Torsdag 30.3.2017 - Uke 13

logo

Samarbeidspartnere

Solen er jordens ytre energikilde. Kan periodiske variasjoner i utstråling dominere klimavariasjonene?


530x301 fig1Figur 1. Tidsforsinkelser av solflekkminima i forhold til en fast periode på 11,06 år. Når kurven går oppover har vi lengre perioder enn middelverdien, og tidspunktet for minima kommer senere enn det skulle enn for en fast periode. Omvendt ved korte sykler. Legg merke til skiftet fra korte til lange sykler omkring 1600, 1800 og 2000.

Solsykluser - korte og lange

Mørke flekker på solen er kaldere områder, men rundt dem er det noe varmere (plages).

Totalt sett gir flere solflekker en mer aktiv sol med økt utstråling, forskyvning av spekteret mot mer UV-stråling, økt magnetfelt, økt omfang av utbrudd fra koronaen med mer solvind og protonstråling, og flere andre effekter.

Varigheten av en solflekksyklus er 9 - 14 år, lengst ved lav solaktivitet.

Men selve solflekksyklusene varierer også fra en periode til en annen over lengre tidsskala som vist i figur 1 ovenfor.

Her ser vi at på 1800-tallet som var et kaldt århundre, ble solflekksyklene stadig lengre, og var omkring 1900 hele fire år forsinket. Det var et kaldt århundre.

Det hele snudde omkring 1900. Da startet et hundreår med kortere solflekksykler, og vi fikk et varmere århundre.

Den forrige solflekksyklus, nummer 23 som sluttet i 2009, var imidlertid den lengste på over 100 år, så nå står vi muligens overfor et århundre med lengre solflekkperioder og derav kaldere klima.

Ledende solforskere har spådd gradvis mindre aktiv sol. Maksimum i inneværende solflekksyklus ble nådd i april 2014 med 30 prosent lavere maksimum enn i forrige periode, nesten 14 år siden forrige maksimum i 20001.

530x421 fig2Figur 2: Røde topper viser Grand Maxima (i alt 19). Blå områder viser Grand Minima (i alt 27) basert på sammenligning mellom variasjoner av 14C-isotoper generert fra solen og observasjoner av solflekker siste 400 år (Fra Usoskin et al. 2007).

Sammenligning med historiske data tyder på at vi nå går inn i kaldere perioder med et mulig "Grand Minimum" etter at solen siden 1923 har vært inne i sitt 19. "Grand Maximum", det største på 11 000 år som vist nederst i figur 22.

Mest sannsynlig går det mot et minimum rundt år 2040 med lave temperaturer som under Napoleonstiden (Dalton minimum) eller som i den kjølige perioden rundt år 1900.

Informasjon om tidligere tiders solaktivitet baseres på at en aktiv sol øker mengden av isotopen 14C (og 10Be) i atmosfæren, og variasjoner av disse kan måles i isbreer på Grønland og i Antarktis (som vist i figur 2).

Samvariasjoner med omfattende data i senere hundreår gir grunnlag for å trekke konklusjoner lenger tilbake i tid.

Solvariasjoner og klima

Figur 2 viser solaktivitetminima og -maksima der hovedpoenget er at solens variasjonsmønster de siste 10 000 år i hovedtrekk korresponderer med rapporterte kalde og varme perioder på kloden.

Ikke minst er det overbevisende at solaktiviteten var lav og solflekker tilsvarende fraværende i 70 år under den kaldeste delen av Den lille istid (Maunder Minimum, 1645 - 1715). Dette minimum er så langt og dypt at det ikke kan anses å være et statistisk utslag3.

En forklaring på Grand minima og maxima kan være at planetene påvirker solens bane rundt solsystemets tyngdepunkt (barysenter), slik at det oppstår tidevannsbølger og akselerasjoner som påvirker prosesser inne i solen.

Det finnes dokumenterte sykluser på ca. 100 år (Gleisssberg), ca. 200 år (de Vries), ca. 1 000 år og mange flere. CO2 økte nevneverdig først etter 1945 og kan ikke være forklaringen på den langsomme oppvarmingen etter Den lille istid som startet omkring 1900.

Nåtidens varmeperiode observeres i vårt solsystem også på andre planeter og deres måner med svært forskjellig atmosfærer uten menneskelig påvirkning4 og må skyldes solen.

Liknende temperaturer ble observert også i 1000-årssyklusen med de varme periodene under Middelalderen, Romertid og Bronsealder.

Den anerkjente engelske astronomen William Herschel (som oppdaget Uranus) påpekte allerede i 1801 en klimainnflytelse ved solflekkmønsterets samvariasjon med kornprisen i London gjennom mange hundre år slik det var omtalt av Adam Smith i "Wealth of Nations" (1776).

