太陽(yáng)
太陽(yáng)為地球上的所有生命提供動(dòng)力能量。它驅(qū)動(dòng)天氣、洋流和水文循環(huán)。它塑造我們的心情和日常活動(dòng)。 它是音樂、攝影和藝術(shù)的靈感源泉。
太陽(yáng)是一顆恒星，就像我們?cè)谝箍罩锌梢钥吹降哪切┖阈且粯?，但太?yáng)離我們更近得多。太陽(yáng)距離地球近1.5億公里，是我們太陽(yáng)系的核心，讓我們的星球足夠溫暖，使得生命茁壯成長(zhǎng)。在超過45億年的時(shí)間里，這個(gè)發(fā)光發(fā)熱的等離子球一直是地球上天氣、氣候和生命背后的驅(qū)動(dòng)力。
太陽(yáng)的直徑約為139萬公里（864 000英里），是地球的109倍。其核心的溫度約為1500萬°C（2700萬°F）。太陽(yáng)表面 - 我們可以看到的部分 – 的溫度約為5 500°C（10 000°F）。
沒有太陽(yáng)的穩(wěn)定的光和熱，地球上的生命將不復(fù)存在。太陽(yáng)的熱量使我們星球上的液態(tài)水成為可能。所有生命 - 細(xì)菌、植物、昆蟲、動(dòng)物、人類 - 都需要液態(tài)水才能生存。太陽(yáng)為水文循環(huán)提供動(dòng)力，不斷將水蒸發(fā)至大氣中，然后再落回地球。
在為期11年的時(shí)間跨度中，太陽(yáng)的活動(dòng)會(huì)逐漸消退，因?yàn)樵谔?yáng)內(nèi)部糾結(jié)纏繞的磁場(chǎng)線會(huì)周期性地突破到陽(yáng)表，并產(chǎn)生穿過太陽(yáng)表面的太陽(yáng)黑子。與太陽(yáng)黑子相關(guān)的高磁活動(dòng)可導(dǎo)致太陽(yáng)耀斑、日冕物質(zhì)拋射和其他深遠(yuǎn)的電磁現(xiàn)象。北極光和南極光是空間天氣的明顯表現(xiàn)。
國(guó)家氣象水文部門可提供專業(yè)知識(shí)和服務(wù)，以利用太陽(yáng)能并保護(hù)人們免受其侵害。 其中包括24/7的天氣觀測(cè)和預(yù)報(bào)，以及對(duì)大氣溫室氣體、紫外線輻射、氣溶膠和臭氧及其對(duì)人類、氣候、空氣和水質(zhì)以及海洋和陸地生命的影響的監(jiān)測(cè)。
太陽(yáng)對(duì)地球的影響
在整個(gè)地球歷史中，地球從太陽(yáng)獲得的能量數(shù)量各不相同，其可對(duì)氣候和所有生物產(chǎn)生重大影響。自近12000年前上一個(gè)冰河時(shí)代結(jié)束以來，氣候一直相對(duì)穩(wěn)定，盡管它經(jīng)常受到到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射量的微小變化的影響。這些微小的變化通常是由影響地球圍繞太陽(yáng)的軌道的長(zhǎng)期周期、云層覆蓋的變化以及地球上的其他波動(dòng)造成的。即使相對(duì)較小的氣候波動(dòng)也對(duì)人類文明造成了巨大的區(qū)域影響，并使像瑪雅人或埃及古國(guó)這樣的帝國(guó)起起落落。
地球表面接收的陽(yáng)光量取決于太陽(yáng)的輸出、其頂角和地球圍繞太陽(yáng)的軌道的周期性變化以及大氣吸收或反射回太空的陽(yáng)光量。
未被大氣吸收或反射（例如云層）的太陽(yáng)輻射可到達(dá)地球表面。地球吸收了其中的大部分能量，一小部分被反射回太空。總共大約70％的入射輻射被地球大氣層或其表面吸收，而大約30％的輻射被反射回太空，并且不會(huì)加熱地球。
如果沒有這種自然的溫室效應(yīng)，地球的平均表面溫度將達(dá)到不適人居的-18°C（0°F），而不是今天的14°C（59°F）。由于人類活動(dòng)（如燃燒化石燃料）的排放，大氣中的溫室氣體濃度不斷增加，從而增強(qiáng)了這種自然溫室效應(yīng)。
太陽(yáng)與氣候變化
