[精品]浅谈太阳活动对雷暴天气的影响

1、浅谈太阳活动对雷暴天气的影响扌商要：太阳活动对大气电性能可能会产生影响。本文通过对这种影响的分析， 再结合大气电性能和雷暴形成的关系，简要论述了太阳活动对雷暴天气的影响。 本文通过参考1976年-1985年太阳黑子一个完整周期内太阳活动与雷暴活动及 地面大气电场之间的可能相关性的分析文章，阐述了雷暴数与太阳耀斑及太阳黑 子的变化关系。关键词：大气电场雷暴天气太阳活动引言太阳是一颗典型的恒星，具有普遍的天体物理过程。大量观测事实表明，太 阳除了稳定和均匀的辐射过程外，还会发生一些存在时间相对比较短暂的事件， 例如，黑子、质子和輝斑事件等时间尺度较大的变化。通常把太阳上所冇这些在 时间和空间上局部

2、的变化活动、变化现象及其表现出的各种辐射怎讲，统称为太 阳活动l1j。雷电是一种复杂的大气现象，因为它是雷暴天气最基木的特征，它的变化一 定程度上反映了雷暴天气的活动规律。雷电是由积雨云中“温差起电”以及 其它起电作用所产生的。雷电灾害是严重的气彖灾害z,所造成的灾害是多方 面的。比如，雷击可引发森林火灾，给供电设施、高技术电器设备造成严重 破坏以致威胁人畜生命安全，造成巨大的经济损失，影响社会生活。由于一些问题与雷暴天气条件下雷电活动直接相关且它作为全球气候变化 的影响因子之一，因此从天气角度出发对其活动的气候特征进行研究是必要的。 、太阳耀斑和雷暴天气口前大多数研究者认为，太阳活动影响短期

3、天气变化最可能的途径是通过调 制大气电环境来实现的心太阳耀斑是最为激烈的一种太阳活动，它持续的时 间可以从几分钟到数小时，与其伴随的x射线及反常的紫外辐射可在8min z内 到达地球;相伴的高能质了流也可能在lh-2h后达到地球，且持续数小时到数大, 它在地球空间可产生宇宙线福布希下降和gle事件。研究表明，耀斑爆发及其班 队事件均对地球点环境产生明显的影响，并通过磁层-电离层-屮性大气层的 耦合作用影响大气气场，再通过云中电性质的改变影响云的微物理结构6,并 直接产生动力作用，从而影响雷雨云的发展，造成短期天气变化。许多研究人员针对这一问题，做了大量有关太阳耀斑与地球雷暴活动间的相 关统计工

4、作。郭昌明，刘欣生等，黄更生，刘小宁等，付元芬，黄寅亮等对我国 一些地区雷暴活动对輝斑爆发的响应诃。结果表明，輝斑爆发对这些地区内輝 斑爆发后雷暴活动减弱。它们分别位于东北三江平原、黄河上游、华北中部及渤 海湾地区。这是廿前盛行理论，难以解释的日序数“s(才)£余血*鈕掠屢曲e图1河北中部小区闪电次数対2级以上耀斑的响应京津冀地区，1989年-1994年间夏季前后用闪电定位系统进行了 27个月的 闪电观测，所得到的闪电数据是截止今日在我国最为精确的，它所覆盖的区域恰 好在上述负响应区的华北屮部及渤海地区z内。从1971-1980年间我国标准气彖 站雷暴记录对耀斑的响应，它处丁低20-

5、21太阳活动峰年期间。通过统计分析得 到在河北中西部及渤海湾地区存在明显的负响应区血。从而进一步说明，太阳 耀斑爆发使得这两个地区雷暴活动减弱的现象很可能是稳定的客观事实。我国雷暴对太阳耀斑的响应在明显成片岀现的正负响应区。而且这种响应在 一些地区明显依赖丁太阳輝斑所在h而位置的东西不对称性，雷暴活动对宇宙线 的福尔希下降的响应也存在明显成片出现的止负响应区。二、太阳3级耀斑和大气电场的关系图2为北京市大气平均电场强度相对于3级輝斑爆发日的时序迭加曲线。选 用的是1979-1982年期间共25次3级耀斑和1986年2月4 口 一次特大4级耀斑 和相应的电场强度资料。由图可见，无论对于3级或是4

6、级輝斑，最大相关h都 为+2日，只是4级耀斑的影响更大，增长百分比为61%,而3级耀斑仅为10%。 耀斑强度越强，所导致电场强度的响应变化也大13 o图2北京地区大气电场对3级耀斑爆发时序迭加曲线三太阳黑子数和雷暴活动关系我们以1976年-1985年一个完整的太阳黑子周期为准，统计分析太阳黑子 数和漠河、海口、当雄以及宁国4个台站雷暴活动的相关性。一种是以月平均作 为统计单位，每刀雷暴频数或持续时间以11年中刀平均值作为单位。分析表明, 对于以月平均值为单位，4个站在11年时间序列屮和太阳黑子数无任何联系。 为进一步考察，又分别统计和分析了高年和低年的情况，高年期间，黑字数9 月份出现峰值，低

7、年5月份岀现峰值。而雷暴活动无任何响应变化，其年变化无 论是高年、低年或者整个太阳黑子周期内都相同，没有任何联系a。对于以年平均为单位，4个站的相关性也都是很微弱，漠河、海口、宁国和 当雄的相关系数为+0.04, +0.05, -0. 14, -0. 09 （雷暴数和雷暴持数时间的结果 相同）。高纬度和低纬度地区是很弱的止相关，中纬度地区是负相关，其相关性 比高、低纬度地区略强些，尤其是中纬度平原地区皿。太阳活动对雷暴天气影响的大气电理论分析从上述资料分析可知，太阳活动可以引起全球大气电参量的变化，这种大气 屯效应主要是通过改变大气电离即大气电导率的分布來实现。在全球范围内，太 阳活动主要是增

8、强行星际磁场和地球磁场，从而对来自银河系进入地球大气的宇 宙射线进行调制。一次强烈的太阳輝斑爆发会导致金球宇宙射线强度显著减少(称forbush减小)，地面减小30%-50%,在10-15km高度处可减小40-70%l16j。 太阳耀斑除了对宇宙射线强度进行调制以外，它所喷射的高能带电粒子流还能进 入地球高纬度地区，且随着耀斑强度增大而向中低纬度地区移动，影响高中层大 气电离因此，在低纬度地区，太阳輝斑主要通过forbush减小来彩响全球 电参量，而高纬度地区主耍是通过耀斑所喷射的高能粒了流增大了中层大气电导 率來改变雷暴发展的电环境，显然后者比前者强得多。因此，耀斑对高纬度雷暴 影响比低纬度

9、的强。另外，由资料的统计分析可知，雷暴活动的增强是大气电场增长的结果，耀 斑爆发所引起的forbush减小和屮层大气电导率增加可使屮层气-地电流和地而 睛天电场强度增大越50%左右。近代研究发现，雷暴中强烈的电活动可以产生和 动力涡度相比拟的电涡度，而涡度和上升运动之间存在很强的正反馈，因此雷暴 屮电活动的加强无疑能促进雷暴的动力发展如。最后，本文浅显讨论了太阳活动与雷暴天气之间的关系，主要是从太阳耀斑, 太阳黑子等主要太阳活动入手，也介绍了一种大气电的理论试图用来分析太阳活 动和雷暴天气z间的关系。五、主要参考文献1 林章元.太阳物理导论m.北京：科学出版社.2000。7-82 张敏锋，冯霞

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