超级太阳风为什么能激发地球的高温热浪？

                                                                 杨学祥

关键提示

       新华社北京2023年7月6日电 美国国家环境预报中心数据显示，地球表面平均气温4日再创新高，达到17.18摄氏度。

       自1979年开始相关统计以来，本月3日和4日地球表面气温接连刷新最高纪录。据美国国家环境预报中心监测，地球表面平均气温3日刷新先前纪录，达到17.01摄氏度。在此之前，2016年8月14日和2022年7月24日均创下16.92摄氏度的全球最高温纪录。

       另据美国有线电视新闻网报道，欧盟气候监测机构哥白尼气候变化服务局5日在社交媒体发布消息说，3日全球平均气温创下最高纪录。

http://cn.chinadaily.com.cn/a/202307/06/WS64a68a11a310ba94c56152b1.html

       据美国国家环境预测中心数据，本周四（7月6日）全球平均气温创下了历史新高，打破了本周二（4日）的纪录。而此前全球最热的一天，只需追溯到本周一（3日）。

       虽然“天气越来越热”成为很多人普遍的共识，但一周之内三次打破高温纪录的现实还是让人感到难以相信。专家认为，受厄尔尼诺现象影响，今年全球预计还将多次打破高温纪录。

       全球平均气温一周三次创新高

       根据美国缅因大学提供的气候分析器显示的数据，本周四（6日）地球的平均温度达到了17.23摄氏度，创下历史新高。此前的历史纪录是本周二（4日）的17.18摄氏度。而在本周一之前，全球平均气温纪录出现在2016年8月。

       缅因大学的气候分析工具使用的是卫星数据和计算机模拟来测量全球气候的整体情况，并被美国政府机构认可，但没有得到联合国等全球权威机构的承认。美国伍德威尔气候研究所资深专家佛朗西斯表示，虽然目前科学家们掌握的精确气温记录仅仅始于上世纪中叶，但他推算认为，本周很可能是“十万年以来最热的一周”。

https://new.qq.com/rain/a/20230709A02U4200

潮汐组合和太阳风增强叠加导致厄尔尼诺增强和高温新纪录

      潮汐不仅有13.6天周期，而且存在7.1天和9.1天周期。1921年杜德生对月亮和太阳引潮力位进行了严格的调和级数展开，在展开中约有90项长周期成分。其中振幅超过这90项长周期振幅之和的0.5%的共有20个，在这20个中就有9天项和7天项（见图1）。

       NASA的SABER卫星首次观测到因周期性的高速太阳风而产生的地球上层大气层的“呼吸”——一种膨胀和收缩的活动。根据美国最新的卫星观测结果，地球大气层正在有序地扩大和收缩，平均每九天就有一个周期！地球似乎在缓慢地呼吸，地球每天都在波动，在0.5到0.8米的范围内波动。

   随着太阳的27天的自转周期，这些太阳风通常以9天为周期冲击地球。高速太阳风有时候显示出的是七天的周期性。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1358222.html

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1396867

        超级太阳风为什么能激发地球的高温热浪？

超级太阳风暴可形成两极臭氧洞漏能效应、地磁层漏能效应、地磁层空洞漏能效应、电离层空洞漏能效应。

       到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收，7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时，会大量破坏南极臭氧，随之产生“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”等，使被臭氧层阻隔的2%太阳能由平流层进入对流层，导致南极平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快，膨胀的对流层自转变慢，这是赤道高空风产生的一个原因。拉马德雷现象就是太平洋上空高速气流方向转换的现象，拉马德雷暖位相增强厄尔尼诺事件，拉马德雷冷位相增强拉尼娜事件，从而影响大气环流和全球气候变化。两极臭氧洞的“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”使太阳能量进入两极，北极和南极大陆边缘的海冰大量融化，打开南美洲德雷克海峡的海冰开关，减弱秘鲁寒流，进一步增强厄尔尼诺现象。与此同时，增高的海洋表面温度使更多氯元素从海洋进入大气，使臭氧洞进一步扩大，从而进一步影响气候、增加灾害性天气发生的几率。地球历史表明，强地磁场对应地球的寒冷气候，如第四纪冰期；弱地磁场对应高温气候，如中生代的温暖期。地磁场减弱也是全球变暖的原因之一：地磁场减弱导致更多太阳能量进入地球。

       种种迹象和研究表明，地球磁场是地球变化的重要因素，我们必须加强这方面的研究，把它加入到引起自然变化因素中去。近年来全球地震、干旱、洪水、高温等极端气候的出现，不能排除和地磁减弱的关联。如果在今后若干年内，这些灾害气候频率和强度有增加趋势的话，并且地表测得宇宙射线辐射剂量同步增大，则可以确认这种关联。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-363907.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1396367.html

