太阳活动对地球气候的影响

肖子牛

中国科学院大气物理研究所 大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)，北京 100029

万物生长靠太阳，太阳是地球自然界运动和生长的能量来源，没有太阳就没有地球上的一切生命，包括人类。2019年，世界气象组织把世界气象日主题确定为“太阳、地球、天气”。太阳是地球气候形成和演变的驱动力，由于太阳的能量辐射、太阳和地球的空间位置以及地球的运动姿态，使得地球上保持合适的温度和液态水，形成了适宜生命存在和智慧文明发展的地球气候环境。地球的公转和自转造成的接受太阳辐射能量的变化，形成了地球上四季轮回的季节变化和丰富多彩的自然景观。

太阳辐射能量的变化形成并影响着全球和局地的气候，文中我们讨论的是指达到地球大气层顶的太阳辐射能量变化所造成的地球气候偏离平均正常态的变化情景。这其中包括了日地运动造成的太阳辐射能量变化和太阳活动变化造成的能量源的变化两个方面。前者形成了地球气候千年以上长时间尺度的变化特征，而后者有可能对百年和百年以下的短时间尺度的气候变化有影响。

1 太阳辐射与不同时间尺度地球气候变化的关系

地球轨道和位置的变化，会引起达到地球表面的太阳辐射量的变化，从而对地球气候产生重要影响。如地球绕太阳公转产生季节变化、地球自转造成日变化等。在千年以上的长时间尺度上，太阳辐射变化与缘于地球运动的日地空间位置的演变有密切的关系。

地质遗迹记录表明，在过去数万年到100万年的地质时期里，地球气候经历了多次温度冷暖的循环演变。过去的研究已经较为清晰地揭示了在地质气候的时间尺度上，太阳活动和地球轨道变化对地球气候的影响。其中最重要的理论框架就是广为人知的米兰科维奇(Milankovitch，1879—1958)循环[1]，也叫作天文冰期理论。这个理论由塞尔维亚数学家米兰科维奇创立，从理论上解释了地球运动对气候变化的影响。1917年，米兰科维奇在战俘营和监禁中完成他的具有历史意义的著作《太阳辐射造成的热现象及其数学理论》，并在1920年出版。天文冰期理论指出，冰期的形成与地球运动轨道的三个周期性变化相关联，这三个周期分别由地球轨道偏心率、地轴倾斜度(黄赤交角)和岁差驱动形成(图1)[2]。偏心率的变化是以10万年作为一个周期，黄赤交角的变化周期大约是4万年，而岁差的变化形成了2万年周期的变化。

图1 地球轨道三大因子(偏心率、岁差和黄赤交角)的变化周期(数据引自参考文献[2])

米兰科维奇还详细计算了600 ka以来地球上不同纬度地区冬半年和夏半年的日照变化，发现北纬或者南纬65°是太阳辐射变化幅度最大的区域。他据此指出，北半球高纬度夏季日照的变化是冰盖生长和消融的关键。但是，由于当时地质资料缺乏，人们没有有效的办法来验证米兰科维奇理论。50多年之后，哥伦比亚大学的Hays等[3]对南印度洋深海钻孔的数据进行同位素分析以研究气候的周期变化，成功识别出地球气候的10万年、4万年和将近2万年的变化周期，与米兰科维奇提出的地球轨道参数的三个周期几乎完全吻合。米兰科维奇的天文冰期理论得到了验证和学术界的认可。同时人们认为，米兰科维奇的地球轨道参数对地球气候在1 万～100 万年时间尺度上变化的影响很大。但在气候年际到百年际的变化中，其影响可忽略不计。在目前的气候模式中，地球运动的较短尺度的变化都被视为不变。但这些假设是否成立，并无定论[1]。

米兰科维奇循环很好地解释了由地球轨道演变所导致的太阳辐射变化引起的气候变化。但太阳活动本身所导致的太阳辐射变化会引起地球气候如何变化？这是本文要重点讨论的另外一个问题。通过对历史时期气候记录和太阳黑子记录的统计分析可以发现，太阳活动与气候变化有着很好的相关性。在大量研究太阳活动与气候相关性的工作中，较著名的是Eddy 的工作[4]，他指出太阳黑子的斯波勒(Sporer)极小期和蒙德(Maunder)极小期造成了这两个时期全球的“小冰期”事件。

