1880年以來地球陸地-海洋溫度指數中的太陽黑子活動周期研究
發(fā)布時間：2021-12-21 19:00
地球表面氣溫波動存在多種周期,太陽輻射是地球氣候系統的外部驅動力,其對地球表面氣溫具有一定的調制作用。利用Morlet復值小波變換法分析了1880以來地球陸地-海洋溫度指數的周期特征,識別出地球陸地-海洋溫度指數具有22年周期。在周期、相位、振幅等基礎上,對地球陸地-海洋溫度指數和太陽黑子的22年周期分別進行正弦函數擬合,得出地球陸地-海洋溫度指數的22年磁周期與太陽黑子數量的22年周期呈正相關關系;進一步分析表明,太陽黑子數量的22年磁周期可能是地球陸地-海洋溫度指數22年周期的驅動力。在99%置信水平下,太陽黑子數量22年周期的振幅約為0. 21℃,對全球變暖的評估具有重要影響,為定量研究全球氣候及其驅動機制提供了新的證據。
【文章來源】：高原氣象. 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章頁數】：8 頁
【部分圖文】：
地球陸洋溫度指數的22年周期擬合與波動范圍
(1)1880年以來的地球陸洋溫度指數存在著準22年周期，為太陽黑子數量典型周期。在99%置信度下（2倍標準偏差），22年周期的振幅為0.21℃，即地球陸洋溫度指數所代表的地球表面氣溫以0.21℃為振幅波動。根據IPCC第五次評估報告，自工業(yè)革命以來的全球變暖增溫幅度約為0.89℃（Stocker et al,2013），在不考慮相位影響的情況下，太陽黑子22年周期對地球氣溫的貢獻占有重要比例。太陽黑子數量的22年周期對地球表面氣溫的影響可達到20.2%（按99%置信度）。換句話說，太陽輻射數量對地球表面氣溫的影響不僅不是可以忽略的因素，而且極可能是重要的影響因素。因此，在進行氣候評估時，應給予充分考慮。(2）太陽黑子數量的22年周期與地球陸洋溫度指數22年周期呈正相關關系。當太陽黑子活動22年周期位于正相位時，地球表面氣溫位于較溫暖階段；當太陽黑子數量22年周期位于負相位時，地球表面氣溫位于相對低溫階段。地球表面氣溫圍繞其22年滑動均線呈準正弦函數形式波動。太陽黑子數量的22年磁周期可能是地球陸地-海洋溫度指數的22年周期驅動力。
以22年為滑動平均參數，對地球陸洋溫度指數時間序列進行滑動平均（Moving Average），滑動平均值置于中間位置，得到去除了22年以下周期影響的滑動平均時間序列（圖2黑線）。地球陸洋溫度指數時間序列減去相應的滑動平均時間序列得到包含22年周期組分的時間序列（下稱差值時間序列，見圖2灰線），將非平穩(wěn)氣溫時間序列轉變成平穩(wěn)時間序列（裴益軒等，2001）。氣候系統在穩(wěn)定階段屬于強迫振動，振幅為常數。在2倍標準偏差控制下，22年周期的振幅約為0.21℃；在1倍標準偏差控制下振幅約為0.11℃，代表了22年周期對地球陸洋溫度指數時間序列的影響程度。22年周期的振幅相應于2013年IPCC第五次評估報告全球變暖升溫幅度0.89℃占有較大的比重（Stocker et al,2013），可能對全球變暖的評估具有重要影響。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]1981年以來中國夏季降水變化特征及其與SST和前期環(huán)流的聯系[J]. 李啟芬,吳哲紅,王興菊,張東海,肖媚. 高原氣象. 2020(01)
[2]氣候變化對甘肅河西地區(qū)干熱風特征的影響[J]. 候啟,張勃,何航,李帥. 高原氣象. 2020(01)
[3]鄂爾多斯高原地區(qū)明清時期氣象災害特征研究[J]. 奚秀梅,段樹國. 高原氣象. 2019(02)
[4]Influences of the 11-yr Sunspot Cycle and Polar Vortex Oscillation on Observed Winter Temperature Variations in China[J]. Chunhui LU,Botao ZHOU. Journal of Meteorological Research. 2018(03)
[5]第24太陽活動周地球附近磁云與非磁云事件的統計分析[J]. 婁飛,葉煜東. 空間科學學報. 2017(04)
[6]基于Hilbert-Huang變換的極端氣溫時間序列的尺度分析[J]. 閆允魯,馬皓,羅劍平,黃文華,邱翔,劉宇陸. 力學季刊. 2016(04)
[7]驅動太陽磁周期的原因是什么?[J]. 姜杰,汪景琇,張敬華,畢少蘭. 科學通報. 2016(27)
[8]近300a來天山中西部降水與太陽活動的小波分析[J]. 王濤,霍彥峰,羅艷. 干旱區(qū)研究. 2016(04)
[9]溫室氣體、海表面溫度、太陽常數及火山活動對中國地表氣溫影響之初探[J]. 張博,趙濱,陳隆勛,祝從文. 氣候與環(huán)境研究. 2015(01)
