太阳黑子的警告：太阳黑子周期长度变化与灾害的相关性

              杨学祥，杨冬红

据2012年4月24日日本《读卖新闻》报道，所谓“磁场反转”，是指太阳的北极由原来的S极（负磁场），变成相反的N极（正磁场），而南极则保持不变。结果，南北两极都成为N极（正磁场），而太阳的赤道附近，却会出现2个S极（负磁场）。换言之，太阳届时会出现罕有的4重极构造。日本国立天文台的常田佐久教授，分析了太阳观测卫星蒐集得的数据，显示从去年7月起，太阳的北极已逐渐出现“磁场反转”的现象。“磁场反转”的原因未明，可能与11年周期的太阳黑子增减有关。17至18世纪估计太阳曾出现4重极构造的时期，北半球平均气温曾下降0.6度。据此，科学家相信，太阳的磁极反转或许可以缓解全球变暖的趋势^[1]。

英国研究人员证实，太阳黑子周期活动规律性影响地球气候。在太阳黑子非活跃时期，北美和欧洲部分地区常遭遇极端天气。研究结果2011年10月10日刊登于英国《自然—地球科学》杂志。研究人员借助卫星数据，更为准确地测得地球上空太阳紫外线变化情况，发现数据波动超过先前预计。在他们所分析的2008年至2010年数据中，太阳黑子处于活动谷年。同一时期，美国与欧洲部分地区遭遇严冬。借助复杂计算机模型，研究人员模拟到长期气候状况，证实在太阳黑子活动谷年，异常冷空气在赤道大气上空形成，造成大气热量重新分配和大气环流变化，令欧洲北部和美国遭遇异常低温和暴风雪，加拿大和地中海地区气候则变得更为温和。进入活动峰年，情况则相反^[2]。

太阳黑子极小期的平均周期为11年，太阳黑子延长极小期的平均周期为179-200年。近20年的研究发现，潮汐极大期、太阳黑子延长极小期和全球低温有很好的对应关系。6次时间的一一对应表明其相关性和处于同一激发机制^[3-4]。太阳黑子延长极小期和潮汐极大期都能使气候变冷^[5]，海洋及其边缘发生的强震将海底冷水翻上表面，也可以使气候变冷^[6,7]。太阳黑子延长极小期、潮汐极大期、低温和特大干旱的同时出现符合自然变化规律。

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^[8]。

不仅太阳黑子周期延长极小期显示与地球低温有关联^[5]，国内外相关研究表明，太阳黑子周期长度的变化与地球冷暖变化也具有相关性。图1用太阳黑子周期长度同地球温度做比较，地球的增温和降温与太阳黑子周期长度变化是相当吻合的，当黑子周期变短，地球增温，当黑子周期变长，地球降温，太阳黑子周期长度的变化与地球冷暖变化有很好的相关性。太阳黑子延长极小期会带来寒冷，常规的太阳黑子周期的长度变化也能带来地球气温变化^[9]。本次太阳活动周期从1996年到2009年，历经13年半，是近年来极端灾害频发的原因。

值得注意的是，1890-1924年和1947-1976年太平洋十年涛动（英文缩写为PDO，亦称为拉马德雷现象）冷位相时期与太阳黑子周期长度谷值相对应，1925-1946年和1977-1999年PDO暖位相时期与太阳黑子周期长度峰值相对应。除潮汐变化外，太阳活动可能是PDO的形成原因之一^[5]。潮汐极大期、太阳黑子延长极小期、太阳黑子周期长度极长期、PDO冷位相和冷气候有很好的对应关系。

太阳黑子周期长度和气温异常

图1 1861至1989年北半球气温变化曲线和太阳黑子周期的长度变化曲线^[9]

表1  太阳黑子延长极小期、冷气候和坏天时代的对应关系^[10]

事件     时间        时间      时间       时间      时间     时间（年）

变暖年   960-1000  1150-1250  1360-1480  1520-1600  1720-1790  1880-

好天时代 965-1010  1110-1165  1360-1420  1525-1600  1725-1790  1915-1996

变冷年  1000-1150  1250-1360  1480-1520  1600-1720  1790-1880  1996-

坏天时代 1010-1110  1165-1360  1420-1525  1600-1725  1790-1915

极小期  1040-1080  1280-1350  1450-1550  1645-1715  1790-1820 

注：最后一栏是作者添加的。

表2 太阳黑子延长极小期、潮汐极大值年、坏天时代和中国历史朝代的更迭

极小期　　时间　　中国朝代　 时间　　 气候变化  坏天时代      潮汐极大值年

奥特　  1040-1080　 西夏　 1038-1227　　 变冷    1010-1110         1062

　　　　　　　　　  金　　 1115-1234　　 变暖    

沃尔夫  1280-1350　  元　　1279-1368 　  变冷    1165-1360         1264

　　　　　　　　　  明　　 1368-　　　　 变暖

史玻勒  1450-1550　 　　　　　　-1644　　变冷    1420-1525         1425

蒙德　  1645-1715　  清　  1644-　 　　　变冷    1600-1725         1629

道尔顿  1790-1820　 　　　　　　-1911　　变冷    1790-1915         1770

21世纪  2007- ？                        变冷？  1996- ？          1974

汤懋苍等人指出，依据太阳黑子周期长度(SCL)资料，将过去2500年分为"好天时代"(SCL＜11年)和"坏天时代"(SCL＞11年)，发现在"坏天时代"中国旱灾频率显著高于"好天时代"。"好(坏)天世纪"与气候暖(冷)期有好的对应；并提出了太阳活动影响气候的过程链。他们在1470-1975年划出100个“旱年”，其中74个出现在坏天时代，只有26个出现在好天时代，坏天时代的旱年频数比好天时代几乎要多2倍。太阳黑子延长极小期、冷气候和SCL 长(即坏天时代)的对应关系见表1^[10]。这表明，SCL长，太阳活动弱，全球气温降低，太阳黑子延长极小期和SCL长（坏天时代）一一对应。

