Güneş Radyasyonunu ve Spetral Bileşenleri Anlamak

Güneş radyasyonu Güneş tarafından yayılan elektromanyetik enerjidir, Dünya'nın iklim sisteminin temel sürücüsü olarak hizmet eder. Bu enerji yayılımları uzay yoluyla gelir ve atmosferin üst kısmında ortalama 1,361 watt (UV) uzun dalgaboyutlu ultraviyole (UV) ile ilgili olarak bilinen bir değerdir. ancak, yüzeyin yörünge geometriye ulaşması, atmosferik bir saçılma, absorpsiyon ve bulut kapakları nedeniyle değişir.

Visible Light

Visible light ( dalga boyları -380-750 nm) Dünya'ya ulaşan toplam güneş enerjisinin% 44'ünü oluşturur ve büyük ölçüde yüzey tarafından absorbe edilir, gündüz ısı, fotosentez ve görünür ışık yoğunluğundaki değişiklikler doğrudan yüzey elbedo geri bildirimlerini oluşturur - örneğin, kar ve buz eriğini absorbe ederken, daha görünür radyasyonu absorbe eder.

Ultraviolet Radyasyon

Ultraviolet (UV) radyasyon (düşükler 380 nm altında dalgalar) gelen güneş enerjisinin yaklaşık% 7'sini oluşturur, ancak jet akışlarının ve kutup vortiklerinin konumunu etkiler. UV tabakaları, UV girişindeki değişiklikleri, ozon kimyası ve tabakaları kontrol edebilir.

Uzakdoğu Radyasyon

Fotospek (IR) radyasyon (daha düşük atmosferde 750 nm üzerindeki dalga boyları) güneş enerjisinin yaklaşık% 49'u için hesaplar. Güneş öncelikle kısa dalga radyasyonu yayarken, Dünya enerjisini uzun dalga IR olarak yeniden tanımlar. Ancak, doğrudan güneş IR, daha düşük atmosferde su buharı ve karbon dioksit tarafından absorbe edilir, güneş IR'de kullanılabilirlik bir atmosfer ısı içeriği ve bulut oluşumu .

Bu ⁇ bileşenlerin doğru ölçüm ve modellemesi, doğal ve zorla iklim değişikliklerinin yanı sıra çaylar için gereklidir. Toplam ve Spetral güneş Irradiance Sensör (TSIS-1) Uluslararası Uzay İstasyonu, güneş dalgalanmalarını iklim yanıtlarına bağlama yeteneğimizi geliştirmek.

Güneş Variabilitys

Güneş çıkışı sürekli değildir. Güneş, manyetik aktivite ve Güneş'in yapısında yapılan birçok zaman ölçeğinde değişiklikler yapar.En belirgin sinyal, %11'lik güneş döngüsüdir, güneş lekelerinin yükselmesi ve düşmesi ile işaretlenmiştir.

11 Yıl Güneşi

Güneş lekeleri güneş lekeleri gibi endeksler üzerinden takip edilir ve F10.7 cm radyo flux. Yüksek aktivite sırasında, Kuzey Atlantik Oscillation (NAO) ve Arctic Oscillation (AO) ile birlikte daha olumlu bir deniz akışı ile ilişkilendirilir. Örneğin, kuzey Avrupa'daki kuzey yarımküre kışlarında daha olumlu bir hava paterniğe ve kuzey Atlantik Oscillation (NAO) ve Arctic Oscillation (AO) ile sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kuzey Avrupa'ya soğuk kışları getiriyor.

Uzun Süreli Variations: Maunder Asgar ve Grand Minima

11 yıllık döngünün ötesinde, Güneş, bu dönemdeki doğrudan TSI azaltımı yalnızca 0.2-0.3 W /m2 olarak ortaya çıkıyor, ağaç halkalarından gelen yeniden yapılanmalar ve buz çekirdeklerinden oluşan yeniden yapılanmalar, bulut kapak ve okyanus ısı depolama ile ilgili değişiklikler gibi –kirli 1-2°C’ye kadar bölgesel soğutmalar üretmiş olsa da, Spörer (14.90) ve Avrupa'nın en az 1550'si ile bağlantılı olarak bağlantılıydı.

Secular Trendleri ve Solar Forcing

Yüzyıllar boyunca, Dünya yörüngesindeki değişiklikler (Milankovitch döngüleri) TSI'nin manyetik aktivitedeki değişiklikler atmosferin üst kısmında alınan 1 W /m2'nin göreceli katkılarını anlamak, buz çağının hız yapıcıları, paleoklimatolojide 5-10 W /m2'nin değiştirilmesine neden oluyor.