Sol, kosmisk stråling og skydannelse

Sammenhengen mellom variasjoner i kosmisk stråling og temperaturer gjennom mange tusen år er så gode at "they cannot be overlooked" ifølge prosjektleder ved CERN Jasper Kirkby5, mye bedre enn for CO2-variasjoner og temperatur.

Mekanismen er da ikke solintensiteten, men at solsyklusene endrer solens og dermed jordklodens magnetfelt. Lavere felt øker strømmen av partikler fra eksploderende stjerner (kosmisk stråling) som bidrar til at vannmolekylene i den vanskelige startfasen lettere slår seg sammen.

Videre vekst til dråper og spesielt lave skyer som gir nedbør og reduserer solinnstrålingen. Mekanismen synes nå bevist gjennom CERN-prosjektet CLOUD og ved andre laboratorier.

Frem til rundt år 2000 var magnetfeltet eksepsjonelt høyt med mindre skyer (målt) og økt innstråling. Effekten er størst hver andre syklus.

Dette forklarer en tydelig 21-års periode i globale temperaturvariasjoner de siste 160 år6. Flere studier viser markante regionale sammenhenger.

Solens bidrag

Solintensitetens bidrag til temperaturvariasjoner over en solflekksyklus er estimert til 0,1 °C7. Dette kommer i tillegg til en systematisk økning siden Maunder Minimum3.

Solvariasjonene er størst i UV-delen av spektret som virker på ozonlaget og den dynamiske kopling mellom stratosfære og troposfære og bidrar til store klimasvingninger som El Niño og NAO (Nord Atlantisk Oscillasjon).

Virkning av solvariasjoner på forskjellige bølgelengder er ikke inkludert i FNs klimapanels (IPCC) klimamodeller7.

Jordas totale skydekke ble redusert fra 69 prosent til 65 prosent i årene 1986 - 2000. To prosent reduksjon i skydekket øker solinnstrålingen mer enn effekten av dobling av CO2.

Det er således fullt mulig at solvariasjoner med forsterkningseffekter fra skyer, kan gi et vesentlig bidrag til klimaendringene.

Det må også understrekes at mangel på kraftige vulkanutbrudd siden El Chicon i 1982 og Pinatubo i 1992 har ført til en renere stratosfære som har sluppet gjennom ekstra mye solinnstråling og en temperaturutflatning etter årtusenskiftet8.

Solflekksyklusene er periodiske på kortere og delvis også på lengre sikt. Det forklarer noen, men ikke alle klimavariasjoner.

Men sammen med andre solvariable, vinder, havstrømmer og aktuelle forsterkningseffekter forklares de globale og regionale periodiske endringer tilbake i tid vesentlig bedre enn ved IPCCs beregningsmodeller for effekten av økt CO2.

Det er også påvist en sammenheng mellom sterke utbrudd på solen og dannelsen av kraftige lavtrykk9. Dette er muligens en forklaring på de store nedbørsmengder i Norge den siste tiden.

Referanser

1.  SILSO, World Data Center for the production, preservation and dissemination of the international sunspot number.

2. Usoskin, I.G., S.K. Solanki,  og G.A. Kovaltsov, Grand minima and maxima of solar activity: new observational constraints, Astron. Astrophys., 471, 301-309, 2007.

3. Usoskin, I. G. et al., The Maunder minimum (1645-1715) was indeed a Grand minimum: A reassessment of multiple data sets, Astronomy and Astrophysics, 581, 19-42,  2015.

4. Hammel H. B. og G. W. Lockwood, Suggestive correlation between the brightness of Neptune, solar vaiability and earth's temperature. Geophys. Res. Letters. 34, L08203, 2007.

5. Kirkby, J.,  Cosmic Rays and Climate, Surveys in Geophys.28, 333-375, 2007.

6. http://www.geoforskning.no/ressurser/klimadebatten/517-en-enkel-empirisk-harmonisk-klimamodell

7. Harder, J. W. Trends in solar spectral irradiance variability in the visible and infrared, Geophys. Res. Letters. 36, L97801, 2009.

8. www.climate4you.com

9. Gomes, J.F.P et al. Possible impacts of the astronomical aspects on the violent cyclonic motions in the Earth’s atmosphere, In Solar Wind, eds. C.D.E. Borrega et al., ISBN 978-1-62081-99-1, Nova publ.chapter 2, 2012

Samarbeidspartnere

Nyhetsbrev

195x248 Banner

200 ledige stillingerb

200 Tips oss

200 Fortell om din forskning

 

 Ukens PhD comics

12


Redaktør: Denne e-postadressen er beskyttet mot programmer som samler e-postadresser. Du må aktivere javaskript for å kunne se den.å

Om: Info om Geoforskning.no

Annonsere: Informasjon og priser

Kontakt: Kontaktinformasjon Tips oss

Webløsning ©2013-15 av Web Norge. Skjerm: