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2021年6月30日星期三

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转自《环球地理志》气候变化的驱动因素

气候变化的驱动因素

决定地球气候变化

主要包括四个因素

①太阳辐射作用

②地球轨道参数

③星系轨道参数

④天文及地质事件

注释:影响地球气候变化的因素很多,这里仅列出以上几种,简明扼要叙述,方便大家理解。

1. 太阳辐射作用

万物生长靠太阳

太阳系八大行星中

地球位于内侧第三序位

太阳活动的强度

决定了地球气候变化

    73

然而

太阳活动的强度

而有一定的周期性

最主要的太阳周期

是长达11年的太阳黑子周期

    74

太阳黑子影像@NASA/20040622

太阳黑子活动频繁

绕太阳黑子边缘的光球区域

亮度比平均的亮度更高

因此太阳散发出更多的热量

太阳的辐射强度会更大

进而辐射到地球热量更高

    75

◤太阳粒子与地球磁层的交互作用

简而言之

太阳黑子越多

太阳辐射增加

太阳变得更亮

到达地球表面较多

地球平均温度较高

形成的气候较为温暖

    76

◤太阳活动-日冕@NASA/20150224

注释:太阳活动是太阳所发出太阳辐射的总量变化。在日地平均距离条件下,地球大气上界垂直于太阳光线的面上所接受的太阳辐射通量密度,称为太阳常数。太阳常数是一个相对稳定的常数,依据太阳黑子的活动变化,他所影响到的是气候的长期变化,而不是短期的天气变化。

1893

英国天文学家

爱德华.沃尔特.蒙德

整理格林尼治天文台的档案

注意到1645-1715年间

太阳黑子数量极其稀少

是一个太阳活动极小期

史称“蒙德极小期”

这一时期恰是气候较为寒冷

太阳活动的周期性

决定了地球气候周期性变化

    77

◤太阳黑子、日食与国家空间站@NASA/2017

2. 地球轨道参数

引起日地距离和位置的改变

又分为三个方面

Ⅰ-地球轨道偏心率

变化周期为9.6万年

    动图-4

Ⅱ-黄赤交角

变化周期为4.1万年

    78

Ⅲ-岁差现象

变化周期为2.6万年

    动图-5

    79

◤岁差现象示意图@Wikipedia

注释:岁差现象在天文学中是指一个天体的自转轴指向因为重力作用导致在空间中缓慢且连续的变化。例如,地球自转轴的方向逐渐漂移,追踪它摇摆的顶部,以大约25800年的周期扫掠出一个圆锥。

三者

共同作用于地球气候变化

10万年为主周期变化

同时叠加着4万和2.6万年

次一级的变化周期

产生时间尺度为万年级的冰期

注释:米兰科维奇理论即是从全球尺度上研究日射量与地球气候之间关系的天文理论。该理论认为,北半球高纬夏季太阳辐射变化(地球轨道偏心率、黄赤交角及岁差等三要素变化引起的夏季日射量变化)是驱动第四纪冰期旋回的主因。这个理论的核心是单一敏感区的触发驱动机制,即北半球高纬气候变化信号被放大、传输进而影响全球。

比如

黄赤夹角(地轴倾角)

变化范围22.1°-24.5°

变化周期为41000

    80

当地轴倾角增大时

高纬地区接受太阳辐射增加

赤道地区接受太阳辐射减少

同时

地轴倾角越大

地球冬季和夏季

接受太阳辐射差别越明显

这些差别共同影响地球气候变化

3. 星系轨道参数

太阳系围绕银河系

做更大空间的运转

具更大尺度的周期

导致银河系等星系恒星

对地球辐射作用产生周期性变化

产生更长周期的气候变化

比如

时间尺度为亿年级的大冰期

    81

◤太阳系在银河系中位置@NASA

4. 天文及地质事件

陨石撞击地球

导致地球磁场倒转

进而影响气候变化

    82

注释:有学者认为258万年前,陨石撞击导致地球磁场由松山反向极性期转向布容正向期。

火山喷发

可以直接影响全球气候

公元前1650-1600

希腊米诺斯的锡拉岛火山爆发

    83

生成约30-35千米高的喷发柱

    84

一万年来最严重的火山爆发之一

史称“米诺斯火山爆发事件”

    85

◤米诺斯火山口@NASA

大量喷发物进入平流层

导致全球气温降低

河流枯竭、粮食减产

这一事件

很可能是诱发夏朝灭亡

《国语•周语》记载

“伊、洛竭而夏亡”