蒙德极小期出现在1650年到1700年(图2)，这段时期太阳活动非常平静，几乎没有太阳黑子。地球气候异常寒冷，农作物严重减产，很多地方都发生了饥荒。根据历史文献记载，欧洲出现了反常的低温。保存至今的一些绘画作品描绘了蒙德极小期英国泰晤士河和欧洲的景象(图3)，欧洲大陆冰雪覆盖，泰晤士河结了非常厚的冰。那个时期中国的气候也出现异常，异常气候造成农作物歉收和饥荒，导致社会动荡，在某种程度上助推了明王朝衰亡和最后走向覆灭。溶洞同位素分析得到的反演资料也揭示出温度和季风与蒙德极小期相一致的异常特征。全球气温在1600年到1700年经历了非常低的一段时期[5]。

图2 过去400年观测到的太阳黑子数(引自：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sunspot_Numbers.png)

图3 绘画作品中描绘的蒙德极小期英国泰晤士河(左图)和欧洲(右图)

事实上，人类很早就观察到太阳活动的变化。太阳黑子是最重要的太阳活动现象之一。对太阳黑子活动的记载可以追溯到中国的汉朝，《汉书·五行志》里就记录下了公元前28年太阳黑子活动的现象：成帝河平元年三月乙未，日出黄，有黑气，大如钱，居日中央。在伽利略发明望远镜之后，人类揭开了用望远镜观测太阳黑子的序幕，之后对太阳黑子的逐日观测一直延续到现在。迄今，人类已经积累了将近400年的太阳活动观测资料(图2)。

如果我们把太阳表面也用经纬度来进行划分，可以发现：太阳黑子在太阳表面由南北两侧的中纬度地区开始出现，然后逐渐移动到赤道地区并消失，而新的太阳黑子活动又开始在中纬度地区出现。这个现象的循环周期为11年左右。1843年，德国药剂师、天文学家施瓦贝(Samuel Heinrich Schwabe，1789—1875)提出太阳黑子存在大约11年周期的变化，并得到科学界的广泛接受。因此太阳活动的周期也被称为施瓦贝周期。之后人们规定，从太阳活动处于低谷的1755年开始，定义为太阳活动的第一个周期。2020年开始进入第25太阳周，现在正在逐渐地向太阳活动比较活跃的时期演变。

由于太阳总辐射(TSI)在准11年周期内的变化量仅占总辐射量的0.1%，一些学者认为其对近百年全球平均温度变化的贡献几乎可以忽略不计[6]。由太阳辐射11年的变化引起的全球温度热响应相对于“温室效应”确实为一个小量，但是，如果考虑到太阳辐射是地球其他能量来源总和的2 500倍，其千分之一的变化仍是一个不小的扰动。同时，由于云的变化是大气科学中具有最大不确定性的过程之一，我们很难否认，太阳辐射变化带来的云量的分布和变化会直接和间接地对区域气候乃至全球大气环流产生影响。

在19世纪初期，赫斯切尔[7](Herschel W.)发现伦敦的小麦价格与太阳黑子数的变化有非常密切的关系。通过进一步的分析，他指出，这种关系反映了太阳黑子变化对降水的影响。此后，人们不断观测到太阳活动与区域气候的联系。最近，Meehl等[8]分析了热带和副热带太平洋晴空区的太阳辐射状况，发现部分区域的太阳辐射强迫比其他地区要大一个量级。Shaviv[9]分析了能量收支，结果发现海洋中存在很强的太阳信号，比太阳总辐射周期强迫引起的变化大5～7倍。再如，在一个太阳活动周期内紫外波段的变化量虽然仅约为6%，但其引起的赤道平流层顶温度的变化会达到1～2 K[10]，而平流层顶的温度异常可通过平流层和对流层的耦合作用向下传播[11-12]，进而可能影响到对流层的气候。

由上述可见，地球气候在某些敏感区对太阳活动变化具有特殊的响应，使得太阳活动的影响被放大并传播，进而有可能影响全球气候和气候变化。因此，探寻太阳活动变化影响地球气候的关键途径和敏感区域，具有重要的意义。

