Jää ja aurinkoaktiivisuus: maapallon ilmanlaadun avaruuden langat

Esittely: yhdistyksen etsiminen ilmaston sekasortoudesta

Kysymys aurinkoaktiivisuuden vaikutuksesta sääilmiöihin, erityisesti kylmien pakkasten suuruuteen, on yksi modernin ilmastologian ja heliofysiikan kaikkein kiinnostavimmista ja kiistanalaisimmista. Arkipäiväisellä tasolla voidaan usein kuulla väittämiä, jotka liittävät "aurinkomyrskyt" ja poikkeukselliset kylmät. Kuitenkin tieteellinen kuva on paljon monimutkaisempi: aurinkopilkun tai Wolfin luvun suoran ja yksiselitteisen vaikutuksen huomisen lämpötilaan — myytti. Kyseessä on heikkoja, mutta tilastollisesti merkittäviä korrelaatioita pitkän aikavälin sykkeissä ja monimutkaisissa ilmakehän prosessien ketjuissa. Näiden yhdistyksien etsiminen on monimutkainen tutkimus useiden välittäjien kanssa: magneettikenttä, stratosfääri, merivirrat.

Aurinkoaktiivisuus: keskeiset indikaattorit

Aurinkoaktiivisuuden keskeiset indikaattorit ovat:

Wolfin luku (W) — indeksi, joka ottaa huomioon aurinkokappaleiden ja niiden ryhmien määrän. Reflektoi aurinkoaktiivisuuden 11-vuotista sykkiä.

Aurinkovirta — latausjohdosta (pääasiassa protoneja ja elektroneja) koostuva virta, jonka nopeus ja tiheys muuttuvat.

Ultraviolettinen (UV) ja röntgensäteily — kasvaa merkittävästi myrskyjen aikana.

Galaktiset kosmiset säteet (GKSL) — korkean energian hiukkaset Solaarisen järjestelmän ulkopuolelta. Niiden virta on anti-korrelaatioon aurinkoaktiivisuuden kanssa: vuosina maksimi Solaarisen järjestelmän magneettikenttä ja aurinkovirta suojavat paremmin Maata GKSL:ltä.

Hypoteettiset mekanismit vaikutuksesta sääilmiöihin ja ilmastoon

direktiivinen ilmakehän lämpeneminen myrskyistä (energia on pieni verrattuna kokonaisen aurinkorasian virtaan) ei ole olemassa. Tutkijat tarkastelevat useita välittäviä kanavia:

Aurinkoaktiivisuuden muutos kokonaisen UV-virran kautta: korkealla aurinkoaktiivisuudella UV-säteily voi kasvaa 6-8%. Tämä johtaa lisälämpenemiseen ja ilmakehän liikkeen muutokseen stratosfäärissä (kerros korkeudessa 10-50 km). Stratosfäärin tuulet voivat "projektoida" alas ja vaikuttaa troposfäärin aalloille (esimerkiksi arktinen aalto — AO) ja ilmanpaineen jakautumiseen. AO:n siirtyminen negatiiviseen vaiheeseen edistää kylmän arktisen ilman pääsyä keskimääräisiin leveysasteisiin, mikä voi johtaa kylmiin pakkasiin Euroopassa, Pohjois-Amerikassa ja Aasiassa.

Galaktisten kosmisten säteiden (GKSL) ja pilvien välisen yhdistyksen hypoteesi (Svensmarkin teoria): Tämä on kaikkein kiistanalaisin, mutta aktiivisesti tutkittu mekanismi. Tanskalainen tutkija Henrik Svensmark oletti, että GKSL, saavuttaessaan ilmakehän alaiset kerrokset, voivat toimia kondensaation keskuksina ja edistää matalan pilvien muodostumista. Lisää GKSL (aurinkoaktiivisuuden vähimmäisvaiheessa) > lisää matalia pilviä > suurempi albedo (aurinkosäteilyn heijastaminen) > pinta-alan kylmentyminen. Kuitenkin tieteellisessä yhteisössä ei ole yksimielisyyttä tämän vaikutuksen merkityksestä ilmastoon, ja monet tutkimukset eivät löydä vakuuttavia todisteita voimakkaan yhdistyksen olemassaolosta.

Aurinkoaktiivisuuden vaikutus planeettapaineiden aaltoihin ja estoihin: Jotkut tutkimukset (esimerkiksi Venäjän heliofysiikan tutkija J.I. Vitinskin) osoittavat tilastollisen yhdistyksen aurinkosyklien ja ilmakehän meridiaaniprosessien voimistumisen välillä. Tämä voi johtaa kestävien estoihin talvella, jotka "sulkevat" kylmän ilman yllä maanosilla, aiheuttaen pitkäaikaisia pakkasia (esimerkiksi poikkeuksellisen kylmä talvi 1978-79 vuonna Pohjois-Amerikassa).

Mikä sanoo tilastosta ja paleoklimatologiasta?

Viimeisten 100-150 vuoden instrumentaalidatan analyysi ei ota esiin yksinkertaista ja voimakasta korrelaatiota. Talvet aurinkoaktiivisuuden maksimivuosina ja vähimmäisvuosina voivat olla sekä poikkeuksellisen lämpimiä että kylmiä.