地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道所引起的氣候波動(dòng)是以千年的時(shí)間尺度計(jì)算，而與人類活動(dòng)相關(guān)的氣候變化自工業(yè)化時(shí)代開始就已經(jīng)發(fā)生。目前氣候變化以前所未有的速度發(fā)生，使生態(tài)系統(tǒng)和人類皆難以適應(yīng)。
燃燒化石燃料和其他工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)會(huì)將二氧化碳和其他溫室氣體排放到大氣中。這些氣體會(huì)捕獲太陽(yáng)的熱量并破壞地球的能量平衡。
2017年，二氧化碳（CO2）濃度達(dá)到百萬分之405.5（ppm），并還將繼續(xù)上升。自1990年以來，長(zhǎng)壽命溫室氣體已使總輻射強(qiáng)迫增加了41％，對(duì)氣候造成變暖影響。 在過去十年中，二氧化碳占輻射強(qiáng)迫增加量的約82％。
自19世紀(jì)下半葉工業(yè)化時(shí)代開始以來，全球平均氣溫上升了約1°C。結(jié)果，兩極的積冰在融化，海洋在變暖，海平面在上升，而這反過來又促發(fā)更多的極端天氣事件。
在過去30年中進(jìn)行的衛(wèi)星測(cè)量表明，太陽(yáng)的能量輸出沒有增加，并且最近在地球上觀測(cè)到的變暖不能歸因于太陽(yáng)活動(dòng)的變化。
太陽(yáng)與我們的福祉和健康
陽(yáng)光在人類健康和福祉中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它會(huì)刺激增加產(chǎn)生血清素，血清素可影響我們的人身感受。除了使維生素D缺乏的風(fēng)險(xiǎn)上升之外，有限的陽(yáng)光照射會(huì)對(duì)我們的情緒產(chǎn)生負(fù)面影響。這可以從精神現(xiàn)象的季節(jié)性變化中看出，而這種變化與日照時(shí)間的長(zhǎng)短相關(guān)，尤其是情緒和焦慮癥狀以及自殺等現(xiàn)象。
過度暴露在陽(yáng)光下會(huì)對(duì)皮膚、眼睛和免疫系統(tǒng)造成有害影響。專家認(rèn)為，五分之四的皮膚癌病例是可以預(yù)防的，因?yàn)楫a(chǎn)生曬傷的紫外線（UV）輻射造成的損害大多是可以避免的。
紫外線指數(shù)是特定地點(diǎn)和時(shí)間的紫外線輻射強(qiáng)度的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值。許多國(guó)家氣象部門負(fù)責(zé)提供有關(guān)紫外線水平的信息和警報(bào)，并負(fù)責(zé)與衛(wèi)生當(dāng)局合作向公眾傳播安全提示信息。
平流層臭氧層可保護(hù)人類免受危險(xiǎn)的紫外線和其他太陽(yáng)輻射。大氣中的臭氧濃度可隨著季節(jié)、緯度和太陽(yáng)黑子的存在而自然變化。然而，在20世紀(jì)80年代中期，人們發(fā)現(xiàn)，由于氯和溴原子與臭氧接觸并破壞臭氧分子，臭氧防護(hù)罩的消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了自然過程。這導(dǎo)致國(guó)際行動(dòng)以逐步淘汰最具破壞性的化學(xué)品的生產(chǎn)。 由于根據(jù)《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》而采取的措施，平流層臭氧層的破壞已經(jīng)中止。
測(cè)量陽(yáng)光
科學(xué)家可利用太陽(yáng)輻射測(cè)量來研究氣候變率和變化并預(yù)測(cè)天氣。
