太陽(yáng)輻射對(duì)地理環(huán)境形成和變化的影響

【專家解說(shuō)】：1． 太陽(yáng)輻射作為宇宙空間對(duì)地理環(huán)境輸入的能量，驅(qū)動(dòng)地球表面無(wú)機(jī)界的運(yùn)動(dòng)與循環(huán)。太陽(yáng)輻射以光和熱的形式到達(dá)地球表面，由于地球與太陽(yáng)的距離適中，地球呈球形的外形以及黃赤交角的存在，使得太陽(yáng)輻射到達(dá)地球表面的分布并不均一。這種輻射在空間上分布的不均勻使得地球不同緯度的熱力狀況不一，形成全球氣壓帶和行星風(fēng)系，導(dǎo)致地球大氣在三度空間上運(yùn)動(dòng)。太陽(yáng)輻射使得地球表面水蒸發(fā)，并伴隨大氣運(yùn)動(dòng)形成水汽輸送，最終以降水的形式回到地球表面。全球水圈在太陽(yáng)輻射和大氣運(yùn)動(dòng)的影響下形成海陸間水循環(huán)和海洋或陸地內(nèi)部的水循環(huán)。地球表面的巖石圈受到太陽(yáng)輻射，在晝間增溫在夜間降溫，在風(fēng)、降水的共同作用下發(fā)生崩解、風(fēng)化。風(fēng)化形成的產(chǎn)物經(jīng)風(fēng)、流水等作用的搬運(yùn)，形成沉積巖。太陽(yáng)輻射作為一種由自然環(huán)境外部輸入的能量，驅(qū)動(dòng)了地球表面的大氣循環(huán)、水循環(huán)和地質(zhì)循環(huán)等無(wú)機(jī)界的物質(zhì)循環(huán)。2． 太陽(yáng)輻射影響地球表面有機(jī)界物質(zhì)循環(huán)，并使得有機(jī)界與無(wú)機(jī)界聯(lián)系在一起。地球表面的綠色植物通過(guò)光合作用釋放氧氣，逐步改變地球大氣圈的組成成分。原始生命逐步演化成為動(dòng)物界、植物界、真菌、微生物等。植物的生物循環(huán)與地質(zhì)循環(huán)在細(xì)菌、微生物的作用下與巖石風(fēng)化物進(jìn)行成土過(guò)程，這種生物小循環(huán)與地質(zhì)大循環(huán)統(tǒng)一，形成地球上的土壤，將地球表面的無(wú)機(jī)界與有機(jī)界聯(lián)系在一起。而建立這種聯(lián)系的能量來(lái)源是太陽(yáng)輻射。故太陽(yáng)輻射通過(guò)地球表面有機(jī)界與無(wú)機(jī)界的聯(lián)系影響和改變?nèi)颦h(huán)境。3． 地球運(yùn)動(dòng)的軌道要素變化，使得地球表面獲得的太陽(yáng)輻射產(chǎn)生空間和時(shí)間上的再分配，從而控制冰期-間冰期的交替出現(xiàn)。偏心率、黃赤交角和歲差這些地球軌道參數(shù)都是隨時(shí)間變化的，它們的變化會(huì)導(dǎo)致地球接受太陽(yáng)輻射的季節(jié)和地區(qū)分布的變化。地球軌道的偏心率以10萬(wàn)年變化于0.006-0.006之間，同時(shí)還存在40萬(wàn)年的周期變化。歲差的變化周期約21000年。由于行星攝動(dòng)作用，黃赤交角的變化范圍在21o39’-24°36’，變化周期約40000年。米蘭科維奇（Milankovich）認(rèn)為偏心率、黃赤交角和歲差的周期變化改變地表的日照量。這種變化對(duì)氣溫起明顯作用的關(guān)鍵區(qū)之一是60°-70°N之間。當(dāng)這些軌道要素在某一時(shí)刻契合，出現(xiàn)了溫暖的冬季，使海洋的蒸發(fā)量增加，從而北半球高緯地區(qū)降水增多，大陸冰量增加。軌道要素的契合出現(xiàn)溫涼的夏季，使冬季積累的冰量不能完全消融，從而冰量積累量進(jìn)一步增加，并出發(fā)一系列正反饋機(jī)制，使得氣溫下降，北大西洋溫鹽下沉關(guān)閉，全球進(jìn)入冰期。隨著軌道參數(shù)變化，北半球高緯大陸冰開(kāi)始部分融化，北冰洋的凍結(jié)切斷了大陸冰蓋增長(zhǎng)的水源供應(yīng)，冰川作用因雪量減少而減弱。最終融化量超過(guò)積累量，升高的還平面將加速冰川的崩解，這將導(dǎo)致全球進(jìn)入間冰期。因此，地球軌道參數(shù)的變化影響太陽(yáng)輻射在地球表面的在分配，控制冰期-間冰期的交替出現(xiàn)。4． 太陽(yáng)自身活動(dòng)導(dǎo)致的輻射變化對(duì)地球環(huán)境變化的影響。太陽(yáng)輻射直接驅(qū)動(dòng)了發(fā)生在地球表面的各種過(guò)程，太陽(yáng)輻射的變化改變了到達(dá)大氣層頂?shù)哪芰?，并通過(guò)影響物理氣候系統(tǒng)的能量收支平衡導(dǎo)致氣候變化。進(jìn)而引起全球變化。太陽(yáng)黑子有11年、22年、80年和180年的周期。太陽(yáng)黑子的活動(dòng)引起太陽(yáng)輻射質(zhì)和量的變化，太陽(yáng)活動(dòng)高峰年份，太陽(yáng)紫外輻射和微粒輻射增加，導(dǎo)致地球大氣平流層臭氧層變厚且升溫。臭氧層增加引起大氣層溫室效應(yīng)加劇，并傳遞到對(duì)流層大氣，兩層大氣的耦合放大了太陽(yáng)輻射變化對(duì)全球氣候的影響，使本來(lái)只能影響頂層大氣的輻射變化成為影響地球氣候變化的重要因素。