Hydroclimatic Mediation of Low-Frequency Solar Activity Signals in Spanish Cereal Yield Variability (1961–2021)
这项研究表明，1961年至2021年间低频太阳活动并非通过直接的生物物理效应，而是通过微弱地调节冬季北大西洋涛动模式，进而改变地中海降水和土壤水分，并伴随三年的滞后效应来驱动谷物产量的年际变化，从而间接影响西班牙谷物产量。
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长期以来，农民们一直深知天气是他们工作中最大的变量。尽管在过去一个世纪里，技术、更好的种子和改良的机械已经推动了农作物产量的提升，但在任何单一年份中，一片田地能产出多少谷物，仍然在很大程度上取决于降雨、温度以及天空不断变化的模式。科学家们数十年来一直试图理解推动这些天气模式的无形力量。在这一领域，最持久的问题之一便是：我们的近邻恒星——太阳，是否在决定收成的丰歉年景中扮演了某种角色。太阳并非恒定不变的光源；它随着大约十年的周期，在活跃与沉寂之间律动，时而变得活跃，时而变得安静。长期以来，研究人员一直在探寻这种“太阳心跳”是否能在田间被感知，或许是通过直接加热空气或改变植物的生长方式。
一项针对西班牙谷类作物六十年来的新研究，提供了一个更清晰、更间接的答案。研究人员巴布罗·西耶拉-菲格雷多（Pablo Sierra-Figueredo）和卡洛斯·阿尔贝托·祖尼加-冈萨雷斯（Carlos Alberto Zúniga-González）检查了从1961年到2021年间燕麦、大麦、黑麦和小麦的收获记录。他们想看看太阳那缓慢的十年周期，是否隐藏在这些收成的起伏之中。他们的发现并非一条从太阳直接连向庄稼茎秆的直线，而是一个需要数年时间才能展开的复杂连锁反应。太阳似乎并不直接推挤作物，相反，它似乎在轻轻拨动着北大西洋上空的大规模风力和气压系统，进而改变了西班牙的降雨量。这种降雨的变化随后会缓慢地排干或填满深层土壤，其对农作物的影响并非发生在发生的当年，而是在三年之后。
为了找到这种隐藏的联系，科学家们首先必须剥离那些显而易见的因素。收获数据展示了数十年来持续且稳步的增长，这是现代耕作技术的成果。这种长期的增长势头如此强劲，以至于会完全掩盖掉任何细微的自然周期。研究人员通过数学方法去除了这一上升趋势，仅保留下了每年的波动以及更长、更缓慢的生产力起伏。随后，他们将这些剩余的波动与另外两组数据进行了对比：一是追踪太阳活动的太阳黑子数量，二是北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation，即控制欧洲冬季风暴的亚速尔群岛与冰岛之间的气压差指标）。
分析显示，太阳的律动确实存在，但它是微弱且间接的。研究识别出了一个大约每十一年重复一次的收获周期，这与太阳活动的主周期相吻密。此外，数据中还暗示了一个更长的、二十一年的周期，这对应于太阳的磁场翻转。然而，数据表明，太阳并不像一个控制天气开关的开关。相反，它更像是一个微弱的调节器。当太阳活跃时，它会轻微改变北大西洋上空的对流层压力模式。这种转变改变了冬季风暴的路径，通常将它们向北推移，使伊比利亚半岛比往常更加干燥。
这项发现中最令人惊讶的部分在于时间差。人们可能会预期，一个干旱的冬季会在次年春天损害作物。但研究发现，对收成的影响是延迟的。冬季天气与最终产量之间的联系在初始天气事件发生三年后达到峰值。这归功于“土壤水分记忆”。在西班牙的旱作农田中，土壤就像一块深层的海绵。如果一个冬季很干燥，深层土壤就无法得到补充。这种亏缺会持续存在。地下水和深层土壤储备需要数年时间才能恢复。因此，一个干旱的冬季可能会留下水分短缺的遗产，这种压力会持续影响作物长达三年，最终表现为较低的收成。
研究人员得出结论，太阳并不是一个保证好收成或坏收成的决定性驱动力，而是一个概率性的驱动力。它略微增加了某些天气模式发生的概率，但最终结果取决于土地与大气如何随时间相互作用。太阳的信号经过大气的过滤，储存在土壤中，最后才在谷物中显现出来。这项研究证实，虽然技术驱动了粮食生产的长期增长，但自然界依然主宰着短期的波动。太阳的影响是真实的，但它是一个通过风和大地传递，最后才在田间被听见的低语。
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