2 太阳活动变化对气候影响的因子和途径

万亿年以来，太阳持续不断地向地球和宇宙空间发送着巨大的光和热，人类对太阳的慷慨和恒久充满敬畏和崇拜，称之为恒星。而事实上，太阳的恒定和宁静是相对的，太阳的剧烈变化包含着多种时间尺度的“暴风骤雨”，有太阳风等遍布全日面的比较缓慢的活动，也有黑子、日珥(暗条)、耀斑、日冕物质抛射等太阳上局部区域内变化较快的活动。由于太阳的等离子体特征，太阳大气经常出现的一些爆发活动，本质是磁大气活动，其中黑子数变化是人类最早认识和描述太阳磁活动的基本参量。此外，太阳总辐射、10.7 cm射电流量、Mg-II 指数、开放太阳磁通量、宇宙线以及地磁活动指数等也是太阳周期的特性(图4)，它们与太阳黑子活动周期有很强的相关性[13]。

图4 表征太阳活动的相关指数[13]

通常可以将太阳影响气候的关键因子分为两类：第一类是辐射效应因子，可以用太阳总辐射(TSI)、太阳F10.7 cm射电流量、紫外线和太阳黑子(SSN)表征，这一类因子的变化均具有准11年周期；第二类是高能粒子因子，可以用太阳风和宇宙射线表征。

TSI是指地球大气层顶接收到的太阳辐射能。在没有卫星观测之前，TSI的测量在地面进行，科学家普遍认为它是一个常量(约 1 367 W/m2)，因而也称其为“太阳常数”[14-16]。但也有少数科学家根据一些间接资料推测，TSI 可能随太阳黑子等太阳活动而发生变化[4]。1978 年开始卫星观测后，TSI 观测的精确度大大提升，科学家精确定量给出了TSI的11年准周期振荡特征[17]，其中太阳活动极大年(峰年)与太阳活动极小年(谷年)之间的TSI相差约1 W/m2。

准11年的太阳活动周期是年代际尺度上最重要的太阳活动变化。通常所说的太阳周就是指太阳活动(太阳辐射、高能粒子等)和表象(黑子数、耀斑等)的平均11年左右(通常在9～13.6年)的周期变化，也称太阳磁活动周或 Schwabe辐射周期[18]。刚刚过去的第23、24太阳周与之前的几个太阳周相比，持续时间较长，达到12年左右，是近100年来周期最长的太阳周。太阳周周期长反映太阳活动弱，在太阳周低值时期的2008年8月到 2010年3月，无黑子日数已达780天，这是1913年以来第15～22太阳周将近100年所未出现过的[19]。而在第24太阳周峰值年的2014年，全年太阳黑子数为113，是1913年以来峰值最低的一个太阳周。

但迄今为止，太阳活动的变化通过哪些过程影响地球气候，我们仍不十分清楚。历次IPCC的研究报告均指出，人类对太阳活动变化影响气候的认知还不够，仅仅是中等可信度的水平[20]。图5给出了太阳活动变化影响气候的一些可能途径[21-22]。从图中可以看到，我们最熟悉的是直接的辐射，这是我们熟知和确认的影响途径。第二个是紫外线影响途径。紫外线通过加热臭氧层，进而会影响平流层的大气环流变化。但是如何影响对流层我们还不完全清楚，在图中用虚线来表示。第三是宇宙射线等高能粒子机制。一般认为，太阳风、宇宙射线等高能粒子会对云过程产生影响，主要有两种可能的影响途径：一种是通过增加云的凝结核影响云滴的生成，另一种是影响云滴的增长效率。由于云过程复杂的反馈作用，这一途径可能会对大气环流造成非线性的放大影响，但在机制上我们基本还不清楚。第四是更为复杂的通过地球磁场的影响途径。太阳活动和地球磁场是密切相关的，太阳风的活动和地球磁场具有很强的锁定关系。但地球磁场的变化是否会通过地球电磁场的焦耳加热作用影响地球自转，并进而影响大气环流和大气角动量，其作用机制我们现在完全不清楚。

图5 太阳活动影响地球气候的多种可能途径(虚线代表机制尚不确定)[22]

太阳风的影响途径在最近10年得到广泛的关注。人们在天气和气候尺度上的分析发现，太阳风对大气环流有重要影响[23-25]。例如，太阳风在天气尺度上对北大西洋气压和涡旋扰动具有明显的影响，在气候尺度上太阳风与北大西洋的海温、地面气压都有密切的联系。最近另外一个有意思的研究进展是宇宙射线和云的联系。近年来，人们提出了宇宙射线通过大气电场对云微物理过程产生作用的机制[26-29]。通过理论研究和实验发现，受到太阳活动调制的宇宙射线可能通过大气电场对云滴的碰并效率产生影响[30-31]，从而影响云的形成过程和区域降水[32]。如果能够证实这个影响途径在天气尺度和季节尺度上都有显著效应，将会极大地改变人类对大气物理过程的认识。

