為主要成分的熔融態(tài)合金，其黏滯度近似于水，也可視為磁流體。地球磁場(chǎng)的變化將引起地球外核流動(dòng)的改變，而外核流動(dòng)的改變通過(guò)核幔耦合作用，包括電磁耦合、黏性耦合、熱力耦合和地形耦合等過(guò)程，又將對(duì)地幔產(chǎn)生影響 ，然后又引起地球自轉(zhuǎn)（日長(zhǎng)） 的變化。地球自轉(zhuǎn)速度（日長(zhǎng)）的變化，通過(guò)地球與大氣和海洋的角動(dòng)量交換將引起大氣環(huán)流和海洋環(huán)流的變化，最終影響天氣氣候。
尚需重點(diǎn)研究解決的問(wèn)題
以上從氣象學(xué)的角度概括了太陽(yáng)活動(dòng)影響地球上天氣氣候的三種主要的可能途徑。但是，如何確定上述途徑的具體物理過(guò)程？以及是否還有其他途徑？這些問(wèn)題都值得深入研究。
在以上三種可能途徑中，尚待研究解決的重點(diǎn)是：
關(guān)于通過(guò)大氣電離程度影響天氣氣候。如果太陽(yáng)活動(dòng)影響電離層的問(wèn)題已經(jīng)基本清楚的話，那么大氣電離程度或者電離層與對(duì)流層大氣經(jīng)圈環(huán)流的關(guān)系尚需研究確定或證實(shí)，其動(dòng)力學(xué)機(jī)制也是尚待研究的重點(diǎn)，這些需要在空間科學(xué)家和氣象學(xué)家的共同努力下解決。
關(guān)于通過(guò)熱輻射影響天氣氣候。研究的一個(gè)重點(diǎn)是明確太陽(yáng)活動(dòng)與平流層臭氧量及平流層環(huán)流的關(guān)系；另一個(gè)重點(diǎn)是平流層環(huán)流的變化如何影響對(duì)流層環(huán)流。
關(guān)于通過(guò)磁場(chǎng)影響天氣氣候。太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球磁場(chǎng)的影響已有相當(dāng)研究，需要進(jìn)一步著重研究的問(wèn)題有兩個(gè)：其一是地磁場(chǎng)影響地殼內(nèi)部磁流體運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)事實(shí)和機(jī)制；其二是地殼內(nèi)部磁流體運(yùn)動(dòng)影響地球自轉(zhuǎn)（日長(zhǎng)）的事實(shí)和機(jī)制。
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