臭氧洞的形成及其漏能效应

我们在1999年撰文指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为的氟利昂。

上述观点是在我与同事合著的论文《太阳风、地球磁层与臭氧空洞》中提出的，并发表在今年第5期《科学美国人》杂志中文版上。最近，这一新观点经新华社向世界播发后，在国际上产生强烈反响，一些华文报纸纷纷采用，世界四大通讯社之一的法新社，几乎全文转发了新华社英文稿。

1985年，英国科学家首次报道南极上空出现巨大臭氧空洞，后来人们发现这个臭氧空洞早已产生，并一直在稳定、逐步地扩大。大多数科学家认为，这是30年代以来人类大量使用氟利昂造成的，其释放出的氯离子破坏臭氧分子，从而使臭氧浓度急剧减少。

1999年，杨学祥认为，人类使用氟利昂是南极臭氧空洞形成的主要原因，这一观点依据不足。他说，事实上，北半球的大陆面积和人口占全球的大部分，人为产生的氟利昂也集中在北半球。如果是氟利昂的原因，则臭氧空洞应该出现在北极而非南极才能解释得通。

他在论文中指出，有三个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。其中，太阳风是地球臭氧空洞的“元凶”。    

杨教授说，由于受地磁层的保护，太阳高能粒子中每年仅有一小部分穿越地球磁层，并沿着磁力线集中到南北两极。由于高能粒子中以氢元素为主，到达两极后容易和臭氧结合成水，所以它首先破坏的是两极的臭氧。

学者叶倾城2021年撰文指出，自21世纪初之后，基于陆续发射升空的新型观测卫星，科学家掌握越来越多的证据表明，太阳粒子在影响极地臭氧方面发挥着重要作用。在太阳活动特别活跃的时候，当太阳向太空释放大量粒子时，海拔50千米以上的地区多达60%的臭氧会被消耗，该影响可能持续几个星期。

在更低的地球大气位置，大约低于距离地球表面50千米的区域，太阳粒子是造成极地臭氧水平逐年发生变化的重要因素，太阳粒子袭击将持续导致臭氧损失，然而，最近一项研究表明，太阳粒子还有助于抑制南极臭氧空间进一步损耗。

https://www.kepuchina.cn/more/202104/t20210402_2980297.shtml

http://202.84.17.73/st/htm/20001005/147625.htm

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-257912.html

《科学时报》1999-6-30 第二版

http://www.envir.gov.cn/info/np/file.asp?file=996-30-80.txt

      由于受地磁层的保护，太阳高能粒子中每年仅有一小部分穿越地球磁层，并沿着磁力线集中到南北两极，促成两极臭氧洞的形成。高能粒子中以氢元素为主，到达两极后容易和臭氧结合成水并释放热量，所以它首先破坏的是两极的臭氧，而且导致两极首先变暖。

参考文献 (References)

杨学祥, 陈殿友. 地球差异旋转动力学,  长春：吉林大学出版社,1998。85-89

杨学祥, 陈殿友, 宋秀环. 太阳风、地球磁层与臭氧层空洞. 科学（ScientificAmerican 中文版）, 1999, （5）：58~59

杨学祥. 地磁层和大气层漏能效应. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（9）：1170~1171

杨学祥, 陈殿友. 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期. 见：中国地球物理学会年刊2000. 武汉：中国地质大学出版社, 2000. 307

杨学祥, 陈殿友. 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震,2000,20（3）：39~48

Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, Su Hongliang and YangXiaoying, et al, Geophysical and Chemical Evidence in the Depletion of Ozone.J. Geosci. Res. NEAsia, 1999, 2 (2): 121~133

杨学祥. 臭氧洞与厄尔尼诺. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（10）：1301~1303

杨学祥. 臭氧洞漏能效应及其形成原因. 见: 中国地球物理学会年刊1999, 合肥：安徽技术出版社, 1999, 191

杨学祥, 陈殿友. 地球流体运移动力与自然灾害. 同上, 326

陈殿友, 杨学祥, 宋秀环. 地球轨道效应与重大自然灾害周期. 同上, 256.*

杨学祥, 陈殿友. 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期. 见：中国地球物理学会年刊2000. 武汉：中国地质大学出版社, 2000. 307

杨学祥. 大气圈差异旋转及其对臭氧层的影响. 中国学术期刊文摘, 2000, 6（2）：199~201

杨学祥. 大气氯粒子层的形成原因. 中国学术期刊文摘, 2000, 6（3）：370~371

杨学祥. 太阳活动驱动气候变化的证据. 中国学术期刊文摘, 2000, 6（5）：615~617

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1331774.html 

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1332936.html