Güneş Radyasyonu atmosferik bir fikre ve Hava Desenlerine Nasıl Etkiler

İklim üzerindeki güneş radyasyonunun etkisi, karmaşık atmosferik ve okyanussal geri bildirimler yoluyla medyaya aktarılmaktadır. Anahtar bir yol, UV-indükli ısıtmanın stratosphere alters sıcaklık gradients ve rüzgar kalıplarında olduğu yerdir.Bu, haftalar boyunca troposphere'a doğru yayılabilir.

Stratospheric Ozone ve Sıcaklık Gradients

Güneş UV, tropikal stratosphere'da ozon üretimini artırır. Daha fazla ozon daha UV absorbsiyonunu azaltır, stratosphere'i ısıtır ve soğuk kutup vortex'in tabakalarını daha güçlü bir kutup vortex'e taşımaya eğilimlidir.

Jet Streams ve Fırtına Tracks üzerinde Etkisi

Latitudinal sıcaklık gradient arasındaki değişiklikler, yüksek güneş aktivitesi sırasında, Pasifik fırtınası izleri kuzeye doğru geçiş yapar ve güney Kaliforniya'daki alttropik jet kutupları değiştirebilir.

Ocean-Atmosphere Coupling

Güneş radyasyonu da okyanus yüzeyinin gücünü etkiler, deniz yüzeyi sıcaklıklarını (SST) ve okyanus akımlarını etkiler. El Niño-Güney Oscillation (ENSO), monsoon yağmurunu, aktivitelerini etkileyen zayıf ama tespit edilebilir bir yanıt gösterir. Bazı çalışmalar, tropikal Pasifik deneyimlerini La Niña benzeri bir soğutmayı önerirken, minima El Niño olayları destekliyor.

Sıcaklık, Precipitation ve Extreme Events üzerinde gözlemler

Tarihsel ve gözlem kayıtları, güneş radyasyon varyasyonlarının farklı bölgelerde ve mevsimlerde iklim değişkenliğine katkıda bulunduğunu kanıtlamaktadır.

Sıcaklık Variability

Küresel olarak, TSI ve yüzey sıcaklığı arasındaki korelasyon mütevazı (R2 ⁇ 0.1-0.2 son 400 yılda), ancak bölgesel sinyaller daha belirgindir. Örneğin, Arctic, Avrupa ve Kuzey Amerika'daki kışın sıcaklıklarının buz-albedo geri bildirimlerinden dolayı güneşe bağlı olduğunu gösterir.

Precipitation Patterns

Güneş radyasyonu öncelikle tahliye oranları ve güneş döngüleri ile ilişkili Intertropical Convergence Bölgesi (ITCZ) Poleward geçişleri, son yıllardaki solar maxima ile bağlantılı olsa da, 1970'lerin ve 1980'lerin zayıf Hint manastırları kısmen bu dönemde güneş aktiviteleriyle ilişkili olabilir.

Extreme Weather Events

Güneş değişkenliği tarafından yönlendirilen atmosferli dolaşım modellerinde değişiklikler aşırı olayların frekansı ve yoğunluğunu değiştirebilir:

  • [FONT=0]Heat dalgaları: [Dönder: [Dönder: [Dönder: 1] NAO'nun pozitif aşamaları ve güneş maxima sırasında kutup jet akışları kalıcı yüksek basınçlı sırt çantalarına yol açabilir, yaz aylarında ısı dalgaları riskini artırabilir.
  • [FONT=0)Hurricanes:[Dönetici: [Döntgen: 0,4] Güneş ısı içeriği ve dikey rüzgar hear tropikal klone oluşumu etkiler. Bazı çalışmalar Atlantik kasırgası, ana gelişim bölgesine göre güneş maxima sırasında artış gösterir.
  • [FONT=0]Winter Fırtınaları: [Dönüşüküm:[Dönüşükümler:) Güneş minimesinde, daha zayıf bir stratospheric vortex, doğu Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa'daki soğuk hava fırtınalarını geri çevirmek için aniden stratosferik ısınma olaylarına yol açabilir.
  • [FONT:0]D:[D)[Dönetici Güneş Kuvvetleri, Orta Doğu'da gözlemlenen megaliyasyonlar gibi uzun vadeli kuraklık modellerine katkıda bulunabilir.

Tarihsel Vaka Çalışmaları: Paleoclimate Record'ta Güneş Forcing

İklim üzerindeki güneş radyasyonunun etkisi, proxy verilerini kullanarak yüzde binlerce ve bin yıllık zaman ölçeklerinde açıkça görülüyor.

Küçük Buz Yaşı (1300-1850)

Bu dönemde üç büyük güneş minima (Wolf, Spörer, Maunder) ve Kuzey Hemisphere'deki atkan sıcaklıkların altında çakıldı. Ağaçlarla yeniden yapılanmalar, buz çekirdekleri ve sedisyon kayıtları, Avrupa'da 0,5-1.0°C'nin sıcaklık depresyonunu gösteriyor ve Kuzey Atlantik'te daha yüksek bir soğutma ile birlikte.

