[讨论] 日照极值与地球大气气温关系：可能的全球气候变暖的辅助评估方式

（1）Climate Change, https://thebull.com.au/climate-change-the-new-normal/

绿色：陆地气温；深蓝色：全球（陆地-海洋）气温变化的距平。

（2）What Is the Sun's Role in Climate Change?

https://climate.nasa.gov/ask-nasa-climate/2910/what-is-the-suns-role-in-climate-change/

（3）Compare the graphs global temperature anomalies (°C), CO₂ concentrations (ppm), and sea level (m).

A Comparison of Global Temperature Anomalies, CO₂ Concentration, and Sea Level Over 400,000 Years

http://www.ces.fau.edu/nasa/impacts/i4-sea-change/exp1a-past-comparison.php

（4）Changes in the atmospheric carbon dioxide (CO₂ ) concentration

https://www.researchgate.net/publication/300468062_Carbon_Sequestration_in_Terrestrial_Ecosystems/figures?lo=1

（5）The global distribution and increases in carbon dioxide (top) and methane (bottom). The graphs show (1) the trend of increasing atmospheric concentrations over time, (2) the differences in concentration in the Northern and Southern hemispheres, and (3) the seasonal changes due to processes such as photosynthesis consuming CO₂ and respiration producing CO₂.

https://globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/carbon_cycle/carbon_cycle.html

以上六幅图片里的数据，博文作者没有能力核对，仅供参考。

一、在“24h的日循环”、“365d的年循环”两个气候循环里，“日光极值与气温极值”之间的相位差（角度）是否为同一数值？

   张学文老师提问：

   从物理学角度看，气温的年变化相对滞后相角是否应当与日变化的相对滞后相角相等？

   任国玉老师说：

   考虑到大陆性气候区气温季节峰值滞后日照20-30天，海洋性气候区则滞后40-50天，北半球平均滞后应该在1月下旬2月上旬，同时日内滞后在各种气候区似乎比较一致，则气温日内变化和季节内变化之后的“相对滞后相角”就接近了？

二、上面问题里的2个相位差角度，应该不一样

   （1）气温日变化中的气温极值与太阳极值的位相差：主要是大气的作用；地表作用较小。

   （2）日光极值与气温极值的相对日期差称为相对滞后相角：更复杂。地表的作用应该考虑，不仅仅是大气的作用。

   直观看：日循环里的角度差，受到云等的影响。在年循环里，二氧化碳等温室气体的作用要考虑。如二氧化碳、甲烷等都有季节性变化。

   大气运动是个开放系统。依据流体力学等的理论性研究，和从实际观察值中寻找规律性，是两类同样重要的研究途径。假定地球具有近似的能量守恒，可以研究El nino等。长期温度的升高及其成因，维持大气温度变化处在合理的范围内，更需要多性质观测值与理论研究途径的相互配合。

三、日照极值与地球大气气温关系：可能的全球气候变暖的辅助评估方式

   曾庆存,叶笃正.在1908年《旋转大气中运动适应过程问题的研究(一)》，第 391 页“6. 有外源和摩擦的适应过程”里写到：

   以上各节的结果都是无能源和无消耗的情况。在实际大气中，太阳辐射、水汽凝结加热其他热源和摩擦地形等的作用都是很重要的，正是由于这些因子的作用才形成了大气环流的平均状态。

   全球气候变暖的相关因子：太阳辐射、大气散热、地球内部运动等。评估“大气散热”作用的一种辅助方法：

   不同地区小时或更高时间分辨率的气温、湿度、云（雾，降水）、温室气体等的与全球气候变暖的相关的影响因子的实际观察值，与气温变化之间关系的分析，可以在“扣除短周期或短时间常数作用后”的长期变化情况，作为一种辅助评估方法。

   其中，日循环的可行性更高。

   选择大空间区域晴天等简单天气情况，可以略去云（雾，降水）等的干扰，更方便地分析太阳辐射、气温变化曲线之间的相关性。

推荐阅读：

[1] 张学文，2021-12-22，问题：气温的年，日极值相对滞后相角相同吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1317657.html

[2] 张学文，2018-12-29，今天台湾为什么没有云？（地形云？！）

https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1154230.html

[3] 张学文，2017-11-19，今日亚洲又现海（岸以外）云与盆(地)云

http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1085882.html

[4] 张学文，2016-01-24,有下垫面印记的云（3）—20160124准噶尔盆地的低云

https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-952189.html

[5] 张学文，2016-01-24,有下垫面印记的云（2）—20160124日本海等海域的云

https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-952176.html

[6] 张学文，2015-12-17,有下垫面印记的云—今日日本海的云

https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-944006.html

[7] 张学文，2015-12-13,新发现？：海岸线云！？

https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-943080.html

[8] 张学文，2021-09-24，下垫面特征对大气呼吸的阻力（推测）表

https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1305487.html

[9] 张学文，2007-07-29，难道冬季变长，夏季变短竟然对应于气候变暖？

https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-5024.html

   对我国过去50年的气候研究表明，我国冬季时间明显变长，夏季变短。而且冬季来的比较晚。

参考资料：

[1] 叶笃正，李崇银，王必魁．动力气象学[M]．北京：科学出版社，1988．

[2] 曾庆存,叶笃正.旋转大气中运动适应过程问题的研究(一)[J].大气科学,1980,4(4):379~393

Zeng Qing-Cun, Ye Du-zheng. The advance in the investigation of the problems of the adaptation processes in the rotating atmosphere, I [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese),1980,4(4):379~393

http://www.dqkxqk.ac.cn/dqkx/dqkx/article/abstract/19800412?st=article_issue

https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DQXK198004010.htmm

[3] 吕建华，2020-07-03，一篇非SCI文章，两位国家最高奖作者：关于大气中的适应问题 精选

http://blog.sciencenet.cn/blog-3360191-1240516.html

[4] 杜钧, 钱维宏. 天气预报的三次跃进[J]. 气象科技进展, 2014, 4(6): 13-26.

Du Jun, Qian Weihong. Three Revolutions in Weather Forecasting [J]. Advances in Meteorological Science and Technology, 2014, 4(6): 13-26.

http://cmalibrary.cn/amst/2014/201406/yjlw/zs/201501/t20150109_58585.htm

http://cmalibrary.cn/amst/2014/201406/

[5] Carbon Dioxide, LATEST MEASUREMENT: November 2021

https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/

相关链接：

[1] 2021-02-27，[科普资料] 米兰科维奇 Milankovitch 假说

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1274123.html

[2] 2021-12-10，[资料] 《天气预报的三次跃进》学习笔记

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1316021.html

[3] 2021-2-22，[阅读心得] 胡焕庸线“Hu line”的成因

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1273340.html

[4] 2014-12-24，胡焕庸线：清晰可见（美国极轨道碳观测者卫星2号OCO-2的荧光图）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-853546.html

[5] 2020-12-29，感谢《在线》给贴出评论“从El nino 到‘大气遥相关 teleconnection’”

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1295866.html

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