Onlangs werd ons onderzoek over de zon-klimaat relaties gepubliceerd. Het volledige artikel is te lezen op deze website op de pagina ‘Sun-Earth publications’ door daar te gaan naar ‘2010-Quantifying ,,, enz.’
Titel: Quantifying and specifying the solar influence on terrestrial surface temperature
Door Cornelis de Jager, Silvia Duhau and Bas van Geel
Gepbliceerd in: Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, vol. 72, 926 – 937, 2010.
Samenvatting: De zon is een uiterst stabiele lichtbron: de totale stralingsstroom neemt geleidelijk toe, maar met niet meer dan 0,15% per miljoen jaar, onmeetbaar gering. Maar daarop gesuperponeerd zijn er talloze uitingen van kortdurende activiteit, zoals de zonnevlekken, verhoogde straling (hoofdzakelijk ultraviolet; de ‘Total Solar Irradiance’ – TSI), de variabele zonnewind, de explosieve zonnevlammen, de eveneens explosieve magnetisme meedragende gaswolken die Coronale Massa Emissies (CME) worden genoemd. Om een indruk van de energieën te geven: een zonnevlam zowel als een CME hebben beide een totale energie van de orde van een tot tien miljard Hirosjima atoombommen. Tijdens de laatste helft van de vorige eeuw waren er per dag gemiddeld ca. 3 tot 8 zonnevlammen en even zoveel CME’s.
Al deze kortdurende verschijnselen vinden hun oorsprong in twee gebieden van verhoogde magnetische veldsterkte op de zon. Het meest opvallend zijn de equatoriale magnetische gebieden, die gekenmerkt worden door de zonnevlekken. Dit zijn op zichzelf inactieve structuren, maar ze vallen op. Bovendien zijn ze de kernen van de equatoriale Activiteitsgebieden, waar onder meer de verhoogde straling, de zonnevlammen en de CME’s hun oorsprong vinden. Wat de meest onderzoekers van de zon-klimaat relaties niet in acht nemen is dat er ook een polair magnetisch veld is, in totale sterkte (totale magnetische flux) geheel vergelijkbaar met het equatoriale veld. Samen zijn deze twee velden verantwoordelijk voor het gehele complex van kortdurende veranderingen, dat zonsactiviteit wordt genoemd. De twee velden wisselen in sterkte in een 11 jaarlijkse cyclus. Als het equatoriale veld maximaal is, is het polaire minimaal en omgekeerd. Betrouwbare gegevens over het equatoriale veld zijn beschikbaar vanaf 1610; over het polaire vanaf 1844.
We hebben, als eersten, de samenhang tussen de aardse grondtemperatuur en de totale variatie (dus: beide magnetische componenten) van de zonsactiviteit onderzocht. We deden dat voor de periode 1610 resp. 1844 tot 1970 (dat laatste jaartal is opzettelijk zo gekozen, het is vóór de periode van significante globale opwarming, boven de sinds de 17e eeuw optredende gestage opwarming). We middelden overal de kortperiodieke (11-jaarlijkse) veranderingen uit en concentreerden ons zo op de variatie op wat langere termijn.
Waarom hebben andere onderzoekers dit niet gedaan? Vermoedelijk omdat men, onder de indruk van de zichtbare zonnevlekken tot de gedachte kwam dat dit het enige veranderlijke zou zijn in de zonsactiviteit.
We bestudeerden de zeven meest recente temperatuur datareeksen van verschillende bronnen en instituten, waarbij we ons beperkten tot publicaties uit de gereferee-de internationale tijdschriften. We vonden voor de periode 1610 – 1970 een gemiddelde temperatuurtoename van 0,087 graad per eeuw. Ook de twee aspecten van zonsactiviteit, de equatoriale en polaire magnetische fluxen, namen toe gedurende deze periode. Dat alleen al suggereert een samenhang. Van die temperatuurtoename van 0,087 graad per eeuw komt 0,077 graad per eeuw op rekening van het equatoriale magneetveld. Dit kan geheel verklaard worden: de helft van die toename komt door de gelijktijdige toename van de ultraviolette straling in het equatoriale magneetveld die op zichzelf al leidt tot een toename van de aardse grondtemperatuur, maar de andere helft van de aardse opwarming wordt veroorzaakt door ‘positieve terugkoppeling’ door toenemende verdamping van zeewater. Waterdamp is een zeer sterk broeikasgas. Als het warmer wordt verdampt meer water; er komt dus meer waterdamp in de atmosfeer en door het zo versterkte broeikaseffect stijgt de temperatuur verder, en dat geeft nog meer verdamping, nog meer opwarming, enz. In totaal verdubbelt dit het effect. Er zijn vele terugkoppelingsmechanismen, sommige negatief, andere positief. Waterdamp heeft een sterke positieve terugkoppeling, die ruwweg tot een verdubbeling van de initiële temperatuurverhoging leidt. Deze terugkoppeling wordt door veel onderzoekers veronachtzaamd en dat verklaart waarom de invloed van de zon op het klimaat doorgaans insignificant wordt genoemd.
Een fractie van – 0,040 graad per eeuw komt op rekening van het polaire veld. Als dat veld minimaal is, is de opwarming het sterkst. Daarvoor is nog geen verklaring gevonden, maar we denken aan de invloed van de zeer versterkte zonnewind die optreedt tijdens het minimum van het polaire veld (nog te onderzoeken!).
Een toename van 0,051 graad per eeuw heeft atmosferische oorsprong. Een eenduidige verklaring hiervoor is niet bekend, maar diverse mogelijke componenten worden genoemd.
We tellen daarna alle componenten op en vergelijken het resultaat met de gemiddelde temperatuur van de laatste 200 jaren. Afb. 3 van onze publicatie (zie de pagina ‘Sun-Earth relations’ van deze website (2010-Quantifying ..enz.) toont de residuen over de periode 1800 – 2000. Er blijken flinke fluctuaties voor te komen, De meeste daarvan zijn van de orde van 0,1 graad maar er is een opvallend negatief residu van 0,2 graad omstreeks 1960 en een maximum van 0,3 graad rond 2000. Dat laatste is de huidige opwarming.
Uit onderzoek van het zongekoppelde temperatuurverloop gedurende het Holoceen blijkt de sterke invloed van de (hierboven beschreven) positieve terugkoppeling door waterdamp. Dat effect werd, onterecht, in vele onderzoeken niet in rekening gebracht. Opnieuw: dit verklaart waarom de invloed van de zon op klimaatveranderingen door velen insignificant werd genoemd. Een heel recent voorbeeld: tussen de jaren ca. 1000 tot ca. 1300 was de zonsactiviteit sterker dan normaal. Recent onderzoek aan Siberische boorkernen (Dergachev en Raspopov; Reconstruction of the Earth’s surface temperature based on data of deep boreholes, global warming in the last millennium, and long-term solar cyclicity; in Geomagnetism and Aeronomy 50, 383 – 402, 2010) heeft bevestigd dat gedurende dit zo geheten Middeleeuwse Maximum ook de aardse temperatuur hoger was dan normaal. Ze was zelfs vergelijkbaar met de huidige opwarming. In ons artikel worden meer van zulke door terugkoppeling versterkte opwarmingsperioden beschreven.