Ortaçağ Isınma Dönemi (950-1250)

Orta Çağ aktivitesinin en yüksek olduğu dönemde, bu dönem, yaklaşık olarak Kuzey Atlantik'teki 20. Yüzyıl seviyelerinin geç 20. yüzyılın son derecelerinden daha sıcak veya daha sıcak olduğunu gördü. Avrupa'daki Norse koloniizasyonu genellikle bu sıcaklık ile bağlantılıydı.

Holocene Solar Variability

Son 10.000 yılda, güneş ışınlamasındaki değişiklikler, karbon-14 gibi kosmojenik izotoplardan yeniden inşa edildi ve Beryllium-10. Bu kayıtlar ~90 (Gleissberg), ~200 (de Vries), ve ~2,400 yıl (Hallstatt döngüsü) kuzeydeki sıcak koşullar genellikle güneş maxima ile uyumlu iken, güneş bataklığı ile ilişkilendirilmiş.

Anthropojenik İklim Değişikliğinden Ayrılma Güneşi

Modern çağda, 20. yüzyılın ortalarından beri ısınma eğilimi sera gazı emisyonlarının egemen olduğu için, ancak güneş, son küresel ısınmayı açıklamaya devam ediyor. Çünkü TSI'de en az net artış sadece W/m2 ile ilgili (bugün CO2'den fazla bir radiative zorlamaya karşı) önemli.

Analiz ve Attribution Studies

Her iki doğal (solar, volkanik) ve antropojenik, 20. yüzyıl sıcaklık değişiklikleri, tek başına doğal güçlerle olanlardan daha iyi gözlem ve ilişkilendirme çalışmaları, güneş parmak izlerinin (örneğin, stratospheric ısı kalıpları) mevcut olduğunu bulur.

İklim Hassasiyeti için Implikasyonlar

İklim duyarlılığı tahminleri - CO2'nin bir doubling için ne kadar sıcaklık yükselir - güneşe yönelik cevaplar tarafından bilgilendirilir. Güneş çevrimlerinden gelen sıcaklık değişikliği oranı kısıtlayıcı olarak kullanılır.

Current Research Frontiers and Data Sources

Modern gözlem ağları ve uydu misyonları güneş radyasyonunu ve iklim etkilerini izleme yeteneğimizi devrime getirdi.

Key Uydu Misyonları

  • [FONT:0)Solar Radyasyon ve İklim Deneyi (SORCE)) (2003 ⁇ ): Yüksek çözünürlüklü spektral olmayan ölçümler sağlayın.
  • [FONT-1[[Dönem: 1)) [2018–gün): SORCE’nin mirası, UV'yi, görünür ve yakınını kapsayan bir doğrulukla devam ediyor.
  • [FONT:0)PICARD[[Dönem: 2010-2014): Studied güneş şekli ve irradiance yetiability.
  • [FONT:0) Dünya Radyasyon Bütçe Deneyi (ERBE)) ve [[D:2)Clouds ve Dünya'nın Saçıl Enerji Sistemi (CERES))[ Üst düzey enerji florları, radiative dengesizlikler için önemli.

Ground-Based Networks

Basel Yüzey Radyasyon Ağı (BSRN) dünya çapında 70 istasyondan fazla güneş radyasyonu verileri sağlar. UV kaynaklı fotokimyadan etkilenen AERONET önlemleri aerosol optik derinlik, bu ağlar uydu verilerini doğrulamaya ve radiative transfer modellerini geliştirmeye yardımcı olur.

Future Yol Tarifi

  • Güneş ⁇ 'in temsillerini iklim modellerinde yeniden geliştirme.
  • Yeni uydu verilerini kullanarak güneş kaynaklı bulut geri bildirimlerinin rolünü araştırın.
  • Güneş Dünya sistemini bir çift olarak incelemek, Galaktik kozmik ışınların bulut nükleksiyon üzerindeki olası etkisi dahil olmak üzere – tartışmalı ama potansiyel olarak önemli bir mekanizma.

Sonuç: Persist ama Solar Radyasyonun Alt Yönelmesine Etkisi

Güneş radyasyonu, tüm zamanların en önemli iklim değişkenliği sürücü olmaya devam ediyor. Sıcaklık üzerindeki etkisi, yağış ve aşırı olaylar özellikle bölgesel modelleri ve doğal iklim hızlarını göz önünde bulundurarak, geçmiş yüzyılın bağlamında, antropojenik, daha sofistike modeller ve daha derin olaylar, mevsimsel olarak düşünülemez ve bilimsel olarak önemli, özellikle de iklim tahminlerini göz önünde bulundurmak, iklim tahminlerini dikkate almak için önemlidir.

[FONT:0) Daha fazla okuma için, [[Dönetici:0)) [FONTA TSIS-1 misyonu sayfası)).NOAA İklim.gov portal) ve [[Programlama Raporu [İş Grubu I)).