综上所述，太阳活动变化的辐射加热作用，可能只是太阳影响地球气候全貌的冰山一角。太阳活动变化对气候的影响可能还有很多我们并不清楚的途径，需要进一步去探索和揭示。正因为如此，太阳活动变化与全球气候变化的关系已经成为多学科交叉研究的一个前沿和热点问题。

3 太阳活动变化影响气候的空间选择性

由于地球气候系统的复杂性，太阳活动变化作为地球气候的外源强迫信号，并不具有全球一致性。研究者通过对太阳活动影响地球气候的关键因子及其可能的作用途径进行较为系统的研究，揭示了太阳活动变化对地球气候的影响具有明显的时空选择性[33]，即在某些区域存在对太阳活动变化的强信号或者放大过程[34-35]。最近的研究结果初步证实，极地亚极光带、热带太平洋地区和季风活动区域可能是太阳活动变化影响的敏感区和信号的传播通道[23,36-38]。

3.1 太平洋热带赤道地区气候系统对太阳活动变化的响应

早在1997年，White等[39]就发现热带太平洋的温度变化与太阳总辐射变化具有锁相特征，但温度异常的暖位相往往滞后于太阳活动的峰值年1～3年。此后很多研究揭示了热带太平洋对太阳辐射强迫的响应模态类似于ENSO-like[40-41]海温型，这种响应使得太阳活动高值年的海洋温度为正异常[36,42]，并对该地区的区域气候模态存在调制作用[43-44]。 Misios和Schmidt[45]的研究工作进一步指出，赤道西太平洋的深对流区向东移动是独立于海气耦合作用的准11年周期活动。Xiao等[38]最近的研究分析了太平洋赤道热带地区对流活动与太阳活动变化的关系，发现在太阳活动高值年(峰值年及之后两年)的北半球夏季，西太平洋对流活动会呈现一个偶极异常模态，而这个西太平洋的对流活动偶极模态是独立于ENSO信号的。在太阳峰值年后，这个偶极模态将使西太平洋深对流区向东移动，Walker环流的上升支也随之异常东移。与此同时，赤道西太平洋出现异常西风，导致海表面温度异常的滞后响应。Huo和Xiao[46]利用包含太阳周期变化自然变率的CMIP5模式气候模拟的集合结果对此进行了分析，模式结果验证了太阳活动变化对太平洋热带地区有明显的影响。他们还进一步指出与太阳活动相联系的海温模态有助于El Nino Modoki事件的发生[47]。此外，太阳活动变化对平流层臭氧机制的化学作用过程，也会“自上而下”地影响到赤道热带地区对流层的大气环流，而且在太平洋热带地区这种影响是显著的[48]。

太阳辐射变化的信号不仅存在于海洋表面，也存在于海洋深处。Wang等[49]在太平洋上层海洋热含量中检测到太阳信号，发现热带中太平洋和热带西太平洋区域海洋热含量异常存在明显的准十年变率，但是二者的位相是不同的。Huo等[46]从太阳活动周期位相的角度，对太阳辐射增加的上升时段(正相位)和太阳辐射减少的下降时段(负相位)所对应的热带太平洋的海洋热含量进行了分析，发现海洋热含量对太阳活动的响应在热带中东太平洋和热带西太平洋存在显著的反相特征(图6)。在太阳辐射增加的上升相位，热带中东太平洋海洋热容量为负异常，热带西太平洋海洋热容量为正异常；太阳辐射处于减少的下降相位时则与此相反。因此，热带太平洋地区热含量的异常与太阳活动位相具有锁相特征，其中热带中东太平洋与西太平洋的热含量异常呈反相位的相关关系。

图6 在太阳总辐射上升(上图)和下降(下图)周期两个不同阶段海洋热容量(OHC)异常的空间部分。打黑点的区域超过95%显著性水平(学生检验)[47]

Huo等[50]进一步用多个模式模拟的结果验证了热带太平洋对太阳辐射变化的响应。Li等[51]的研究也表明，太阳活动的变化会产生赤道地区上空臭氧的加热异常和西太平洋上空的对流活动异常，并通过该地区的Hadley局地环流影响太平洋副热带急流的强弱，从而调控中高纬度大气环流异常。因此，太平洋热带地区是太阳活动变化影响气候系统的一个关键区域。