然而，測(cè)量太陽(yáng)光并不像聽起來那么容易。長(zhǎng)期測(cè)量必須做到各地、各時(shí)、各器具有可比性。而這需要特別努力地精細(xì)校準(zhǔn)遍布全球數(shù)以千計(jì)的地基儀器。
輻射測(cè)量對(duì)太陽(yáng)能行業(yè)的決策者至關(guān)重要。為了計(jì)算擬議的太陽(yáng)能裝置將產(chǎn)生多少電力，決策者需要知道在晴天和陰天，或者在短時(shí)的冬日和長(zhǎng)時(shí)的夏日可以獲得多少陽(yáng)光。
位于瑞士達(dá)沃斯的達(dá)沃斯物理氣象觀測(cè)站（PMOD）研究所逾百年來一直在研究如何測(cè)量太陽(yáng)光。自1971年起擔(dān)任WMO世界輻射中心以來，它掌握著測(cè)量太陽(yáng)輻照度的主要標(biāo)準(zhǔn)，即世界輻射基準(zhǔn)。這確保了這些高靈敏度儀器（稱為直接輻射表）的準(zhǔn)確性及其數(shù)據(jù)具有的可比性。
如果沒有這項(xiàng)由WMO牽頭的國(guó)際合作活動(dòng)，科學(xué)家對(duì)氣候系統(tǒng)的理解就會(huì)弱得多，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的效率也會(huì)低得多。
太陽(yáng)與可再生能源
太陽(yáng)為我們提供了一種以太陽(yáng)能形式減緩氣候變化的有價(jià)值工具，太陽(yáng)能變得越來越便宜，越來越能夠廣泛獲取，并有可能取代煤炭或石油等化石燃料，成為主要的電力來源。
即使在多云的天氣，也可以從太陽(yáng)直接獲取能量。太陽(yáng)能越來越受歡迎，其被用于發(fā)電和加熱以及淡化水。包括太陽(yáng)能在內(nèi)的可再生能源已經(jīng)成為首選技術(shù)，由于成本下降和政府支持性政策，到2040年可再生能源幾乎可占全球新增容量的三分之二。根據(jù)國(guó)際能源署的數(shù)據(jù)，這種情況正在改變?nèi)螂娏Y(jié)構(gòu)，可再生能源的發(fā)電比例將從現(xiàn)在的25％上升到2040年的40％以上。
太陽(yáng)能發(fā)電有兩種主要方式：
光伏（PV），也稱為太陽(yáng)能電池，是將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換為電能的電子設(shè)備。這些太陽(yáng)能電池隨處可見 – 在房屋和辦公樓的屋頂和窗戶上、在電池充電器和電腦上、在新的汽車和飛機(jī)上、在太陽(yáng)能電場(chǎng)上 – 這份名單無窮無盡。如今，光伏發(fā)電是增長(zhǎng)最快的可再生能源技術(shù)之一，并將在未來的全球發(fā)電組合中發(fā)揮主要作用。
聚光太陽(yáng)能發(fā)電（CSP）是使用鏡子來聚集太陽(yáng)光線。這些射線可加熱流體，產(chǎn)生蒸汽來驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)并發(fā)電。 CSP是用于大型發(fā)電廠的發(fā)電。
光伏發(fā)電很大程度上取決于天氣。因此，可靠的氣象預(yù)報(bào)對(duì)于平衡電網(wǎng)是必不可少的，并且隨著可再生能源行業(yè)的擴(kuò)大其將變得更加重要。因此，需要針對(duì)能源應(yīng)用而優(yōu)化天氣預(yù)報(bào)。
能源行業(yè)的要求為國(guó)家氣象服務(wù)帶來了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。全球氣候服務(wù)框架（GFCS）正在引領(lǐng)國(guó)際努力，以提高氣候信息和預(yù)測(cè)的質(zhì)量、數(shù)量和應(yīng)用，進(jìn)而支持可再生能源生產(chǎn)者的決策。
編輯：謝曉琳
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