Iskry og solaktivitet: kosmiske tråder i jordens klima

Introduksjon: Søken etter sammenheng i klimakaoset

Spørsmålet om solaktivitetens innvirkning på været, spesielt på kuldegrader, er ett av de mest spennende og debatiserte i moderne klimatologi og heliophysikk. På et daglig nivå hører man ofte påstander om en sammenheng mellom solstormer og ekstremt kaldt vær. Likevel er den vitenskapelige bildet mye mer komplekst: et direkte og entydig innvirkning fra solutbrudd eller Wolf-tallet på temperaturen dagen etter er en myte. Snakk om svake, men statistisk signifikante korrelasjoner i langsigtede sykluser og gjennom komplekse kjeder av atmosfæreprosesser. Søken etter disse sammenhengene er en detektivhistorie med mange mellomledd: magnetosfæren, stratosfæren, oseaniske strømmer.

Solaktivitet: Hovedindikatorer

De viktigste indikatorene for solaktivitet er:

Wolf-tallet (W) — en indeks som tar hensyn til antall solflekker og deres grupper. Reflekterer solaktivitetens 11-årige syklus.

Solvind — en strøm av ladde partikler (hovedsakelig protoner og elektroner), hvor hastigheten og tettheten endres.

Ultrafiolett (UV) og røntgenstråling — øker kraftig under utbrudd.

Galakse kosmiske stråler (GKL) — høye energipartikler fra ute i solsystemet. Deres strøm antikkorerlerer med solaktivitet: i maksimumsår skjer solens magnetfelt og solvind bedre skjerming av Jorden fra GKL.

Hypotetiske mekanismer for innvirkning på været og klimaet

Det er ingen direkte oppvarming av atmosfæren fra utbrudd (energien er svært liten sammenlignet med den totale solstrålingen). Vitenskapsfolk ser på flere mellomvirkningskanaler:

Innvirkning gjennom endring av den totale ultrafiolette (UV) strålingen: Under høy solaktivitet kan UV-strålingen øke med 6-8%. Dette fører til ekstra oppvarming og endring av sirkulasjonen i stratosfæren (laget på høyde 10-50 km). Stratosfærisk vind kan deretter "prosjekteres" ned og påvirke troposfæriske bølger (for eksempel arktisk oscillasjon - AO) og atmosfærisk trykkfordeling. En endring i AO til negativ fase kan bidra til at kald arktisk luft kommer til midtre breddegrader, noe som kan føre til ekstremt kaldt vær i Europa, Nord-Amerika og Asia.

Hypotesen om sammenheng gjennom galakse kosmiske stråler (GKL) og skydekke (Svensmarks teori): Dette er den mest kontroversielle, men aktivt studerte mekanismen. Den danske forskeren Henrik Svensmark antydet at GKL, når de når de nedre lagene av atmosfæren, kan tjene som konsentrasjonspunkt for kondensasjon, noe som bidrar til å danne lav skydekke. Mer GKL (i solaktivitetens minimum) -> mer lav skydekke -> større albedo (refleksjon av sollys) -> nedkjøling på overflaten. Imidlertid er det ingen konsensus i vitenskapssamfunnet om viktigheten av dette effekten for klimaet, og mange studier finner ikke overbevisende bevis for en sterk sammenheng.

Innvirkning på intensiteten av planetariske bølger og blokkierende anticykloner: Noen arbeider (for eksempel den russiske heliophysikeren J.I. Vitinsky) har vist en statistisk sammenheng mellom solsykluser og styrking av meridionale prosesser i atmosfæren. Dette kan føre til dannelse av stabile blokkierende anticykloner om vinteren, som "låser" kald luft over kontinentene, noe som kan føre til vedvarende kulde (for eksempel den ekstremt kalde vinteren 1978-79 i Nord-Amerika).

Hva sier statistikken og paleoklimatologien?

Analysen av instrumentelle data fra de siste 100-150 årene avdekker ingen enkel og sterk korrelasjon. Vintre i år med solmaksimum og minimum kan være både ekstremt varme og kalde.

Indirekte bevis: Det finnes studier som viser at i solaktivitetens minimum (for eksempel i perioden med den dype Daltons minimum på begynnelsen av det 19. århundre, som samtidig var med på den lille istiden) øker sannsynligheten for ekstremt kalde vintre i Eurasia noe. Dette er imidlertid bare et litent økning i sannsynligheten, ikke en garanti.

