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气候反常源于太阳吗?

已有 4588 次阅读 2010-11-29 15:50 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记| 太阳, 气候反常

2009年下半年,有一部电影叫《2012》触动了人们的神经。该电影于20088月在加拿大温哥华开拍,20091113日全球同步上映。那里说,到2012年左右,太阳将发生超强太阳活动,触发地幔异变,导致地壳结构剧烈变化,人类文明及地表生态即将遭受极大冲击,给人类带来毁灭性的灾难。

几乎为了应验该电影似的,从200911月开始,世界各地开始了气候的反常。首先是北半球遭遇罕见的暴风雪、南半球的洪水灾害、南美洲的强烈地震,中国西南百年不遇的持续旱灾,华北地区超长的冬天和冻灾。估计今年中国的粮食生产成了大问题,CCTV的焦点访谈说河北的老百姓从来没有见过到4月中旬了麦苗才十几公分高(往年应该有一尺多高了),他们担心今年的麦苗能长出麦穗出来吗?

受电影《2012》的刺激,人们不约而同地把怀疑的目光转向了天上的太阳。然而,太阳能有这么大的变化吗?太阳能突然这么迁怒人类吗?

太阳物理观测研究表明,太阳辐射直射到地球大气顶层的能量密度大约为1367W/m2,这个强度通常称之为太阳常数,因为在几千年的时间尺度上,这个参数几乎不变。在太阳剧烈活动期间,最强的耀斑活动在大约1000秒时间里共可释放大约4×1025J的能量,这部分能量传到地球大气顶层时,直射所产生的能量强度大约为0.127W/m2,即约为太阳常数的万分之一!

但是,这并不是说,太阳活动对地球没有影响。因为,虽然在太阳耀斑爆发期间热辐射的变化大约只有太阳平时热辐射的万分之一不到,但是,在耀斑活动期间的非热辐射却大大增强,这些非热辐射包括硬X射线、γ射线、微波辐射以及高能粒子发射等。以2.84GHz的微波发射为例,在太阳宁静期间其辐射强度大约为50-70sfu,但是在太阳大耀斑爆发期间,这个强度甚至能超过10000sfu,比宁静太阳期间几乎高几百倍!这些非热辐射,虽然其总能量远小于热辐射的能量,但它们对地面各种高科技系统的作用和影响是不可忽略的。随着人类科技的发展,建立了日益复杂的各种卫星通讯系统、导航系统、航空航天设施、电力网系统等,且当今人们对这些技术系统的依赖性也越来越强,然而正是这些高技术系统对来自于太阳爆发期间的非热辐射却是非常敏感和脆弱。太阳非热辐射有可能导致地面电力网瘫痪、毁损卫星通讯设施、甚至危及宇航员的生命等,光想一想地面电力网瘫痪可能带来的艰难和混乱,你就不难想象其严重性了!

这太阳耀斑爆发期间产生的只比太阳平时热辐射多不到万分之一的能量释放能引起地球上气候的剧烈变化吗?我对此是非常怀疑的,虽然有人也许会说什么“蝴蝶效应”啊什么的非线性效应,但是谁证明在中国的一只蝴蝶振动翅膀就能在亚马孙河流域引发一场暴雨呢?

另一方面,地球上人类活动所释放能量却与日俱增。2005年全球的能源消耗量已经突破了150亿吨大关,达到153亿吨标准煤,相当于一年释放总能量6.43×1020J,这个数值还在以每年大约2%的速度增长。如果假定这些燃料在一年里均匀消耗的,根据人类生产活动分布特征(陆地总面积1.49×1014m2,大约85%的人口和工业生产分布以及能量释放都集中在面积仅占陆地总面积5%的大都市及其附近区域),可估算出由人类活动所释放能量的功率密度大约为2.33 W/m2

必须注意到,太阳对地球释放能量几乎可以近似看成是均匀的,而地球人类活动释放的能量在地面的分布则是高度不均匀的,具体表现在几乎80%的能量释放在北半球,95%的能量释放在大都市及其附近区域,而广大的海洋地区、沙漠地区、两极地区释放能量的密度小到几乎可以忽略,在大都市附近人类释放的能量比太阳耀斑活动对地释放的能量密度要大1-2个数量级以上,局部地区甚至可达太阳常数的十分之一!比如北京城区面积1182.3平方公里,年消耗能源约4500万吨标准煤(2005年数据),可以算出,北京的人工释放能量密度为50.69 W/m2,即大约为太阳常数的3.7%,比超级太阳耀斑爆发对地释放的能量密度还高30倍!而对于上海、香港、新加坡这样的大都市,人工释放能量密度比北京还要高。据人民网报道(http://env.people.com.cn/GB/1072/7373578.html),上海2007年能源消耗总量达到9700万吨标准煤,预计2008年将突破1亿吨标准煤,同期城区建成面积860.2平方公里,不难算出,2007年上海地区人工释放能量密度为164.00 W/m2,即大约为太阳常数的12.0%,比超级太阳耀斑对地释放的能量密度还高1200

人类生产活动的高度集中和能量的大规模集中释放在不同地区的大气之间必然会产生显著的温度梯度,而这种温度梯度必然会驱动地球大气的剧烈运动的,从而有可能是导致异常性气候变化的真正原因!

大都市的疯狂扩张,空间极度狭窄却仍然阻止不了人们对大房子和豪华别墅的向往;交通极度拥挤也改变不了人们对效率低排污高的私家车的渴望;地下水和矿产资源的过度开采、对地表植被的过度采伐使河山破碎满目疮痍却仍然改变不了政治家们对抽象的增长率的关切;即使是那些学富五车的学者们,在谈经论道时口若悬河滔滔不绝,可一旦涉及自身利益时又总是推之掩之轻描淡写;政府官员们一边高喊法制和秩序,同时又恣意破坏法律和秩序!当今的社会不缺乏科技,缺乏的是理性;不缺乏物质财富,缺乏的是对财富的公平分配和使用!人类对奢华和排场的贪婪追求破坏了社会应有的秩序,也破坏了自己的生存环境,导致了今天的灾难!

 

 

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