太陽
太陽為地球上的所有生命提供動力能量。它驅(qū)動天氣、洋流和水文循環(huán)。它塑造我們的心情和日?；顒?。 它是音樂、攝影和藝術(shù)的靈感源泉。
太陽是一顆恒星，就像我們在夜空中可以看到的那些恒星一樣，但太陽離我們更近得多。太陽距離地球近1.5億公里，是我們太陽系的核心，讓我們的星球足夠溫暖，使得生命茁壯成長。在超過45億年的時間里，這個發(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)動力。
太陽的直徑約為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）。
沒有太陽的穩(wěn)定的光和熱，地球上的生命將不復(fù)存在。太陽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、動物、人類 - 都需要液態(tài)水才能生存。太陽為水文循環(huán)提供動力，不斷將水蒸發(fā)至大氣中，然后再落回地球。
在為期11年的時間跨度中，太陽的活動會逐漸消退，因為在太陽內(nèi)部糾結(jié)纏繞的磁場線會周期性地突破到陽表，并產(chǎn)生穿過太陽表面的太陽黑子。與太陽黑子相關(guān)的高磁活動可導(dǎo)致太陽耀斑、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)。
國家氣象水文部門可提供專業(yè)知識和服務(wù)，以利用太陽能并保護(hù)人們免受其侵害。 其中包括24/7的天氣觀測和預(yù)報，以及對大氣溫室氣體、紫外線輻射、氣溶膠和臭氧及其對人類、氣候、空氣和水質(zhì)以及海洋和陸地生命的影響的監(jiān)測。
太陽對地球的影響
在整個地球歷史中，地球從太陽獲得的能量數(shù)量各不相同，其可對氣候和所有生物產(chǎn)生重大影響。自近12000年前上一個冰河時代結(jié)束以來，氣候一直相對穩(wěn)定，盡管它經(jīng)常受到到達(dá)地球表面的太陽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的軌道的長期周期、云層覆蓋的變化以及地球上的其他波動造成的。即使相對較小的氣候波動也對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這樣的帝國起起落落。
地球表面接收的陽光量取決于太陽的輸出、其頂角和地球圍繞太陽的軌道的周期性變化以及大氣吸收或反射回太空的陽光量。
未被大氣吸收或反射（例如云層）的太陽輻射可到達(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?？偣泊蠹s70％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（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)。
太陽與氣候變化
地球圍繞太陽運行的軌道所引起的氣候波動是以千年的時間尺度計算，而與人類活動相關(guān)的氣候變化自工業(yè)化時代開始就已經(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)活動會將二氧化碳和其他溫室氣體排放到大氣中。這些氣體會捕獲太陽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，長壽命溫室氣體已使總輻射強(qiáng)迫增加了41％，對氣候造成變暖影響。 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)星測量表明，太陽的能量輸出沒有增加，并且最近在地球上觀測到的變暖不能歸因于太陽活動的變化。
太陽與我們的福祉和健康
陽光在人類健康和福祉中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它會刺激增加產(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)險上升之外，有限的陽光照射會對我們的情緒產(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間的長短相關(guān)，尤其是情緒和焦慮癥狀以及自殺等現(xiàn)象。
過度暴露在陽光下會對皮膚、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，因為產(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)是特定地點和時間的紫外線輻射強(qiáng)度的國際標(biāo)準(zhǔn)測量值。許多國家氣象部門負(fù)責(zé)提供有關(guān)紫外線水平的信息和警報，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)人類免受危險的紫外線和其他太陽輻射。大氣中的臭氧濃度可隨著季節(jié)、緯度和太陽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)致國際行動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。
測量陽光
科學(xué)家可利用太陽輻射測量來研究氣候變率和變化并預(yù)測天氣。
然而，測量太陽光并不像聽起來那么容易。長期測量必須做到各地、各時、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)以千計的地基儀器。
輻射測量對太陽能行業(yè)的決策者至關(guān)重要。為了計算擬議的太陽能裝置將產(chǎn)生多少電力，決策者需要知道在晴天和陰天，或者在短時的冬日和長時的夏日可以獲得多少陽光。
位于瑞士達(dá)沃斯的達(dá)沃斯物理氣象觀測站（PMOD）研究所逾百年來一直在研究如何測量太陽光。自1971年起擔(dān)任WMO世界輻射中心以來，它掌握著測量太陽輻照度的主要標(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。
如果沒有這項由WMO牽頭的國際合作活動，科學(xué)家對氣候系統(tǒng)的理解就會弱得多，太陽能產(chǎn)業(yè)的效率也會低得多。
太陽與可再生能源
太陽為我們提供了一種以太陽能形式減緩氣候變化的有價值工具，太陽能變得越來越便宜，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，也可以從太陽直接獲取能量。太陽能越來越受歡迎，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。
太陽能發(fā)電有兩種主要方式：
光伏（PV），也稱為太陽能電池，是將太陽光直接轉(zhuǎn)換為電能的電子設(shè)備。這些太陽能電池隨處可見 – 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、在太陽能電場上 – 這份名單無窮無盡。如今，光伏發(fā)電是增長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。
聚光太陽能發(fā)電（CSP）是使用鏡子來聚集太陽光線。這些射線可加熱流體，產(chǎn)生蒸汽來驅(qū)動渦輪機(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)報對于平衡電網(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，需要針對能源應(yīng)用而優(yōu)化天氣預(yù)報。
能源行業(yè)的要求為國家氣象服務(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)國際努力，以提高氣候信息和預(yù)測的質(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。