[10]毛烏素沙地1969—2009年主要氣候因子時間序列小波分析[J]. 胡永寧,王林和,張國盛,秦艷,王穎,趙培林. 中國沙漠. 2013(02)
碩士論文
[1]基于小波分析的氣候要素長時間序列分析[D]. 張海.中國地質大學(北京) 2018
本文編號：3545002
【文章來源】：高原氣象. 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章頁數】：8 頁
【部分圖文】：
地球陸洋溫度指數的22年周期擬合與波動范圍
(1)1880年以來的地球陸洋溫度指數存在著準22年周期，為太陽黑子數量典型周期。在99%置信度下（2倍標準偏差），22年周期的振幅為0.21℃，即地球陸洋溫度指數所代表的地球表面氣溫以0.21℃為振幅波動。根據IPCC第五次評估報告，自工業(yè)革命以來的全球變暖增溫幅度約為0.89℃（Stocker et al,2013），在不考慮相位影響的情況下，太陽黑子22年周期對地球氣溫的貢獻占有重要比例。太陽黑子數量的22年周期對地球表面氣溫的影響可達到20.2%（按99%置信度）。換句話說，太陽輻射數量對地球表面氣溫的影響不僅不是可以忽略的因素，而且極可能是重要的影響因素。因此，在進行氣候評估時，應給予充分考慮。(2）太陽黑子數量的22年周期與地球陸洋溫度指數22年周期呈正相關關系。當太陽黑子活動22年周期位于正相位時，地球表面氣溫位于較溫暖階段；當太陽黑子數量22年周期位于負相位時，地球表面氣溫位于相對低溫階段。地球表面氣溫圍繞其22年滑動均線呈準正弦函數形式波動。太陽黑子數量的22年磁周期可能是地球陸地-海洋溫度指數的22年周期驅動力。
以22年為滑動平均參數，對地球陸洋溫度指數時間序列進行滑動平均（Moving Average），滑動平均值置于中間位置，得到去除了22年以下周期影響的滑動平均時間序列（圖2黑線）。地球陸洋溫度指數時間序列減去相應的滑動平均時間序列得到包含22年周期組分的時間序列（下稱差值時間序列，見圖2灰線），將非平穩(wěn)氣溫時間序列轉變成平穩(wěn)時間序列（裴益軒等，2001）。氣候系統在穩(wěn)定階段屬于強迫振動，振幅為常數。在2倍標準偏差控制下，22年周期的振幅約為0.21℃；在1倍標準偏差控制下振幅約為0.11℃，代表了22年周期對地球陸洋溫度指數時間序列的影響程度。22年周期的振幅相應于2013年IPCC第五次評估報告全球變暖升溫幅度0.89℃占有較大的比重（Stocker et al,2013），可能對全球變暖的評估具有重要影響。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]1981年以來中國夏季降水變化特征及其與SST和前期環(huán)流的聯系[J]. 李啟芬,吳哲紅,王興菊,張東海,肖媚. 高原氣象. 2020(01)
[2]氣候變化對甘肅河西地區(qū)干熱風特征的影響[J]. 候啟,張勃,何航,李帥. 高原氣象. 2020(01)
[3]鄂爾多斯高原地區(qū)明清時期氣象災害特征研究[J]. 奚秀梅,段樹國. 高原氣象. 2019(02)
[4]Influences of the 11-yr Sunspot Cycle and Polar Vortex Oscillation on Observed Winter Temperature Variations in China[J]. Chunhui LU,Botao ZHOU. Journal of Meteorological Research. 2018(03)
[5]第24太陽活動周地球附近磁云與非磁云事件的統計分析[J]. 婁飛,葉煜東. 空間科學學報. 2017(04)
[6]基于Hilbert-Huang變換的極端氣溫時間序列的尺度分析[J]. 閆允魯,馬皓,羅劍平,黃文華,邱翔,劉宇陸. 力學季刊. 2016(04)
[7]驅動太陽磁周期的原因是什么?[J]. 姜杰,汪景琇,張敬華,畢少蘭. 科學通報. 2016(27)
[8]近300a來天山中西部降水與太陽活動的小波分析[J]. 王濤,霍彥峰,羅艷. 干旱區(qū)研究. 2016(04)
[9]溫室氣體、海表面溫度、太陽常數及火山活動對中國地表氣溫影響之初探[J]. 張博,趙濱,陳隆勛,祝從文. 氣候與環(huán)境研究. 2015(01)
[10]毛烏素沙地1969—2009年主要氣候因子時間序列小波分析[J]. 胡永寧,王林和,張國盛,秦艷,王穎,趙培林. 中國沙漠. 2013(02)
碩士論文
[1]基于小波分析的氣候要素長時間序列分析[D]. 張海.中國地質大學(北京) 2018
本文編號：3545002
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