每年的3月23日是“世界气象日”,由世界气象组织于1960年6月确定,至今已有60余年。今年世界气象日的主题是“太阳、地球与天气”。
让我们共建绿色家园
太阳虽然是茫茫宇宙中一颗普通的恒星,但它是离地球最近的恒星,它的光和热成为人类赖以生存和发展的能量源泉。太阳的任何变动,哪怕是微乎其微的变动,都会对地球产生很大的影响。
同时,由于地球大气中长寿命温室气体的存在,全球正日益变暖,造成冰雪融化和海洋升温。随着全球变暖,与气候相关的卫生、民生、粮食安全、供水、人类安全和经济增长等风险预计将上升。
我国明确提出“要倡导人类命运共同体意识”。作为地球村的村民,我们应当了解太阳如何影响天气和气候现象,了解我们赖以生存的地球和气候系统的变化,从自身做起,从小事着手,为减缓气候变化、保护我们的美丽家园尽自己的绵薄之力。
太阳:地球的能量发动机
太阳为地球上的所有生命提供能量。没有太阳提供的稳定的光和热,地球上的生命将不复存在。太阳提供的能量使我们地球上的液态水有了存在可能。太阳为水分循环提供动力,不断将水蒸发至大气中,然后再落回地球。所有生命——细菌、植物、昆虫、动物、人类,都需要液态水才能生存。
太阳距离地球近1.5亿公里,是太阳系的核心。太阳以电磁波的形式向宇宙空间释放能量,即太阳辐射。到达地球的太阳辐射,仅占太阳辐射总量的二十二亿分之一,但却是维持地表温度,促进地球水、大气、生物活动和变化的主要动力。
地球吸收了其中的大部分能量,小部分太阳辐射能量反射回太空。总共大约70%的辐射被地球大气层或其表面吸收,而大约30%的辐射被反射回太空,不会加热地球。大气层吸收能量后,使得地球表面维持在一定的温度范围内,如果没有这种自然的温室效应,地球的平均表面温度将不适宜人类居住。
太阳内部的磁场线会周期性地突破到太阳表面,从而产生太阳黑子。在为期11年的时间观察中,人们发现太阳黑子的活动会呈现周期性的变化,与太阳黑子相关的高磁活动可导致太阳耀斑等其他电磁现象。受它们的影响,地球上的气候、电离层和地球磁场也会产生变化。我们熟悉的极光现象就是这些影响中的一个。
太阳与气候变化
气候变化是指气候状态随时间的变化。气候平均值的升降,表明气候平均状态的变化;气候距平均值增大,表明气候状态不稳定性增加,气候异常愈明显。当前国际社会最关注的是10到100年气候的变化。
太阳作为离地球最近的恒星,是地球气候系统最基本的能量源,同时也是空间天气扰动的主要源头。从长时间尺度看,太阳活动显然会对地球气候产生一定影响。但在百年和十年这样相对较短的时间尺度上,其对气候的影响却一直存在争议。
联合国政府间气候变化专门委员会(简称IPCC)第五次评估报告显示,在1951年至2010年期间观测到的全球地表平均温度上升中,超过一半极可能是由人为增加的温室气体和其他人为影响共同造成的。最近的模式研究结果也表明,20世纪上半叶,全球增暖主要归因于自然因素,其中相当程度上源于太阳影响的增加;而20世纪下半叶和21世纪初,增暖主要是由于温室气体排放。目前气候变化以前所未有的速度发生,使生态系统和人类难以适应。
燃烧化石燃料和其他工业、农业活动会将二氧化碳和其他温室气体排放到大气中。这些气体会捕获太阳的能量并破坏地球的能量平衡。2017年,二氧化碳(CO
2
)浓度达到百万分之405.5(ppm),并还在继续上升。人为和自然因素对气候系统的影响如果用“辐射强迫”值来定量表示,自1990年以来,长寿命温室气体已使总“辐射强迫”值增加了41%,对气候造成变暖影响。在过去10年中,二氧化碳约占“辐射强迫”值增加量的82%。
自19世纪下半叶工业化时代以来,全球平均气温上升了约1℃。目前监测到气候变化给地球带来的变化包括:极端天气气候事件的强度和频率发生明显变化;全球冰盖和冰川普遍减少;海平面上升且上升速度逐渐增加等等。