Den store Maunders minimum (1645-1715): En periode med ekstremt lav solaktivitet (n儿rn nesten fullstendig fravær av flekker) samsvarte med den kaldeste fasen av den lille istiden i Europa. Dette er den mest overbevisende historiske argumentet for langsigdets klimatiske innvirkning. Likevel viser moderne vurderinger at det direkte nedgangen i solradiasjonen var liten (ca. 0.1%), og det er sannsynligvis spilt en rolle av andre faktorer (vulkanisk aktivitet, intern klimatisk variasjon).

Hvorfor kan man ikke forutsi kulde ved solutbrudd?

Klimasystemets inerti: Den viktigste "dirigenten" for sesongværet i midtre breddegrader er oseanenes varmeinerti og tilstanden til snø- og isdekke. Deres innvirkning er flere orders sterkere enn de svake signalene fra Solen.

Atmosfærens sirkulasjonens støy: Atmosfæren er en kaotisk system, hvor "babbelflukt" er stor. Det er veldig vanskelig å utheve det svake solpåvirkningen mot bakgrunnen av kraftige interne svankninger (El Niño, Nordatlantisk oscillasjon).

Tidsforsinkelse og ikke-lokalisering: Selv om sammenhengen finnes, vises den ikke umiddelbart, men med forsinkelser fra uker til måneder og ikke lokalt, men i endringene i globale sirkulasjonsmønstre.

Spennende fakta og eksempler

Rekordkulde ved høy solaktivitet: En av de sterkeste vintre i Øst-Europa på 1900-tallet skjedde i januar 1940 (nедалеко от Москвы, ниже -40°C), da Solen var på vei mot maksimumet i den 17. syklus. Dette er et tydelig eksempel på manglende direkte sammenheng.

"Hjelmefeffekten" over Russland: Russiske forskere (G.V. Kuznetsova og andre) merker at i solaktivitetens minimumer dannes oftere en stabil anticyklon over Sibir i vinter, noe som virkelig kan føre til mer kaldt og lavsnøvær i de sentrale regionene i Russland, men varmere i Europa.

Experimenter CLOUD ved CERN: En internasjonal gruppe fysikere i Store Hadron Collider utfører eksperimenter for å modellere innvirkningen av kosmiske stråler på dannelse av aerosoler i atmosfæren. Preliminære data bekrefter at GKL kan styrke dannelsen av partikler, men deres bidrag til det totale antallet skykjernekondensasjonskukler, ifølge de nyeste vurderingene, overstiger ikke 10-20%.

Solcyklus og elvestrømmer: En klarere sammenheng kan spores ikke med temperatur, men med hydrologisk syklus. Det finnes statistisk signifikante korrelasjoner mellom Hales 22-årige syklus (dobbelt 11-årig) og nivået av nedbør/avrenning av store elver (Volga, Nil), noe som kan indirekte påvirke klimaet i regionen.

Avslutning

Innvirkningen av solaktivitet på kuldegrader er ikke en enkel termostat som kan slå på eller av. Det er en svak modulator av en kompleks klimasystem, innvirkningen av som kan manifestere seg bare som et litet skjær i sannsynligheten for ulike scenarier av atmosfærisk sirkulasjon i langsigtede sykluser.

En direkte ordre fra Solen: "Morgen vil være -30°C" er umulig. Likevel, i lang sikt (tiår, århundrer) dype og langvarige minimum av solaktivitet, ser det ut til å bidra til styrking av meridionale prosesser og øking av risikoen for ekstremt kalde vintre i bestemte regioner, men bare i kombinasjon med andre faktorer. Forsøk på å bruke soldata for kortsiktig værmelding er uholdbare. De viktigste drivere for vinteren er fortsatt tilstanden til Arktis, oseaniske svankninger og tilfeldige, men kraftige interne fluktuasjoner i atmosfæren. Derfor eksisterer forbindelsen "kulde - solaktivitet", men den er så tynn og indirekte at dens spor må søkes i komplekse statistiske modeller og paleoklimatiske arkiver, ikke i kalenderen for solutbrudd.
© library.ee

Permanent link to this publication: