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2019年世界氣象日主題--太陽、地球和天氣

  依靠太陽的能量,地球上萬物生長。太陽驅動天氣、洋流、水循環,塑造我們的心情,影響我們的日常活動。太陽是音樂、攝影和藝術的靈感源泉。

  2019年世界氣象日主題是“太陽、地球和天氣”。

  依靠太陽的能量,地球上萬物生長。太陽驅動天氣、洋流、水循環,塑造我們的心情,影響我們的日常活動。太陽是音樂、攝影和藝術的靈感源泉。

  和我們在夜空中能看到的其他很多星星一樣,太陽是一顆恒星,但是離我們更近的一顆恒星,相距地球將近1.5億千米。作為太陽系的核心,太陽讓地球保持足夠溫暖,使地球上的生命繁衍不息。45億多年以來,太陽這顆熾熱的恒星一直是地球上天氣、氣候、生命的能量之源。

  太陽和能量

  太陽的直徑約為139萬千米,是地球直徑的109倍。太陽核心溫度是1500萬℃,表面溫度是5500 ℃。如果沒有太陽持續提供的光照和熱量,地球上的生命將不復存在。太陽的熱量讓地球上存在液態水成為可能。細菌、植物、昆蟲、動物、人類等所有生命都需要依靠液態水才能存活。地球表面接收的光照強度與太陽的熱量輸出、太陽高度角、地球繞太陽運行軌道的周期變化以及被地球吸收的和反射到太空的熱量多少有關。

  太陽內部的磁場線周期性地穿破表面,在太陽表面形成太陽黑子。太陽的活動時而劇烈時而減弱,有11年的周期性。與太陽黑子相關的劇烈的太陽磁場活動會導致太陽耀斑、日冕和其他影響深遠的電磁現象發生。

  在地球的歷史長河中,地球接收的太陽熱量是變化的,這給氣候和所有生物帶來了巨大影響。自從大約1.2萬年前,也就是上一個冰期結束以來,雖然到達地球表面的太陽輻射經常出現微小的變化,但是氣候總體比較平穩。這些微小的變化經常由地球繞太陽公轉的周期變化、云量變化和地球上其他波動所引起。然而,即使很小的氣候變化也會給人類文明帶來激烈的區域影響,并導致像瑪雅文明和古埃及文明的興衰。

  地球繞太陽公轉軌道引起的氣候波動的時間尺度為千年,然而,受人類活動影響的氣候變化直到工業時代才開始。化石燃料的燃燒以及其他的工業和農業活動釋放二氧化碳等溫室氣體進入大氣,使地球吸收了更多的太陽熱量,導致了地球能量的失衡。

  太陽本身提供了一種更加廉價、使用更加廣泛并有潛力替代化石燃料的能源—太陽能。為了減少溫室氣體的排放,我們需要立即采取行動。

  太陽和四季

  地軸相對于地球繞太陽公轉軌道的傾斜角決定了從赤道到兩極任何緯度獲得的日照時長和日照量,從而產生了四季變化。

  北半球的春分通常在3月20日左右,秋分通常在9月22日左右。在春分和秋分日,太陽直射赤道。赤道地區常年晝夜平分,南北半球的其他地區只有春分和秋分日才晝夜平分。

  在北半球,夏至通常在6月21日左右,冬至通常在12月21日左右。北半球夏至日,北半球的所有地區晝最長、夜最短,北極圈出現極晝,南極圈出現極夜。北半球冬至日,北半球的所有地區晝最短、夜最長,北極圈出現極夜,南極圈出現極晝。

  夏至時,正午太陽高度角最高;冬至時,正午太陽高度角最低。北半球夏至時,北半球向太陽傾斜,因此接收到更多的陽光,更加溫暖。冰島、挪威等北半球的高緯度國家接收連續光照。

  太陽和氣候變化

  當地球釋放的能量與吸收的能量相同時,能量收支平衡,平均氣溫保持穩定。然而,從19世紀后半葉工業時代起,全球平均氣溫已經上升了約1℃。目前,氣候變化日趨劇烈,比地球繞太陽公轉引起的氣候變化更加迅速。前所未有的氣候變化讓生態系統和人類都難以適應。

  過去30年的氣象衛星測量數據表明,太陽輸出的能量并沒有增加,那么,目前地球上發生的全球變暖就不能歸咎于太陽活動的變化。

  全球變暖由大氣中長期存在的溫室氣體引起,導致冰川融化、海溫上升。2017年,二氧化碳濃度達到405.5ppm(1ppm表示每百萬個干燥空氣分子中有1個溫室氣體分子)。目前,溫室氣體濃度還在繼續上升。自20世紀90年代以來,由于長期存在的溫室氣體的影響,總輻射強迫增加了41%,全球氣候變暖。在過去10年里,二氧化碳對總輻射強迫增加的貢獻率約達82%。

  如果溫室氣體濃度按照現有趨勢上升,21世紀末氣溫將上升3~5℃。這超過了聯合國氣候變化框架公約《巴黎協定》對全球平均氣溫上升低于2℃、盡可能接近1.5℃的目標。

  有氣象記錄以來最暖的20年都出現在過去22年中,其中,最熱的4年正是最近4年。受到氣候變化的影響,極端高溫增加。地方、國家、區域、全球范圍的最高氣溫都打破了紀錄。由于氣候變化,高溫熱浪在一年中開始得更早,結束得更晚,出現得更加頻繁和劇烈。

  氣候模式預估顯示,大部分陸地和海洋區域的平均氣溫上升,大部分居住區極端高溫事件增多,一些地區強降水增多,一些地區出現干旱和降水不足的概率增大。而且,隨著全球變暖加劇,健康、生計、糧食安全、水資源、人類安全和經濟發展等與氣候相關的風險增加。

  測量陽光

  科學家使用太陽輻射測量來研究氣候變率、變化并預報天氣。

  測量陽光并不是聽上去那么簡單。不同地點、不同時間、不同儀器可以進行比較的長期測量是關鍵所在。這就需要對全球成百上千的地基觀測儀器進行精細校準。

  對太陽能產業的決策者來說,輻射測量至關重要。為了計算一個即將建設的太陽能裝置可以產生多少電,必須知道每天有多少陽光可以利用,無論是晴天還是陰天,無論是冬天還是夏天。決策者和商業投資人使用這些數據來尋找太陽能發電站的合適位置。

  100多年來,位于瑞士達沃斯的P.M.O.D.研究所一直在研究測量陽光的方法。自1971年起,它一直是世界氣象組織的世界輻射中心,維持著測量太陽輻射的主要標準。這保證了精密儀器的準確性,以及測量數據的可比性。世界輻射中心確保大家以同樣的準確度測量太陽輻射,目的是讓觀測可以相互比較,同時讓過去和未來進行的觀測也具有可比性。

  正因為有了世界氣象組織主導的全球范圍內的合作,科學家們對氣候系統的理解更加深入,太陽能產業的發展更加有效。

  來源:世界氣象組織官方網站

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