Epäsuorat todisteet: On olemassa tutkimuksia, jotka osoittavat, että aurinkoaktiivisuuden vähimmäisvaiheissa (esimerkiksi Daltonin syvä vähimmäisvaihe vuoden 1800 alussa, joka osui "pienelle jääkauteen") on hieman suurempi todennäköisyys ekstremiin talviin Euroopassa. Kuitenkin tämä on vain pieni todennäköisyys lisäys, ei takee.

Maundlerin suuri vähimmäisvaihe (1645-1715): Erittäin alhainen aurinkoaktiivisuus (lähes täydellinen puuttuminen pisteitä) osui pienelle jääkaudelle Euroopassa. Tämä on kaikkein vakuuttavampi historiallinen peruste pitkän aikavälin ilmaston vaikutukselle. Kuitenkin nykyiset arviot osoittavat, että suoran aurinkorasian säteilyn lasku oli pieni (noin 0,1%), ja todennäköisesti toivat mukanaan myös muita tekijöitä (tulivuoren aktiivisuus, ilmaston sisäinen vaihtelu).

Miksi ei voida ennustaa pakkasta aurinkopilkun perusteella?

Ilmaston järjestelmän inertia: Keskeinen "johtaja" kesäisin säässä keskimääräisillä leveysasteilla on merien lämpöinen inertia ja lumi-ja jääpeitteen tila. Niiden vaikutus on moninkertainen kuin heikot signaalit Soltta.

Ilmakehän sykkeluodon melu: Ilmakehän on hajanainen järjestelmä, jossa "kaksoisloppuhiiren" vaikutus on valtava. Heikon aurinkovaihdon erottaminen voimakkaiden sisäisten vaihtelujen (Etelä-Espanjan ilmiö, Pohjois-Atlantin aalto) taustalla on erittäin vaikeaa.

Aikainen viive ja ei-lokaalisuus: Vaikka yhteys on olemassa, se ilmenee ei-mгnnaan, vaan viiveellä viikkoina tai kuukausina ja ei-lokaalisesti, vaan globaalin ilmakehän liikkeen muutoksissa.

Intressantteja tosiasioita ja esimerkkejä

Rekordit kylmät korkealla aurinkoaktiivisuudella: Yksi voimakkaimmista talvikuukausista Itä-Euroopassa XX-luvulla tapahtui tammikuussa 1940 (Moskovan alapuolella alle -40°C), kun aurinko oli nousussa 17. syklin maksimiin. Tämä on selkeä esimerkki suoran vastauksen puuttumisesta.

"Korkeakouluvaikutus" Venäjän yllä: Venäläiset tutkijat (G.V. Kuznetsova ja muut) huomioivat, että aurinkoaktiivisuuden vähimmäisvaiheissa talvella muodostuu useammin kestävä antisykloni Siperian yllä, mikä todellakin voi johtaa kylmään ja vähäiseen lumimäärään Venäjän keskiosissa, mutta lämpimään Euroopassa.

CLOUD-koe CERNissä: Kansainvälinen fyysikk ryhmä suorittaa kokeita suurten hiukkasten syklistä, jotka mallintavat kosmisten säteiden vaikutusta ilmakehän aerosolien muodostumiseen. Ennakkotulokset vahvistavat, että GKSL voi voimistaa hiukkasten muodostumista, mutta niiden osuus kokonaisesta pilvien kondensaation ytimien määrästä on viimeisissä arvioissa enintään 10-20%.

Aurinkosykkelit ja joki virtaukset: Selkeämpi yhteys on havaittu ei lämpötilan, vaan vesikierroksen kanssa. On olemassa tilastollisesti merkittäviä korrelaatioita 22-vuotisen Heilen syklin (kaksinkertainen 11-vuotinen) ja suurten jokien (Volga, Nile) virtauksen välillä, mikä voi epäsuorasti vaikuttaa alueen ilmastoon.

Loppusanat

Aurinkoaktiivisuuden vaikutus pakkasten suuruuteen ei ole yksinkertainen termostaatti, jonka voi laittaa päälle tai pois päältä. Se on heikko modulaattori monimutkaisesta ilmaston järjestelmästä, jonka vaikutus ilmenee vain pienen todennäköisyyden muutoksena eri ilmakehän liikkeen skenaarioissa pitkällä aikavälillä.

direktiivinen Solaarin käsky: "Huomenna on -30°C" on mahdotonta. Kuitenkin pitkällä aikavälillä (kymmeniä, satoja vuosia) syvät ja pitkittävät aurinkoaktiivisuuden vähimmäisvaiheet näyttävät edistävän meridiaaniprosessien voimistumista ja suurten talvien arktisen ilman suurten alueiden riskin kasvua tietyillä alueilla, mutta vain muiden tekijöiden yhdistelmänä. Yritykset käyttää aurinkotietoja lyhyen aikavälin sääennustuksissa ovat epätoivottavia. Tärkeimmät jatkuvat tekijät talven säässä ovat edelleen Arktiksen tila, merivirrat ja ilmakehän satunnaiset mutta voimakkaat sisäiset vaihtelut. Näin ollen "pakkas — aurinkoaktiivisuus" -yhteys on olemassa, mutta se on niin ohut ja välittävä, että sen jäljet on etsittävä monimutkaisista tilastomalleista ja paleoklimatologisista arkistoista, ei aurinkopilkun kalenterista.
© elib.fi

Permanent link to this publication: