太阳黑子、火山喷发、强潮汐和低温期的对应关系

                            杨学祥，杨冬红

2000年张振克等人总结了前人的研究成果，明确指出，小冰期对应强火山活动，小气候最适期对应弱火山活动。因为火山灰和二氧化硫等火山喷发物到达平流层后，较小的气溶胶可在数月内传播到全球，并可在平流层内持续漂浮1-3年，使太阳直接辐射减弱，造成大气降温。

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从15至17世纪的200余年内，世界上强震很多，其它自然灾害（如瘟疫流行）也很集中，这正是蒙德极小值期。与之对应的中国华北第六地震活动期，延续了200多年，其间发生了4次8级地震，7次7级地震，其后的平静期延续了85年，未发生任何大于6级的地震。这个时期太阳活动处于极小值，人们往往把它当作小冰期气候产生的原因。

2009年国外一项研究报告称，1275年到1300年之间，热带地区经历过四次大规模火山喷发，喷发出来的大量硫酸盐颗粒进入大气层上空反射了太阳辐射，使地球气温降低；1430年到1450年，也发生了一轮大规模火山喷发。5次火山喷发对应13-14世纪气候变冷时期和15-17世纪小冰期时期。

最近的研究表明，气候变冷周期与火山喷发周期以及潮汐变化周期相一致。太阳黑子延长极小期、火山喷发高潮期、强潮汐与低温期有很好的对应关系（见表1）。

表1  太阳黑子、火山喷发、强潮汐和低温期的对应关系（最近更新）

注：数据来自文献[1-4]。

1816年，全球性的低温袭击了从欧洲、美洲甚至中国，据保守估计1816年北半球平均气温下降了0.4-0.7℃。在西方，这一年被称为“无夏之年”，在民间的记忆里被称为“冻死人的1816年”。嘉庆年间的云南饥荒与西方所说的“无夏之年”有共同的气候背景。

1816年的夏季低温令自然生态崩溃，但是极端气候的原因何在？一般认为这一年的太阳磁场活动非常不活跃，用科学术语说就是处于道尔顿极小期。这段磁场不活跃期从1795年一直持续到1820年。在此之前的蒙德极小期造成了北半球持续70年的连续低温。

　　所谓的蒙德极小期是指1645年到1715年太阳黑子显著减少的这一段时期。这一结论是英国天文学家蒙德发现并提出的。在蒙德最小期时，欧洲的天气比平常冷得多，伦敦人可以在冬天结冰的泰晤士河上举办各种活动。

　　蒙德极小期夹在更加寒冷的时期--小冰期的中间，1450年到1850年这段时间被称为小冰期。在这段时期内，欧洲许多地区的冰川都有所扩大，温暖的夏天消失了，河流、港口和运河都冻结了。第二个因素是在道尔顿极小期期间，太阳偏离了它在太阳系中的位置，这种情况每178-180年就出现一次。但是造成1816年寒冷现象的更直接原因是1815年坦博拉火山喷发。

　　1815年4月5日，沉睡了五千年的印尼松巴哇岛坦博拉火山岩浆喷薄而出，气势汹汹。五天之后，也就是1815年4月10日晚7时左右，坦博拉火山岩再次爆发，随后断断续续持续百余天。这是坦博拉火山近两个世纪以来最大规模的一次喷发，也是有史以来、有文字记载的伤亡程度最为惨重的一次火山灾难，遇难人数总计11.7万。

　　当烟雾消散以后，坦博拉火山已“喷掉了山顶”，其高度从4100米锐减到2850米。坦博拉火山爆发的剧烈程度相当于1883年喀拉喀托火山爆发的十倍，喷出的火山灰在地球大气圈中形成一个层面，它“一手遮天”，将太阳释放给整个地球的光和热给挡在了外面，导致低温天气。

　　因为火山灰在大气层中需要时间流动，所以并没有立刻影响附近地区的气候，直到1816年影响才显现出来。在此之前还有两次火山爆发，分别发生在1812年的加勒比海地区和1814年的菲律宾，在大气层中早已存在的火山灰因为坦博拉火山的喷发更加严重。

当时欧美的日记和报纸详尽记录了1816年的天气，比如天空中不寻常的颜色，巨大的太阳黑子和其他怪异现象。这些资料从侧面证实了今天的自然史学家的研究：太阳磁场的改变，巨大的火山喷发和太阳黑子活动造成了北半球的饥荒、干旱和毁灭性的雨雪天气。

http://news.workercn.cn/rollnews/c2/2011/0326/2117587043.shtml

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这段历史事实为表1 增加了新的证据。

2011年美国科研人员预测，太阳将进入不寻常且时间较长的“超级安静模式”，大约从2020年开始，太阳黑子活动或许会消失几年甚至几十年。这些科研人员在美国天文学会太阳物理学分会年会上发表3份研究报告说，人们熟悉的太阳黑子活动或许将进入“冬眠”，这种情况自17世纪以来从未出现。

目前处于200年气候周期的变冷初期（见表1），根据潮汐变化强度，此次变冷规模要小于道尔顿极小期，我们必须做好准备。

参考文献

1．    Rosanne D'A, Rob W, Alexander T. The impact of volcanic forcing on tropical temperatures during the past four centuries. Nature Geoscience, 2009, 2: 51-56.

2．    张振克，王苏民，吴瑞金。小冰期气候变化的影响因素及其对未来气候的启示。自然杂志。2000，22（3）：173~176

3．    杨学祥. 对冰期和小冰期气候变化因素的探讨. 自然杂志. 2000, 22（6）：358~362

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

5．    Richard A. Kerr. End of the Sunspot Cycle? 2011-6-14, Follow ScienceNOW on Facebook and Twitter. http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/06/end-of-the-sunspot-cycle.html