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影響氣候的因子

影響氣候的因子. 太陽黑子週期與氣候. 科學家尋找準確預報途徑 太陽黑子確實有週期性 但能準確預報氣候嗎？. 太陽黑子與三小冰河期. 黑子少恰逢三小冰河期 可能的原因： 1. 太陽黑子較少 2. 太陽較不活躍 3. 太陽能量較小. 太陽黑子與中國古代旱災. 中國學者竺藕舫解讀數據 晉朝：旱災 41: 黑子 17 南宋：旱災 58: 黑子 16 竺氏「個人」得出結論： 黑子多則旱災頻傳 氣候特別冷. 太陽黑子是如何形成的 ?. 本影區，約 3000-4500k( 絕對溫度 ).

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影響氣候的因子

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  1. 影響氣候的因子

  2. 太陽黑子週期與氣候 科學家尋找準確預報途徑 太陽黑子確實有週期性 但能準確預報氣候嗎？

  3. 太陽黑子與三小冰河期 黑子少恰逢三小冰河期 可能的原因： 1.太陽黑子較少 2.太陽較不活躍 3.太陽能量較小

  4. 太陽黑子與中國古代旱災 中國學者竺藕舫解讀數據 晉朝：旱災41:黑子17 南宋：旱災58:黑子16 竺氏「個人」得出結論： 黑子多則旱災頻傳 氣候特別冷

  5. 太陽黑子是如何形成的? 本影區，約3000-4500k(絕對溫度) 黑子本身並不黑，之所以為黑色是因為比太陽的光球層表面溫度要低一、二千度，在更加明亮的光球襯托下，看上去像一些深暗色的斑點。 半影區，約5500k

  6. 因太陽旋轉時，赤道的轉速相較於兩極區的轉速來的快，因此太陽的磁力線就會逐步被拉長並環繞太陽， 經多次纏繞之後緯向磁場愈來愈強，磁場強度與磁力線的密度成正比，磁力線之間互相有斥力，磁場加強時斥力愈來愈強，磁壓變高。

  7. 當磁壓越來越強超過氣壓時， 磁力線連帶物質會冒出太陽表面。在磁力線集中穿過對流層頂部進入光球時，會干擾到太陽表面和內部的熱對流使得該區域溫度降低，形成黑子。在磁力線集中和穿入的部位形成的黑子分別為N極性和S極。

  8. 氣候學家不斷的在尋找具週期性或準週期性的氣候變化，如果氣候變化具有週期性，人類就可輕而易舉的預報未來的氣候。如果，與太陽活動相關的週期性變化對地球氣候有所影響，我們只須監測太陽的活動即可預測氣候，科學家很自然的就聯想到太陽黑子。氣候學家不斷的在尋找具週期性或準週期性的氣候變化，如果氣候變化具有週期性，人類就可輕而易舉的預報未來的氣候。如果，與太陽活動相關的週期性變化對地球氣候有所影響，我們只須監測太陽的活動即可預測氣候，科學家很自然的就聯想到太陽黑子。

  9. 13世紀開始，太陽黑子數的低值期1282-1342 , 1450-1534，以及1645-1715。 上述三個低值期恰好發生於小冰河期，而且太陽黑子數少代表太陽比較不活躍，釋放出的能量減少。有些科學家因此認為地球氣候的冷暖與太陽黑子活躍與否有關。 過去三百年太陽黑子數的變化。

  10. 從學理上，科學家仍舊無法理解太陽黑子如何影響氣候。太陽黑子活躍時，太陽輻射增強的部分都屬於極短的波段，如紫外線、X及α 射線，因此所增加的能量不多。這些輻射一進入大氣時，立即為高層大氣(大約一百公里高)的氣體吸收，實際到達地面的輻射量不大，因此對地表氣候影響甚小。即使，高層大氣結構有了變化，目前也無任何理論可以解釋高層大氣溫度的變化會影響到地表附近的氣候。 我們並不知道Maunder minimum 時期太陽輻射量比目前少了多少。它減少的量是否大到足以影響氣候，仍是待解之謎。整體而言目前並無充份證據證實太陽黑子數與氣候變化的直接關條。

  11. 板塊構造學說

  12. 大陸漂移： 起源： 　　　早在1620年，英國的法蘭西斯．培根提出非洲與南美洲的陸緣可以彼此銜接。1912年魏格納(Wegener)發表了「大陸與海洋的起源」一文，不過因當時證據不足，所以不受人所重視，一直到1960年初英國的Edward Bullard爵士才證明了此一學說。

