[论文解读] The Impact of the Revised Sunspot Record on Solar Irradiance Reconstructions

Greg Kopp, N. A. Krivova+2 more|Max Planck Digital Library|Jan 20, 2016

Solar and Space Plasma Dynamics被引用 3

一句话总结

本研究评估了修订后的太阳黑子指数与长期太阳观测（SILSO）太阳黑子记录对总太阳辐照度（TSI）重建的影响。利用NRLTSI2和SATIRE模型，研究发现，新记录使1885年以前太阳周期波动的振幅增大，但对蒙德极小期TSI值的影响微乎其微，表明过去几个世纪中对气候变暖的太阳贡献估计仅发生微小变化。

ABSTRACT

Reliable historical records of total solar irradiance (TSI) are needed for climate change attribution and research to assess the extent to which long-term variations in the Sun's radiant energy incident on the Earth may exacerbate (or mitigate) the more dominant warming in recent centuries due to increasing concentrations of greenhouse gases. We investigate potential impacts of the new Sunspot Index and Long-term Solar Observations (SILSO) sunspot-number time series on model reconstructions of TSI. In contemporary TSI records, variations on time scales longer than about a day are dominated by the opposing effects of sunspot darkening and facular brightening. These two surface magnetic features, retrieved either from direct observations or from solar activity proxies, are combined in TSI models to reproduce the current TSI observational record. Indices that manifest solar-surface magnetic activity, in particular the sunspot-number record, then enable the reconstruction of historical TSI. Revisions to the sunspot-number record therefore affect the magnitude and temporal structure of TSI variability on centennial time scales according to the model reconstruction methodologies. We estimate the effects of the new SILSO record on two widely used TSI reconstructions, namely the NRLTSI2 and the SATIRE models. We find that the SILSO record has little effect on either model after 1885 but leads to greater amplitude solar-cycle fluctuations in TSI reconstructions prior, suggesting many 18th and 19th century cycles could be similar in amplitude to those of the current Modern Maximum. TSI records based on the revised sunspot data do not suggest a significant change in Maunder Minimum TSI values, and comparing that era to the present we find only very small potential differences in estimated solar contributions to climate with this new sunspot record.

研究动机与目标

• 评估修订后的SILSO太阳黑子数记录对历史总太阳辐照度（TSI）重建的影响。
• 评估更新的太阳黑子数据是否改变了蒙德极小期等关键气候时期太阳强迫的估计值。
• 确定太阳黑子记录的变化如何影响基于模型的长期TSI变化重建。
• 比较新太阳黑子记录对两种广泛使用的TSI重建模型（NRLTSI2和SATIRE）的影响。
• 通过评估过去几个世纪太阳辐照度幅度和时间结构的变化，量化其对气候变暖归因的影响。

提出的方法

• 将修订后的SILSO太阳黑子数时间序列用作太阳表面磁活动的代理指标。
• 应用NRLTSI2和SATIRE模型，利用更新的太阳黑子数据重建TSI。
• 基于太阳黑子变暗与亮斑变亮的相反效应（两者均与磁活动相关）来模拟TSI。
• 将基于修订后太阳黑子记录的TSI重建结果与旧版本进行比较，重点关注1885年以前和现代时期。
• 分析重建结果中太阳周期的时间结构与振幅，以评估百年时间尺度上变异性变化。
• 利用旧版与新版太阳黑子记录，评估蒙德极小期与现代太阳极大期TSI的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 修订后的SILSO太阳黑子记录如何影响1885年以前重建的太阳周期振幅？
• RQ2 新太阳黑子数据对蒙德极小期货量重建有何影响？
• RQ3 NRLTSI2与SATIRE模型对修订后的太阳黑子数系列的响应有何不同？
• RQ4 更新后的太阳黑子记录在多大程度上改变了过去几个世纪太阳对气候变暖贡献的估计？
• RQ5 由于修订后的太阳黑子数据，长期TSI变异性幅度或时间结构是否发生显著变化？

主要发现

• 修订后的SILSO太阳黑子记录导致1885年以前TSI重建中太阳周期波动的振幅增大。
• 1885年以后，修订后的太阳黑子数据对NRLTSI2或SATIRE的TSI重建结果影响甚微。
• 18世纪和19世纪的许多太阳周期现被估计为与当前现代太阳极大期的振幅相似。
• 基于修订后太阳黑子数据的TSI重建并未显示蒙德极小期货量存在显著变化。
• 将蒙德极小期与当前TSI水平进行比较，显示对气候变暖太阳贡献的估计差异极小。
• 更新后的太阳黑子记录并未显著改变气候变暖归因研究中对太阳强迫的整体评估。