太阳活动与旱涝

 
旱涝是重大的自然灾害之一.大范围与持久的旱涝,会给人类带来严重的损失.明代崇祯时,大旱连三年,赤地千里,饿殍遍野.1975年8月河南
南部特大暴雨,3天的降雨量比过去全年的降雨量还大,以致大水冲垮几个大水库,淹了几个县,经济损失约有5亿元.
因此,人们早就在研究旱涝的规律与成因,以求能早作预报与预防.
旱涝的发生是有一定规律可寻的.有些具有明显的周期性,有些则是随机的.当然,这里说的周期,并不是严格的周期,而是准周期.比如,我国降水变化大约有30～40年的周期,而长江中下游地区的降水,平均周期为35年(35年为著名的布鲁克纳周期).黄河流域的大干旱具有80～90年周期.渤海的严重冰情大约10年左右发生一次,等等.
我国的水文、气象学界十分重视对旱涝规律的研究.由于旱涝主要决定于气候演变,追根溯源,就是作气候演变规律的研究.我国悠久的历史上留下了丰富的水文、气象、物候的记事,为这方面的研究提供了宝贵的资料.
这个优势是外国所不具备的.
研究表明,气候的若干周期与太阳活动周期有明显的对应关系.比如长江年径流量变化具有约22年周期,淮河有约10年周期,而西江、黄河、永定河与松花江流域有40年左右的周期.这些周期与太阳活动的基本周期颇为一致.
近500年来,我国东半部地区的干旱指数具有2～3年、8～10年、22～26年的明显周期,这些周期跟太阳活动的几个周期很接近.
除了周期对应之外,太阳活动对气候的影响,即使在同一地区或同一流域,在不同的时期也是不一样的.比如在长江下游地区,太阳活动峰年与谷年附近,旱涝次数比其他年份要多.特别是,在峰年附近,涝的次数比旱的多;而在谷年附近,旱的次数比涝的多.如果就整个长江流域来说,也大致是这个情况.即在太阳活动峰年附近雨水多,易涝;在谷年附近雨水少,易旱.近500年来黄河流域的水旱情况,存在有"强湿弱干"的规律,也就是太阳活动强时,雨水较多;在太阳活动弱时,雨水较少.不过这种关系仍然很复杂,在太阳活动峰年时不一定有大水,而可能在活动峰年过后一二年才发生大水.
北京地区在近250年中,多雨的年份一般在太阳活动的谷年和峰年及其后一年,而少雨的年份则在谷年与峰年前一二年.
有人还研究了以耀斑爆发为主的太阳短期活动与天气的关系,也得到了许多有趣的结果.比如在四川盆地,太阳强耀斑后,常有多雨或大晴天天气出现,而在普通耀斑后,常出现比较异常的天气,如突然下冰雹等.
根据国内外的研究,太阳活动对大气、气候的影响是相当复杂的.同样是太阳峰年,有的地区是涝,而有的地区却是旱.这种差别的原因可能在于各地的自然地理条件不一样.
在研究太阳活动与大气、气候的关系时,人们也在探讨勺什么有这种关系?究竟太阳是怎样影响天气、气候变化的7可是至今没有一个完满的答案.
大家知道,大气运动的主要动力是太阳辐射热(以"太阳常数"为代表).
如果太阳总辐射发生变化,就能引起大气环流的变化,导致某些地区发生干旱或洪涝.理论上估计,太阳常数变化1％,就会发生这种情况.可是,经过几十年的地面观测以及近年来通过人造卫星的观测,所得的结果都表明,太阳常数基本上保持不变.因此,这条路就被堵死了.
人们提出了几个间接的原因来说明太阳活动对气候的影响.有一个是"大气臭氧的屏蔽作用"的假说.在地面上空20～30公里的大气层中,臭氧的含量特别丰富,因而被称为"臭氧层".臭氧能大量地吸收太阳的紫外线,使人类与生物免受太阳紫外线的辐射而遭到伤害,没有臭氧层的保护,包括人类在内的地球上的所有生物就存在不了.
臭氧是由太阳紫外线辐射产生的.在紫外辐射强时,臭氧含量就多;在紫外辐射弱时,臭氧含量就少.所以,臭氧含量多少或臭氧层厚薄,跟太阳活动有直接的关系.在太阳活动峰年时,紫外辐射最强,臭氧含量达最大;在谷年时,臭氧含量最少.
臭氧层对紫外辐射进入低层大气和到达地面有明显的屏蔽作用.臭氧多时,进入低层大气和地面的能量减少,地面温度也因之有所降低;反之,则增高.这就会导致大气的反常变化.但是其中详细的机制等情况,仍然是不清楚的.更有人提出,全球臭氧含量与太阳活动关系是反相关的,即在太阳活动峰年时,臭氧含量反而达到最小.这方面的分歧是很大的,所以对于臭氧的屏蔽作用仍要进一步弄清.
近年来,由于大气电过程的观测与研究比较深入,所以有人提出"雷暴事件的触发"假说.地球大气中经常发生雷暴.雨云中带正电荷的部分与带负电荷的部分相遇,就发生雷鸣闪电,下起瓢泼大雨或暴雨.研究发现,雷暴事件与太阳活动有关系.太阳活动强时,耀斑比较多.耀斑产生的大量高能质子能穿到大气的低层(20公里以下),触发雷暴的发生.观测发现,耀斑发生后4天,全世界范围的雷暴增强和欧洲雷暴事件的发生达到极大.
另外,宇宙线也能穿到大气低层,促使大气发生电离.宇宙线也是雷暴的源泉之一.地面宇宙线的强弱都受到太阳活动的调制,所以,雷暴事件与太阳活动是密切相关的.
但是,目前对于雷暴的过程,以及大气如何影响大气变化,导致旱涝,仍然没有研究清楚.不过,大多数科学家认为,太阳活动通过大气电的过程影响于天气,可能是一个较好的途径.
未来,在弄清了太阳活动与大气、气候的关系后,人们也许可能通过太阳活动来作比现在准确得多的天气预报.