3.2 太阳活动变化对极地和热带外中高纬度地区的影响

人们很早就注意到，北极高纬度地区的大气环流与太阳活动变化有密切的联系。近来的研究表明，太阳风对平流层和对流层大气均有重要的影响，并主要集中在极地高纬度地区。一方面，受太阳风变化调控的太阳高能粒子沉降对中高层臭氧总含量有显著的影响，臭氧的异常加热通过改变中高层大气环流异常进而影响对流层高纬度地区气候；另一方面，太阳风在亚极光地区也能直接作用于对流层低层大气。基于不同的时间尺度和分辨率的观测资料分析，人们发现太阳风速度在天气、季节和年际尺度上均与北极涛动(AO)和北大西洋涛动(NAO)有密切的联系[23,52]，并能显著引起北大西洋的海温异常。Xiao等[25]的研究也验证了北大西洋三极海温模态与太阳风速度的密切联系(图7)。在天气尺度上，强太阳风变化直接作用于大气对流层，对冰岛低压有明显的加强作用，这种作用有可能是通过现在尚不完全清楚的云过程机制实现的；同时，随太阳风速度变化的高能粒子沉降使极地平流层臭氧量减少，并通过臭氧加热机制改变平流层温度梯度，进而影响平流层大气环流，并通过与对流层的耦合作用将太阳活动变化的影响信号下传至对流层。以上两种作用，都有利于北大西洋对流层中高纬地区的西风加强，冰岛低压加深，亚速尔高压加强，最终影响北大西洋涛动，在北大西洋呈现三极型异常海温分布。

图7 冬季标准化太阳风风速与回归海温场的相关系数。回归场在北大西洋区域(5°～75°N，100°W～15°E)能够解释总方差的26.7%。打黑点的区域超过95%显著性检验水平

分析太阳活动异常信号从平流层到对流层的传播，我们可以注意到，太阳活动信号与纬向西风有较好的关系，尤其在纬向西风的大值区具有显著相关关系。通过对中高纬度大气系统的普查，Li等[53]发现，北太平洋副热带急流(200 hPa纬向风)经验正交函数(EOF)的第二模态表征了急流强度的变化，并具有明显的准11年周期变化特征。观测资料的分析表明(图8)，冬季印太副热带急流中心强度(实线)、冬季亚太200 hPa纬向风EOF分析的第二模态(虚线)和太阳黑子数(阴影)的时间序列演变呈现显著关联。在太阳活动强烈的冬季，北太平洋副热带急流较弱。反之较强。

图8 ERA-Interim (1980—2015)、NCEP/NCAR (1949—2015)和ERA-20C (1901—2010)不同资料分析得出的冬季印太副热带急流中心强度(实线)、冬季亚太200 hPa纬向风EOF分析的第二模态(虚线)和太阳黑子数(阴影)的时间序列演变

进一步的研究表明，太阳活动变化影响亚太副热带急流的强度也存在两种路径：一种通过热带臭氧加热影响热带对流活动，并通过经圈环流间接地影响急流；另一种主要是通过太阳活动引起的平流层西风异常来实现的[54]。平流层大气除了直接的辐射加热效应外，紫外辐射与臭氧之间的光化学反应将增加臭氧含量，形成正反馈机制影响平流层温度梯度的变化，进而引起平流层上层纬向风异常。异常纬向西风中的太阳信号通过平对流层耦合向极向下传播[48,55-57]，最终“自上而下”地引起极地和高纬度低层大气环流异常。值得注意的是，太阳活动对极区的影响受到平流层QBO(quasi-biennial oscillation)的调控，在太阳活动高值年且QBO西风位相时，北半球冬季极区趋于温度正异常[58-59]。