过去30年的卫星监测表明,太阳的能量输出没有增加,并且最近在地球上观测到的变暖不能归因于太阳活动的变化。
太阳与天气
众所周知,由于太阳对地球加热的不均匀性和地球自转、公转,赤道地区和地球两极所获得的热量不均衡,而赤道地区和两极的能量交换,是由大气环流和海洋环流来完成的。太阳辐射是大气环流形成的主要原因之一,同时,大气环流状况也影响着到达地球的太阳辐射。晴天云少,太阳辐射受到的削弱作用小,到达地面的太阳辐射强。如我国四川盆地云雾大,阴雨天气多,太阳辐射消弱作用强,成为我国太阳辐射最少的地区。
阳光在人类健康中发挥着关键作用。阳光会刺激人体增加血清素生产,血清素可影响我们人体的感觉,人的精神状态季节性变化和日照时间长短相关,尤其是情绪和焦虑症状等情况,有限的阳光照射会对人的情绪产生负面影响,还会造成人体维生素D缺乏。
随着极端天气事件发生频率的变化,会对局部地区到达地球的太阳辐射产生很大影响。就拿最近浙江的天气来说,连续的阴雨寡照天气十分罕见,甚至有多地出现连续10天以上无日照的情况。持续阴雨导致农田土壤过湿,油菜等作物生长缓慢,出现烂根;浙北春茶开采时间推迟等等。
进入21世纪以来,人们对低能见度天气和大气污染情况十分关注。当严重的灰霾天气出现时,空气中的气溶胶粒子多,太阳辐射被削弱,到达地面的太阳辐射就减少,地球能吸收到的太阳辐射也随之减少。
如今在我国,“绿水青山就是金山银山”的理念深入人心。在稳步发展经济的同时,我国为改善生态环境一直不遗余力。美国航天局今年2月11日最新研究报告称,最近的卫星数据显示,中国和印度的绿化范围突出。尽管中国在世界植被面积中的占比仅为6.6%,但在2000年至2017年的新增绿化面积要占到全球新增绿化总面积的25%左右,已成为全球绿化速度最快的国家。中国的绿化面积主要来自森林(42%)和耕地(32%)。
太阳、地球与天气,其实离我们很近
太阳对人类而言至关重要,大气和水的循环、四季的交替、地球冷暖的变化等等都是太阳作用的结果。太阳辐射对气候的形成起着决定性的作用,也导致地球上不同地区具有不同的天气现象和气候差异。人类活动对气候的影响同样不可忽视,极端天气气候事件不断增多,气象灾害带来的影响越来越大。因此,科学合理开发利用天气气候资源是保护和发展生态环境的重要途径。
最近很火的科幻电影《流浪地球》让人们对太阳的生命进程、地球和人类的未来的关注度达到前所未有的高度。当然,在我们的有生之年不会有太阳系消亡的危机,但气候变化给地球、给人类带来的危机却日益加深。IPCC在报告中指出,人类活动导致了20世纪50年代以来一半以上的全球气候变暖,这一结论的可信度超过95%。与1750年相比,2011年人为因素的“辐射强迫”值达到每平米2.29瓦(相当于在地球表面每平方米放两到三个1瓦的灯泡,昼夜不停亮着),比自然因素产生的“辐射强迫”值高40多倍。
太阳、地球与天气之间关系密切,互相影响,生活在地球上的人类既是地球表面的改造者,也是天气气候的改变者。适应和减缓气候变暖是有效应对气候变化的必由之路,也是人类可持续发展的必然选择。全球气候变暖本身对大气的发生发展规律产生了一定的影响,导致了天气气候事件发生频率和程度的变化,也给天气预报增加了许多难度。
我国通过优化经济结构、转变经济发展方式,积极实施减缓气候变暖的行动,大力提高资源能源利用效率、优化能源结构、植树造林增加碳汇等,并取得了明显效果。目前,我国水电装机容量、核电在建规模、太阳能集热面积、风电装机容量、人工造林面积均居世界首位,为减缓气候变化作出了积极贡献。
保护生态环境,共建绿化家园,减缓全球气候变化,是每一个地球村公民的责任和义务。节约每一滴水、每一度电、每一张纸,让我们共同行动起来,从点滴做起,倡导绿色消费、绿色生活,共同保护我们的美丽家园。
任律