太陽活動（Solar variation）與全球暖化（global warming）（2）─太陽活動進入冬眠期

太陽活動（Solar variation）與全球暖化（global warming）（2）─太陽活動進入冬眠期
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 太陽活動的紀錄最近出現哪些奇特的現象？

2. 太陽活動降低會對氣候造成哪些影響？

太陽的活動到底對地球上的氣候變化有何影響？有些質疑溫室氣體對氣候變遷的影響的人，例如丹麥物理學家Henrik Svensmark，認為太陽活動對全球暖化的影響比溫室氣體排放來得重要。如果這種看法成立，那麼氣候變遷是自然現象，而不是人為因素造成，國際社會目前各種節能減碳的努力，也是徒勞無功。

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）代表主流的專家意見。在IPCC第三次評估（2001）和第四次評估（2007）報告中都認為太陽活動對全球暖化的影響難有定論，但是即使有影響，效果也不顯著。但是爭辯尚無定論，只要有新的數據出現，正反雙方的意見就要被重新檢視一番。

太陽活動邁進停緩期
2006年時NASA預測下一個太陽黑子高峰，應該出現在2011年左右。但是這個高峰沒有出現。目前太陽活動還是偏低 （圖1）。2011年6月中旬，美國天文學會（American Astronomical Society (AAS) ）召開會議，有三組研究團隊分別提出報告，更加證實了目前太陽活動的確邁入了冬眠期。

圖1：1940年以來太陽黑子的週期變化。Nasa's 2006 預測第24週期高峰本應該出現在2010左右，但是一直沒有觀測到。（圖片來源：http://science.nasa.gov/headlines/y2006/images/longrange/predictions3_strip.jpg， http://en.wikipedia.org/wiki/Sunspot）

來自美國國家太陽天文台（National Solar Observatory ，NSO)的Frank Hill和他的團隊在15年前首次發現太陽表面東西向的噴射氣流（jet stream）。在每次太陽週期開始時，噴射氣流跟黑子一樣出現在中緯度地區，然後移向赤道。根據過去資料，下一個週期（週期25）預計是在2019出現，而噴射流出現的時間比較早，應該是2008/09。但是至今尚未出現，這個現象很奇特，也許週期25會整個消失。

第二個研究團隊的Matthew Penn和William Livingston已經觀測了13年的太陽黑子數據。太陽黑子（圖2）是太陽光球上出現的暫時現象，因強烈的磁性活動抑制了對流活動，在光球表面形成溫度比較低的區域，呈現黯色。Penn和Livingston 發現不管黑子數目多寡，磁場是持續減弱中，如此下去，到2021年磁場會弱到無法抑制光球表面的對流活動，那麼黑子就會完全消失。

圖2：太陽活動處於極小期（左，2006年）和極大期（右，2001年） （圖片來源：http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=33826）

第三個團隊也是來自NSO，研究的對象是日冕 （Corona）。團隊主持人Richard Altrock表示，根據過去40年的數據，在太陽週期極大值時，日冕會將前一個週期殘留的磁場推向兩極地區。但是現在沒有觀測到這個現象，表示太陽週期極大值沒有出現。

這三個研究都指向太陽活動沒有進入預期的第25週期，而是活動持續偏低。這對通訊領域來說是個好消息，因為來自太陽的干擾會減少。但是更令人好奇的是對全球暖化的影響。現在太陽是進入另一個如同400年前的蒙德極小期（Maunder Minimum）嗎？而與蒙德極小期吻合的小冰期（Little Ice Age）的溫度降低的現象也會出現嗎？如果是，這會幫忙化解全球暖化的危機嗎？

太陽活動對地球氣候影響
根據（IPCC）所代表的主流專家的看法，比起溫室氣體，太陽活動對氣候的影響並不顯著。例如德國波茨坦氣候影響研究中心（Potsdam Institute for Climate Impact Research）的Georg Feulner 和 Stefan Rahmstorf估計，即使是太陽進入一個類似蒙德極小期，到了2100年，比較起目前溫度，太陽的貢獻是讓地球降溫0.3^。C。而人為溫室氣體排放則會讓地球增加約4^。C。所以，要應付全球暖化的挑戰，關鍵還是要減緩溫室氣體排放。

參考資料：
1. Georg Feulner and Stefan Rahmstorf 2010 ： ” On the effect of a new grand minimum of solar activity on the future climate on Earth” Geophysical Research Letters VOL. 37, L05707.
2. Foukal, Peter; et al.. Variations in solar luminosity and their effect on the Earth’s climate. Nature. 2006, 443 (7108): 161–166.
3. Markus Becker: “Abkühlung: Forscher sagen lange Sonnenpause voraus”. Der Spiegel June 17, 2011. （http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,768731,00.html）
4. “Sun down: Several lines of evidence suggest that the sun is about to go quiet “. The Economist. June 16, 2011.
5. Phillips, Tony (10 May 2006). “Long Range Solar Forecast: Solar Cycle 25 peaking around 2022 could be one of the weakest in centuries.”. NASA Science.
6. 英文維基百科： global warming（http://en.wikipedia.org/wiki/Global_warming#Solar_variation）