由于在极地存在明显的平流层和对流层的相互作用，太阳活动对极区和高纬度地区的影响更为显著。太阳活动高值年，北极涛动活动显著增强，在平流层顶具有明显的半球环状模结构[60-61]。气压场中的北大西洋涛动的信号在太阳活动低值年冬季，主要局限于北大西洋，而在太阳活动高值年的冬季则延伸到整个北半球，尤其是极区和欧亚大陆[62]。太阳活动变化通过大气急流区平流层和对流层的密切关系，也可以调制全球气候的其他遥相关过程。Li等[51]通过分析太阳活动对ENSO和PNA的影响指出(图9)：在太阳活动偏强的时期，ENSO与PNA的关系得到加强，强太阳活动能够放大暖ENSO事件对北太平洋副热带西风急流的影响效应，出现显著增强的PNA波列，急流东移和增强，并使PNA-like波列向北美的传播加强；而在太阳活动偏弱的时期，PNA与Nino3.4海温的关系是减弱的，响应区域主要位于加拿大中部、北太平洋至美国南部一带，形势与AO负相位类似。太阳活动变化对NAO、AO和PNA等大气遥相关型的影响尽管较弱，但其影响的过程呈现多时间尺度相互作用的非线性特征，是一个不容忽视的问题。近年来，气候增暖的背景并没有改变，但在中高纬度地区的冬季频繁发生极端寒冷事件，不少人将之归结为AO的负相位的影响。第23、24太阳周太阳活动趋于异常平静，太阳活动的变化对冬季大气环流的异常有什么样的影响，其影响的过程和机制如何，需要今后开展更加深入的研究。

图9 (a)高太阳活动暖异常ENSO年；(b)高太阳活动冷异常ENSO年500 hPa位势高度异常场。单位：gpm，打点区域超过95%显著性检验水平

3.3 太阳活动变化对季风活动的影响

除了在热带赤道地区、极地和急流区可以发现有较强的太阳活动信号以外，在东亚季风活动区也可以检测到显著的太阳信号。王瑞丽和肖子牛等[63]分析了太阳活动变化与东亚大槽强度的关系，发现在东亚冬季风活动中存在明确的太阳活动信号。在太阳活动高值年，东亚大槽、西伯利亚高压等冬季风系统成员显著偏弱，东亚地区气温偏高，东亚冬季风偏弱。但分析研究同时显示，太阳辐射变化对东亚冬季风的影响具有很强的非对称性，在太阳辐射较弱的时期其相关关系较弱。因此，太阳活动的影响具有非对称性，在太阳活动高值年和低值年不同，在不同太阳活动相位产生的影响也存在差别[64]。

东亚夏季风受到多种因素的影响，太阳信号的影响比较弱，但我们仍然能在季风区一些特殊的地域和环节检测到太阳信号。潘静等[65]的研究发现，在强太阳活动年，华北平原和东北南部地区少雨，西北地区却多雨，反之亦然。太阳活动信号主要存在于东亚夏季风的边缘地域。Wang和Zhao[66-67]利用多种统计分析方法进行检测分析，发现东亚夏季风对太阳活动响应的敏感时期是东亚广义梅雨期。在太阳活动高值年，东亚梅雨雨带比低值年偏北1.2个纬度，季风控制范围偏大，季风边界位置的南北摆动具有准11年的周期(图10)。因此我们可以看到，太阳活动变化的信号体现为东亚夏季风主要强雨带的位置变化，以及季风活动边缘地区位置和雨量的变化。

图10 太阳黑子数(阴影)、东亚梅雨雨带纬度(点线)及其8年以上低频信号(粗实线)的时间序列[67]

4 讨论和展望

自20世纪80年代以来，全球温度的急剧上升引起了科学界、政府和社会公众的广泛重视，全球气候变化成为人类最重要的科学议题之一。虽然我们已经确认，人类活动引起的温室气体浓度上升是现代全球气温显著升高的主要原因，但太阳活动等自然因子对全球气候变化的贡献大小尚存在争议。21世纪以来，一些研究工作旨在进一步全面认识太阳活动变化对气候的影响机制，探究在气候系统是否存在对太阳活动关键因子的敏感区域和关键环节。本文总结梳理了目前太阳活动影响气候的部分最新研究进展，指出极地、赤道热带海洋、中纬度急流区和季风活动的边缘区可能是气候系统对太阳活动信号的敏感区域。

虽然太阳活动变化对天气气候的影响机制目前尚不完全清楚，但从最近的研究进展可以看到，除了通过臭氧的化学过程、辐射直接加热过程外，太阳风高能粒子的作用和太阳活动调制的高能粒子通过大气电场对云微物理过程的影响，可能是太阳影响地球气候重要的新机制。另外，太阳风对地球磁场具有重要的调制作用，而地球磁场的变化、地幔运动焦耳加热很可能也对地球气候有重要的影响。这一领域还有待更多深入的分析研究工作。