  13. Edward Bullard的大陸漂移證據： 大陸拼圖： 圖片來源：http://www.scarborough.k12.me.us/wis/teachers/dtewhey/webquest/nature/pangea.htm

  14. 化石紀錄、岩石序列與山脈之吻合： 中龍 圖片來源http://teacher2.smithtown.k12.ny.us/sgessler/geohistory.htm

  15. 圖片來源http://teacher2.smithtown.k12.ny.us/sgessler/geohistory.htm圖片來源http://teacher2.smithtown.k12.ny.us/sgessler/geohistory.htm

  16. 冰川與其他有關氣候的證據： 圖片來源http://www.ce.tku.edu.tw/~yang/geology/plate.html

  17. 海底擴張： 起源：1962年普林斯頓大學海斯(Harry Hess)發表「海洋盆地的歷史」。 理論：地函內的岩漿因對流作用，沿中洋脊裂谷上升到海底，在中洋脊頂部造成新的海洋地殼，並迫使原來在裂谷兩側老的海洋地殼遠離，向中洋脊左右不斷推移擴張。

  18. 冷 湧升 軟流圈 熱 外核 內核 地函 海底擴張示意圖 圖片取自：http://www.hudong.com/wiki/%E6%B5%B7%E5%BA%95%E7%83%AD%E6%B5%81

  19. 海斯的海底擴張證據： 海底地形證據： 圖片來源：http://www.bamboo.hc.edu.tw/~sts/course-2003/course/textbook/text05/ch14/

  20. 磁極反轉：

  21. 熱點形成之島嶼島鏈： 夏威夷島鏈 圖片來源：http://www.sciencetimes.com.cn/m/user_content.aspx?id=271944

  22. 海桌山： 海桌山形成示意圖 圖片來源：http://meda.ntou.edu.tw/mpedia/?t=1&i=0022

  23. 板塊構造學說： 於1965年由威爾遜(J‧T Wilson)提出，大意為：地表由許多版塊構成，或以大陸地殼為主，或以海洋地殼為主，或由兩者合成，並結合了其下部緊鄰之部分較硬地函，再其下為具流動性質的軟流圈。板塊邊緣定義了主要的地震與火山帶。

  24. 全球主要板塊示意圖，全球主要有7大板塊，分別為：全球主要板塊示意圖，全球主要有7大板塊，分別為： 太平洋板塊、歐亞板塊、非洲板塊、澳洲板塊、 北美洲板塊、南美洲板塊、南極洲板塊。 圖片來源：http://163.21.2.79/oblog4/u/geminilin/2468.html

  25. 板塊邊緣： 3種不同類型板塊邊緣示意圖 圖片來源：http://140.122.162.57/works/summer/7/%E5%AD%B8%E7%94%9F.files/%E6%9D%BF%E5%A1%8A%E5%AD%B8%E8%AA%AA.htm

  26. 分離板塊邊緣： 分離板塊邊緣形成示意圖 圖片來源：http://gis.geo.ncu.edu.tw/921/teach/%E6%B5%B7%E5%BA%95%E6%93%B4%E5%BC%B5%E5%AD%B8%E8%AA%AA.htm

  27. 聚合板塊邊緣： 甲：海洋地殼對大陸地殼 乙：海洋地殼對海洋地殼 丙：大陸地殼對大陸地殼 圖片來源：http://gis.geo.ncu.edu.tw/921/teach/%E8%81%9A%E5%90%88%E6%9D%BF%E5%A1%8A%E9%82%8A%E7%B7%A3.htm

  28. 存留(轉形)板塊邊緣： 北美聖安地斯山脈板塊構造圖 圖片來源：http://www.uwsp.edu/geo/faculty/hefferan/geol320/strikeslip.html

  29. 圖片來源：Google Earth

  30. 地形變化對氣候的影響

  31. 海陸分布及地形高低對氣候有很大的影響。比如，季風主要導因於海陸分布產生的加熱不均勻。陸地在冬季時的降溫以及夏季時的升溫比海洋快和明顯，造成溫度上的差異。當空氣受熱膨脹，密度便會降低，因而向上升；反之亦然，所以在夏季時陸地的氣壓會比海洋低，冬季時相反。海陸分布及地形高低對氣候有很大的影響。比如，季風主要導因於海陸分布產生的加熱不均勻。陸地在冬季時的降溫以及夏季時的升溫比海洋快和明顯，造成溫度上的差異。當空氣受熱膨脹，密度便會降低，因而向上升；反之亦然，所以在夏季時陸地的氣壓會比海洋低，冬季時相反。

