Celestial Climate Driver: A Perspective from Four Billion Years of the Carbon Cycle

The standard explanation for vagaries of our climate, championed by the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), is that greenhouse gases, particularly carbon dioxide, are its principal driver. Recently, an alternative model that the sun is the principal driver was revived by a host of empirical observations. Neither atmospheric carbon dioxide nor solar variability can alone explain the magnitude of the observed temperature increase over the last century of about 0.6°C. Therefore, an amplifier is required. In the general climate models (GCM), the bulk of the calculated temperature increase is attributed to "positive water vapour feedback". In the sun-driven alternative, it may be the cosmic ray flux (CRF), energetic particles that hit the atmosphere, potentially generating cloud condensation nuclei (CCN). Clouds then cool, act as a mirror and reflect the solar energy back into space. The intensity of CRF reaching the earth depends on the intensity of the solar (and terrestrial) magnetic field that acts as a shield against cosmic rays, and it is this shield that is, in turn, modulated by solar activity. Cosmic rays, in addition to CCN, also generate the so-called cosmogenic nuclides, such as beryllium-10, carbon-14 and chlorine-36. These can serve as indirect proxies for solar activity and can be measured e.g., in ancient sediments, trees, and shells. Other proxies, such as oxygen and hydrogen isotopes can reflect past temperatures, carbon isotopes levels of carbon dioxide, boron isotopes the acidity of ancient oceans, etc. Comparison of temperature records from geological and instrumental archives with the trends for these proxies may enable us to decide which one of the two alternatives was, and potentially is, primarily responsible for climate variability. This, in turn, should enable us to devise appropriate countermeasures for amelioration of human impact on air quality and climate. SOMMAIRE Generalement, les raisons donnees pour expliquer les caprices de notre climat, les memes que celles avancees par le CICC (Comite intergouvernemental sur le changement climatique), veulent que ce soient les gaz a effet de serre, particulierement le dioxyde de carbone, qui en soient le moteur principal. Recemment, une serie d'observations empiriques ont ravive l'interet pour un autre modele voulant que ce soit le soleil qui en soit le moteur principal. Mais seuls, ni le dioxyde ce carbone ni les variations d'activite solaire ne permet d'expliquer la hausse de temperature observee au cours du siecle dernier, soit environ 0,6 °C. D'ou la necessite d'un facteur d'amplification. Dans les modeles climatiques generaux (GCM), le gros de l'accroissement calcule de temperature est du a « la retroaction positive de la vapeur d'eau ». Dans le modele a moteur solaire, ce pourrait etre le flux de rayonnement cosmique (FRC), ce pourrait etre l'effet des particules energiques qui en frappant l'atmosphere entrainent une generation possible de nucleus de condensation des nuages (NCN). Alors, les nuages se refroidissent et, comme un miroir, reflechissent l'energie solaire dans l'espace. L'intensite du FRC atteignant le sol depend de l'intensite des champs magnetiques du soleil et de la Terre, lesquels agissent comme un bouclier a l'endroit des rayons cosmiques, le pouvoir de ce bouclier etant a son tour module par l'activite solaire. En plus d'entrainer la formation de NCN, les rayons cosmiques, generent aussi ce qu'on appelle des nucleides cosmogeniques, comme le beryllium-10, le carbone-14 et le chlore-36. Ces nucleides peuvent servir d'indicateurs indirects de l'activite solaire puisqu'on peut en mesurer la teneur dans des sediments anciens, des arbres, et des coquilles, par exemple. D'autres indicateurs indirects comme les isotopes d'oxygene et d'hydrogene peuvent refleter les temperatures de jadis, les isotopes de carbone peuvent refleter les niveaux de dioxyde de carbone, les isotopes de bore peuvent refleter l'acidite des anciens oceans, etc. La comparaison entre des registres de mesures de temperature directes et d'archives geologiques, avec les courbes de tendance de tels indicateurs indirects peut nous permettre de decider laquelle de deux options etait et continue possiblement d'etre la cause principale des variations climatiques. On pourrait alors decider de contre-mesures appropriees permettant d'attenuer l'impact des activites humaines sur la qualite de l'aire et sur le climat.