太阳黑子延长极小期和坏天时代与中国历史朝代的更迭有很好的对应关系（见表2）。200年是太阳黑子延长极小期的平均周期，中国历代王朝没有超过300年，没有跨域2个太阳黑子延长极小期（400年），因为最高明的统治艺术也无法承受两次严重灾害的袭击。伴随人类生态环境的恶化，气候因素引发社会冲突可能性在不断增大，而不是减少。人类无法摆脱大自然的控制。

国家气候中心张培群指出了一个重要的事实：全球变暖在2000年以前表现为连续发生暖冬，在2000年以后出现了一些阶段性低温，2006年以来基本每年1月份都出现了阶段性低温，有时12月份也有^[11]。他还认为在最近100年全球气温总体变暖的趋势里，我们也曾经历过这种20-30年尺度的气候波动。上世纪20至40年代是一个相对显著偏暖的阶段，之后的50至70年代，就经历了一个相对冷期。但之后的80年代开始，全球又进入一个变暖的时期。最近几年虽然全球气温没有逐年增加（2010年是最暖的一年，2011年依然偏暖，但比2010年有所减弱），但总体增暖的趋势依然没有改变^[12]。

今年4月，中国科技出版社计划将出版新书《自然是全球气候变化的主要驱动因素》。中科院院士陈运泰表示，他很赞同作者发出的与众不同的声音。“由中科院地理研究所、中科院地球物理研究所、中科院遥感应用研究所、北京大学空间科学学院和核工业部地质科学院等单位组成的全球气候变化研究组，对于自然是气候变化的主要驱动因素方面的研究成果，对于全球变化研究很有参考价值^[13]。”

衡量太阳活动的强弱有两个尺度，其一是太阳黑子数，其二是太阳黑子周期长度。两个尺度得出的太阳活动异常时期大致相同。

好天时代已经结束，坏天时代正在到来。本次太阳活动周期从1996年到2009年，历经13年半，按照汤懋苍等人的定义，为严重“坏天时代”，与全球灾害频发相对应。

太阳活动周期从短变长，敲响了自然灾害频发的警钟！

参考文献

1.        日本研究称5月太阳磁场反转 将出现4重极构造.2012-04-24 09:27:15　来源: 网易探索。http://discovery.163.com/12/0424/09/7VRJNNNI000125LI.html

2.        Sarah Ineson, Adam A. Scaife, Jeff R. Knight, et al. Solar forcing of winter climate variability in the Northern Hemisphere. Nature Geoscience. http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo1282.html

3.        马宗晋, 杜品仁. 现今地壳运动问题. 北京: 地质出版社, 1995. 10: 99~102Ma Z J, Du P R. The problems on recent crustal movement (in Chinese). Beijing: Geological Publishing House, 1995. 10, 99~102

4.        Keeling C D, Whorf T P. The 1800-year oceanic tidal cycle: A possible cause of rapid climate change. PNAS, 2000, 97(8): 3814~3819

5.        杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934. Yang D H, Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climate changes. Chinese Journal of geophysics (in Chinese), 2011, 54(4): 926~934

6.        郭增建, 郭安宁, 周可兴. 地球物理灾害链. 西安地图出版社, 2007. 111~114, 146~158   Guo Z J, Guo A N, Zhou K X. Geophysical Disaster Cain (in Chinese). Xian Map Press. 2007. 6, 14, 111~114, 146~158

7.        郭增建. 海洋中和海洋边缘的巨震是调节气候的恒温器之一. 西北地震学报, 2002, 24(3): 287 Guo Z J. The great earthquake in ocean and its margin is one of thermostats for adjusting climate. Northwestern Seismological Journal (in Chinese), 2002, 24(3): 287

8.        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

9.        E. Friis-Christensen, K. Lassen. An Indicator of Solar Activity Closely Associated with Climate. Science, 1991, 254(5032): 698 – 700.

10.     汤懋苍,柳艳香,郭维栋.　天时、气候与中国历史(Ⅰ):太阳黑子周长与中国气候.高原气象. 2001，20（4）：368-373. TANG Mao-cang, LIU Yan-xiang, GUO Wei –dong. Climatic Condition and Chinese History(I): SCL and Chinese Climate. Plateau Meteorology. 2001，20（4）：368-373.

11.     张培群:异常冷冬未改气候变暖趋势 每十年上升0.2度. 2012年02月07日 10:55:14 来源： 新华网. http://news.xinhuanet.com/society/2012-02/07/c_122666499.htm

12.     中国气象局专家：全球变暖趋势未逆转 寒冷天气被夸大. 2012年02月08日 03:40 来源：人民日报. http://news.ifeng.com/world/detail_2012_02/08/12359201_0.shtml

13.     易蓉蓉. 全球环境新看法:大自然是气候变化的主推手。2012-02-13 09:08:42来源：科学网。http://tech.gmw.cn/2012-02/13/content_3556753.htm