  32. 美國西部高地及青藏高原形成之後，美國西部、東北非、西亞及青藏高原西側及北側變得比較乾燥;高緯度地區則變得比較冷美國西部高地及青藏高原形成之後，美國西部、東北非、西亞及青藏高原西側及北側變得比較乾燥;高緯度地區則變得比較冷

  33. 板塊漂移不斷的改變海陸分布狀態。以目前的氣候而言，大部份陸地集中在北半球，尤其在北緯30度到60度之間，因此北半球中緯度冬季氣溫比南半球的氣溫低，而且年溫差大了許多。如果將目前海陸分布作一番重新調整，比如，將陸地集中在赤道地區，則北半球中緯地區的年溫差勢必降低，而且溫度可能升高。板塊漂移不斷的改變海陸分布狀態。以目前的氣候而言，大部份陸地集中在北半球，尤其在北緯30度到60度之間，因此北半球中緯度冬季氣溫比南半球的氣溫低，而且年溫差大了許多。如果將目前海陸分布作一番重新調整，比如，將陸地集中在赤道地區，則北半球中緯地區的年溫差勢必降低，而且溫度可能升高。

  34. 海陸分布也影響海洋環流，間接影響氣候。比如，有些科學家認為，原來相連的南美洲與南極洲大約在三千萬年前分開，兩者之間於是形成了繞南極的洋流，原本來自熱帶的洋流被截斷，無法繼續將由熱帶地區帶來的熱能傳送至南極大陸附近海域。由於缺乏海洋調節氣候的功能，南極大陸氣溫因此下降，冰河逐漸形成。海陸分布也影響海洋環流，間接影響氣候。比如，有些科學家認為，原來相連的南美洲與南極洲大約在三千萬年前分開，兩者之間於是形成了繞南極的洋流，原本來自熱帶的洋流被截斷，無法繼續將由熱帶地區帶來的熱能傳送至南極大陸附近海域。由於缺乏海洋調節氣候的功能，南極大陸氣溫因此下降，冰河逐漸形成。 但有些科學家認為，繞南極洋流的出現尚不足以讓北半球進入冷期，而是亞洲南部高地(青藏高原)，的隆起，才使得北半球在約五百萬年前，開始有大量冰河的出現。

  35. (d)火山爆發 火山噴出的二氧化硫進入平流層，逐漸轉化成含硫的懸浮微粒 火山爆發後幾個月後，懸浮微粒雲(aerosol cloud)的影響達到最高點 懸浮微粒反射太陽輻射，也同時吸收地球的長波輻射。由於吸收紅外線的效率極高，因此含懸浮微粒的平流層(20km-25km)溫度會升高。

  36. 懸浮微粒對對流層氣候的影響較複雜。 小顆粒(半徑<1μm)反射太陽輻射較強，因此產生冷卻作用。 大顆粒(半徑>2μm)則吸收地球長波輻射較強，因此有增溫作用。 大顆粒受地心引力影響，幾個月後，幾乎全部掉落至地表。因此 火山爆發後數月，只剩下小的懸浮微粒流在平流層。 這些懸浮微粒可能停留在平流層達數年之久，不斷的將太陽輻射散射回太空，淨效應為冷卻作用，使地表溫度下降。

  37. 圖7-8:百年來較大的火山爆發與北半球平均溫度關係，顯示火山爆發可能影響氣候，但並不是每一次火山爆發都會如此。火山爆發對氣候影響的程度決定於留在平流層的懸浮微粒含量。一般而言，停留在平流層中的懸浮微粒會因重力牽引逐漸沉降至對流層而後消失。他停留在大氣的時間頂多2-3年。因此，單一火山爆發對氣候的影響只是短短幾年。圖7-8:百年來較大的火山爆發與北半球平均溫度關係，顯示火山爆發可能影響氣候，但並不是每一次火山爆發都會如此。火山爆發對氣候影響的程度決定於留在平流層的懸浮微粒含量。一般而言，停留在平流層中的懸浮微粒會因重力牽引逐漸沉降至對流層而後消失。他停留在大氣的時間頂多2-3年。因此，單一火山爆發對氣候的影響只是短短幾年。

