气候变化是人类面临的最大挑战之一，对社会和经济的各个领域都产生了影响。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）2023年第六次评估报告的综述，持续的温室气体排放将导致全球变暖加剧，在所考虑的情景和模型路径中，预计短期内全球气温将上升1.5°C（《气候变化报告》，2023年）。目前，全球气温已经上升了1.1°C，世界各地正在发生数百年甚至数千年未见的气候系统变化。随着气候变暖的持续，每个地区都可能同时经历多种影响气候的因素的变化。
作为社会的一个领域，地面天文学也受到了气候变化的影响，包括全球变暖的影响。飓风造成的破坏也导致了阿雷西博天文台的关闭（Clery，2017年）。气候变化正在对天文学产生深远影响，从影响图像质量的大气参数变化到威胁天文台生存的森林火灾。直到最近，才开始有研究探讨气候变化对地面望远镜观测点大气条件的影响。
天文学家已经对人为引起的气候变化带来的变化表示担忧，并认为需要采取行动（Haslebacher等人，2022年）。在这些复杂关系中的跨学科研究对于适应气候变化至关重要。
福斯蒂娜·坎塔卢贝（Faustine Cantalloube）及其同事的初步研究详细探讨了气候变化对智利帕瑞纳尔天文台（Paranal Observatory）地面天文学的影响（Cantalloube等人，2020年）。随后，利用第五代大气再分析数据ERA5，对智利、美国、西班牙、南非和澳大利亚的8个高海拔山区天文观测站的气候变化后果进行了评估（Haslebacher等人，2022年）。
在这项研究中，我们重点关注气候变化对太阳天文学的影响。地面太阳望远镜的设计旨在揭示太阳表面、磁场和等离子体的细节，这些信息有助于预测空间天气和太阳耀斑。高分辨率的太阳图像及光谱数据为我们了解这颗最近的恒星提供了巨大潜力。地面望远镜拍摄的图像质量受地球大气层的影响。
光谱偏振测量在太阳观测中起着核心作用，是光学太阳天文台设计的重要依据。在这方面，红外波段提供了更多有用信息。可降水量（Precipitable Water Vapor, PWV）是决定红外天文观测可能性的关键因素。此外，日冕仪需要高透明度，无法在浑浊的天空中工作。总体而言，云层会使得天文观测变得不可能。
太阳观测站与恒星观测站的主要区别在于：观测站必须避免白天因加热而产生的对流现象。观测站应具有最小的大气湍流，换句话说，太阳“视宁度”（seeing）应能在长时间内保持良好。因此，太阳天文观测站通常不建在高山上，而是建在大型湖泊附近，本研究中也考虑了这一因素。
例如，大熊太阳天文台（Big Bear Solar Observatory, BBSO）拥有一个口径为1.6米的古德太阳望远镜（Goode Solar Telescope, GST），位于加利福尼亚州的大熊湖北岸。乌代布尔太阳天文台（Udaipur Solar Observatory, USO）位于印度拉贾斯坦邦的乌代布尔市，坐落在法特赫萨加尔湖（Fateh Sagar Lake）的一个小岛上。福贤太阳天文台（Fuxian Solar Observatory）的新真空太阳望远镜（New Vacuum Solar Telescope）则位于福贤湖畔。湖泊对区域气候有影响：湖泊减少了潜热通量，从而降低了湖泊上的降水量以及凝结水和降水总量。类似的现象也在多个中纬度湖泊中得到验证，如五大湖、太湖和贝加尔湖（Gu等人，2016年；Lee等人，2023年；Notaro等人，2013年）。
如今，自适应光学系统的应用减少了“视宁度”问题。因此，需要短时间、频繁的曝光。曝光时间应尽可能短，以“冻结”图像，否则图像会因视觉波动而失真。通常需要多波段、高频率的观测。200毫巴高度处的风速决定了自适应光学系统的响应速度和曝光频率。因此，V200参数（200毫巴高度处的风速）是评估观测站是否适合使用自适应光学系统的关键指标。
我们重点研究了俄罗斯科学院西伯利亚分院太阳-地球物理研究所的贝加尔天体物理观测站。该观测站成立于1978年，位于东西伯利亚地区的贝加尔湖畔。
西伯利亚的气候变化显著：夏季短暂，冬季漫长且寒冷（Groisman和Gutman，2013年）。气候变化也对贝加尔湖及其流域产生了影响，包括空气和水温上升、永久冻土退化、植被变化和蒸散作用变化等（Hampton等人，2008年；Potemkina和Potemkin，2024年；T?rnqvist等人，2014年）。热带夜晚和炎热天气的出现及其频率的增加也是贝加尔地区气候变化的后果。根据Potemkina等人的研究（2018年），1991年至2015年间，贝加尔湖沿岸的年平均气温（5月至10月）比1961年至1990年的基准期上升了1.0°C。在此期间，湖面水温和表层水温在5月至10月期间上升了1.1°C。由于贝加尔地区的气温上升速度几乎是全球平均水平的两倍，显然全球变暖正在引发极端事件。旅游业加剧了这一问题，每年前往贝加尔湖的游客人数不断增加，导致环境足迹不断扩大。已有两百万游客访问过这个人口稀少的湖泊。
本研究使用了ERA5长期再分析数据，分析了位于东西伯利亚地区的贝加尔天体物理观测站的气象变量年变化和季节变化。这些气象变量决定了天文观测条件。为了评估趋势的显著性，采用了非参数的Sen斜率（Sen’s slope）和Mann-Kendall检验方法。论文结构如下：第2节介绍了研究区域、数据来源和方法；第3节描述了研究结果；第4节总结了研究结论。
