太阳是地球气候系统的主要能量来源，其活动通过总辐射、紫外辐射、高能粒子沉降等多种形式影响地球大气。观测表明，第24太阳活动周（2008-2019年）是过去百年中最弱的周期，最近的第25太阳周（2020年以来）太阳活动又重新活跃，太阳爆发活动逐年增多，出现多次剧烈的太阳爆发活动。另一方面，第25太阳周以来，中国夏季降水雨带持续逐年偏北（如图1）。那么，这两者之间是否存在联系？是一个值得研究的问题。长期以来，关于太阳活动是否和如何影响东亚地区天气气候变化的，也尚未有明确答案。
近日，中国科学院大气物理研究所LASG赵亮正高级工程师、肖子牛研究员与国家卫星气象中心王劲松研究员及国家气候中心丁一汇院士联合德国亥姆霍兹海洋研究中心霍文娟博士和中国科技大学刘锦涓博士在《Journal of Climate》期刊在线发表了题为“Solar 11-year cycle-modulated north-south contrasting patterns of summer precipitation in China”的学术论文。
该研究主要揭示了在年代际尺度上，在东亚梅雨季中国降水型（南北反相）受11年太阳周期调制：在太阳活动高年期间，中国长江以北的季风区降水较常年偏多，而长江以南地区降水偏少（图2）。机制分析表明，东亚-太平洋大气遥相关（EAP）在其中起到重要作用。在太阳活动高年，太阳辐射增强导致热带和副热带平流层低层臭氧增多加热大气，引发暖异常。该异常通过增强西风急流等动力过程能够影响到对流层环流，激发西太平洋异常对流活动，进而强化EAP遥相关型，促使季风雨带北移（图3）。数值试验表明，若剔除太阳活动信号，降水南北反位相模态的强度显著减弱，证实了太阳强迫的核心作用。
该研究还提出，夏季降水模式具有显著的年代际周期和纬向分布特征，有望成为中长期气候预测的技巧来源。热带和中高纬度平流层对11年太阳周期的响应所产生的向下影响，对季风爆发、热带对流以及副热带西风异常起着关键作用。此外，太阳活动与太平洋年代际振荡（PDO）、大西洋多年代际振荡（AMO）等内部变率的协同作用如何调制季风降水，以及太阳爆发活动期间季风等大气环流和天气系统的可能响应，将是下一步研究的重点。
这项研究系统阐释了太阳周期通过平流层-对流层耦合及EAP遥相关型调制中国夏季降水空间分布的物理机制因果链，为理解季风和降水年代际变率及气候预测提供了新思路，对旱涝灾害的风险评估和预估具有重要应用价值。
图1 2018-2024年中国夏季降水距平百分率及太阳黑子数
图2 (a) 基于MCAW方法计算的1958-2020年北半球夏季半年（4月1日至9月30日）期间，年太阳黑子数（SSN）与不同时间窗口的年际雨带（RL）之间的关系（填色图）。RL时间窗口的最短持续期为1天，最长持续期为183天。x轴和y轴分别表示时间窗口的起始日期和结束日期。63年数据在5%、1%和0.1%显著性水平下的相关系数分别为0.25（黑色等值线）、0.33和0.41。最大相关系数0.413（绿色实心圆点配绿色箭头）对应6月4日至7月15日的时间窗口（称为TRL-SSN，即东亚梅雨季）。顶部和左侧面板分别为具有固定起始日期和结束日期的时间窗口的平均相关时间序列（红线）。(b) 1958-2020年东亚梅雨季（即TRL-SSN）期间年SSN（灰色阴影）、未滤波的雨带（带圆圈的虚线）和8年低通滤波的RL（黑色粗实线）时间序列。(c) 太阳活动高年和低年的雨带概率密度分布（PDF；柱状图）及GEV拟合曲线。
图3 太阳11年周期活动通过影响东亚-太平洋遥相关（EAP）调制东亚初夏降水格局的机制示意图
该研究得到了国家自然科学基金（42075040、U2442202和42274217）、中国气象局 “空间天气监测与预警 ”重点创新团队（CMA2024ZD01）及华北区域气象科技创新项目（HBXM202403）的支持。
论文信息：
Liang Zhao, Jingsong Wang, Ziniu Xiao, Yihui Ding, Wenjuan Huo, Jinjuan Liu. Solar 11-year cycle-modulated north-south contrasting patterns of summer precipitation in China. Journal of Climate, 2025, 38(14), doi:10.1175/JCLI-D-24-0262.1 .
来源：http://iap.cas.cn/gb/xwdt/kyjz/202507/t20250711_7885878.html | 
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