  38. 雖然單一火山爆發的影響極為短暫，如果年年有大型火山爆發，噴出含硫量極高的火山灰，對較長時期的氣候變化是否有影響呢?科學家分析格陵蘭冰蕊的酸鹼度發現它不但記錄了歷史上已知的火山爆發事件。而且還可能記錄了許多不曾為人知的火山爆發事件。近年來的衛星觀測也發現了許多發生在偏遠地區而不為人知的火山爆發事件。雖然單一火山爆發的影響極為短暫，如果年年有大型火山爆發，噴出含硫量極高的火山灰，對較長時期的氣候變化是否有影響呢?科學家分析格陵蘭冰蕊的酸鹼度發現它不但記錄了歷史上已知的火山爆發事件。而且還可能記錄了許多不曾為人知的火山爆發事件。近年來的衛星觀測也發現了許多發生在偏遠地區而不為人知的火山爆發事件。

  39. 冰蕊酸度(acidity)的變化，與北半球溫度的變化呈現高度的一致性，酸度高(低)則溫度低(高)。 科學家認為酸度的變化主要是受到含硫火山灰在極區的沉降量的影響，意及酸度越高表示火山爆發頻率越高。此一詮釋指出連續的火山爆發仍可能影響較為長期的氣候變化。

  40. (a) 大氣氣體成分的變化 • 溫室氣體的存在使地球成為適於生物生存的環境。但是自從工業革命以來，人造溫室氣體 ( 如 CO2、CH4、CFCS、 HCFCS、 N2O 等 ) 的快速增加，大大的提昇了大氣進一步暖化的可能性。 • 其影響

  41. (b) 地表狀態的變化 地表狀態變化會影響地表吸收的太陽輻射量、大氣/陸地之間交換的潛熱及可感熱通量。 沙漠及冰雪覆蓋區比綠地反射較多的太陽輻射，因此吸收較少的太陽輻射。

  42. 地表狀態與氣候的相互關係表現最明顯的是在沙漠邊緣地區，如撒哈拉沙漠南緣的 Sahel。

  43. 熱帶雨林的砍伐也會造成類似的結果。

  44. 圖7-9)。 降水減少勢必進一步影響當地植被及生態環境。另外，砍伐熱帶雨林，也會減少森林的二氧化碳吸收量，大氣中二氧化碳含量因此 累積的更快，間接加強全球暖化的程度。

  45. 海洋 海洋是大氣中水氣的主要來源 同時也是水循環的主要驅動者和大氣的主要能量來源 因為洋流而調節了氣候，也降低了高緯度地區的溫差變化 從(聖嬰現象---南方震盪)中，可看出海洋對區域環境的短期影響、甚至長期影響

  46. 雲 同時具有反射太陽輻射和吸收地球輻射的功能，前者讓地球冷卻、後者為地球加溫 雲可以反射20%的太陽輻射回太空 大體而言：高雲吸收地球輻射能力較強；低雲反射太陽輻射較強（其中的關係十分複雜） 因此較多的高雲會提高地球溫度；較多的低雲則降低地球溫度

  47. 全球平均來說，雲造成了17Wm-2的輻射冷卻效果（Wm-2輻射單位）全球平均來說，雲造成了17Wm-2的輻射冷卻效果（Wm-2輻射單位） 雲量改變的10%冷卻效應相當於工業革命至今所產生的二氧化碳增溫量 而二氧化碳的增加會使大氣中的水氣增加所以雲量也增加 但是增加的雲量是以高雲為主或低雲為主，則影響了整體地表溫度是提升或下降

  48. 大氣的內部動力 大氣非一線性流體，大氣學家Lorenz單研究一只含三個變數的非線性動力系統，發現只要輕微改變及可能形成另一個不同的氣候 在這種系統下，氣候變化的過程中發生任何擾動都可能使變化結果完全大逆轉（蝴蝶效應） 因此若地球大氣真屬於此類型，則推斷準確氣候對人類而言是不可能的

  49. 新仙女木期 是指距今12800年至11500年的一段持續1300年左右的冰期。在此之前地球一直處在溫度逐漸升高的間冰期中，由於突然發生了新仙女木事件而導致全球氣溫驟降，北極冰川南侵。這一時期的得名來自於歐洲北部仙女木屬的一種植物，該物種本生活在寒帶地區，而對格陵蘭冰川的研究卻發現，新仙女木期時在低緯度地區都能發現該物種的花粉，從而表明當時氣候寒冷，該物種大肆南侵。[1]在新仙女木期之前還有老仙女木與中仙女木期。

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