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气候变迁的原因

发布时间:2017-03-28

气候的变迁既非一直变冷,亦非一直变热,而是以各种不同时间尺度的冷暖半湿交替出现的。它的时间尺度从十年、几十年, 百年、千年到万年,在地质时代则要用百万年和忆年计算。这里将气候波动的 原因略加介绍。

我们已知,太阳辐射是气候形成的决定性因素,如果太阳辐射发生变化, 就必然引起气候的变化。我们也知道,太阳辐射对于气候的影响,又常通过热量平衡各分量的作用,而大气环流在大气热量交换中又起着重要的作用。所以, 我们讨论气候变迁的原因时,这些问题就会交织在一起。

竺可桢先生曾对我国历史时代气候的变化与太阳活动的关系作过研究。他根据我国史书关于太阳黑子的记载和我国及欧洲各世纪严冬次数相对照,得出黑子记录多的世纪,也是我国历史上严冬多的世纪,欧洲亦不例外。

现代研究指出:太阳黑子最多时,日冕上的扰动最大,大气的吸收率也最大,所以到达地面的太阳辐射量并不大;相反,在太阳黑子极小值时,太阳辐射本来就弱,达到地球的太阳辐射量导致副热带高压带北移,使中、高纬度的纬圈环流加强。反之,地球接受太阳辐射量减少时,经圏环流增强,南北冷暖空气交换增加,东亚冬季寒潮活动频繁,就可出现严冬。由于太阳黑子周期变 化在7.3〜16.1a之间,平均周期长度为11.1a,所以导致大气环流有大约11a的周期变化,气候也有大约11a的周期变化。

在近年研究太阳黑子与气候变化的关系中,不但发现在太阳黑子的11a周期中有双波振动现象,而且有两个11a周期组成的22a周期,有4个22a周期组成一个80〜90a的世纪周期,还有200a和400a的超长周期现象。由此可见, 气候变化与太阳黑子周期的关系是复杂的。

另外,由于其他行星对地球引力的干扰,地球绕太阳运动时,天文位置存 在着长周期的变化,使得地球接受的太阳辐射也存在着长周期的变化。地球轨 道和赤道平面间的交角目前是23°27',最大时可达24°36',最小可以达到21°39', 变化周期约为4万a。交角小时,会引起高纬度地区降温、热带地区升温;交角大时,会引起高纬地区升温、热带地区降温。地球轨道的偏心率也有周期性的变化,变化范围在0〜0.068,变化周期为9.2万a.偏心率大时,北半球冬季距太阳近,冬季可比现在短而暖,北半球夏季距太阳远,夏季可比现在长而凉爽; 南半球则相反,即夏季短而热,冬季长而冷。春分点的位置也有变动,春分点约2.1万a绕行地球轨道一周,春分点位置变动的结果,可引起四季开始时间的移动和近日点、远日点的变化。

此外,很早以前人们就考虑到两极位置长时间的移动现象,后来又提出大陆漂移学说,是极地位置相对发生变化,因而导致地理纬度发生变化,各地接受的太阳辐射能也发生变化。

大量事实证明火山活动会直接影响太阳辐射。火山爆发时,常喷出大量的熔岩、烟尘、二氧化碳、硫化物气体以及水汽。火山灰尘形成的巨大烟柱可直冲云霄,冲破对流层,深入到平流层下层,形成气溶胶粒子,火山气溶胶粒子可维持3〜7a,长的能达15a。这样使太阳直接辐射显著地减小,而散射辐射增多,总辐射略有减少,因而地面平均气温也会降低。

大气环流和洋流的变化是造成气候变化和异常的重要原因之一。例如,近几十年出现的旱涝异常就与大气环流形势的变化有密切的关系。在20世纪五六十年代,北半球大气环流的主要变化,就是北冰洋极地高压的扩大和加强, 它导致北大西洋地面偏北风加强,促使极地海冰南移和气候带向低纬度推进。 从冬季环流形势来看,泳岛低压和阿留申低压的位置近年来一直都朝西南移动。 大气环流的变化与洋流的变化密切相关,这两者的变化对气候的影响非常显著。如厄尔尼诺和拉尼娜现象就是信风张弛引起洋流异常变化的结果,使世 界气候出现异常。

冰雪覆盖对气候的影响愈来愈受到人们的关注,在冰雪覆盖面积变化显著的年份,往往会出现气温和降水异常的现象,这种异常可影响到遥远的地方。 如南极冰雪减少时,我国梅雨出梅晚,梅雨期长,长江中下游偏涝;当南极冰雪量增多,我国梅雨出梅期提早,梅雨期短,长江中下游偏旱。

影响气候的变迁,除上述因子外,人类活动也改变了下垫面状态,干扰了 大气成分的组成,也可以影响气候的发生变化。例如,灌溉起到了“绿洲效应”; 大型水库起到了“湖泊效应”;防护林起到了“障壁效应”;城市起到了“热岛效应”; 大气中人造二氧化碳和喷气机飞行产生的卷云和水汽产生了“温室效应”。大气中人造尘埃起了“阳伞效应、人为热起到了“火炉效应”;石油污染造成“海洋沙 漠化效应”等等。

影响气候变化的原因是复杂的,气候变化一方面留下了丰富的旅游资源, 一方面又会影响人们的旅游行为。