Waarom ons nie klimaatsverandering kan blameer vir sonaktiwiteit nie - nuus oor klimaatimpak
Gareth Dorrian en Ian Whittaker
The Sun deur die Atmospheric Imaging Assembly van NASA se Solar Dynamics Observatory. NASA
Die afgelope dekade (2010-2019) was die warmste op rekord en vyf van die tien warmste enkele jare het sedert 10 plaasgevind, volgens berigte wat deur die UK Met Kantoor en die Wêreld Meteorologiese Organisasie.
Die huidige Australiese bosvuurkrisis is ook die slegste op rekord, na vore gekom as gevolg van 'n kombinasie van verhoogde gemiddelde temperatuur (ongeveer 1.5 ° C bo die langtermyngemiddelde) en 'n vermindering in reënval.
Maar kan ons dit toeskryf aan iets meer natuurlike as antropogeniese effekte? Sonaktiwiteit, byvoorbeeld, is voorheen gekoppel tot temperatuur en is soms die skuld gegee vir klimaatsverandering. Maar ons nuwe ontleding lewer bewyse waarom dit nie die geval is nie.
Die son is die dominante bron van energie vir die aarde se klimaat, en dus is die kwantifisering van die invloed wat dit op die globale temperatuur gehad het sedert die industrialisasie baie belangrik.
Soos alle sterre, ondergaan die son variasies in sonaktiwiteit, wat beteken dat die energie-uitset daarvan met die tyd verskil. Die sigbare oppervlak van die son (waarna u nooit direk moet kyk nie) word die fotosfeer genoem. As dit op 'n foto geneem word, verskyn dit as 'n wit skyf wat soms deur die voorkoms van sonvlekke aangetas word.
Hierdie sonvlekke is streke van intense magnetiese velde wat die beweging van gas beperk en dit laat afkoel, wat hierdie gebiede donker laat lyk. Dit is egter dieselfde magnetiese velde verbind die sigbare sonvlekke op die fotosfeer met aktiewe streke wat ons nie kan sien nie. Dit is gasareas duisende kilometers bo die sigbare oppervlak wat in miljoene grade oorverhit word. Sulke aktiewe streke gee baie sterk lig uit in ultra-violet en x-straal bestraling.
Die oudste en maklikste manier om die sonaktiwiteit op enige gegewe tydstip te benader, is om bloot die aantal sonvlekke wat op die fotosfeer sigbaar is, te tel. Hoe meer sonvlekke, hoe meer sonaktiwiteit, en dus die groter algehele emissie van ultraviolet- en x-strale. Hierdie emissies word grotendeels deur die aarde se atmosfeer opgeneem voordat dit die aarde bereik, wat verhitting veroorsaak (hoewel sommige studies beweer die situasie is) ingewikkelder).
Soos ons planeet, het die son ook 'n magneetveld wat na buite strek. Die sonkragmagnetiese veld definieer die grootte van die sonnestelsel en kan die inkomende gelaaide deeltjie-bestraling van die ruimte afbuig, genaamd kosmiese strale. Hierdie kosmiese strale is gekoppel aan die Aarde se atmosferiese chemie, saadwolkvorming en uiterste weerligstormswat beteken dat dit temperatuur en weer beïnvloed.
Grootste sonvlek van die sonkringloop, gesien op 18 Oktober 2014. NASA
Die aantal sonvlekke styg en daal as deel van die ongeveer 11-jarige ouderdom sonaktiwiteitsiklus. Daar is baie sonvlekke - en meer gepaardgaande emissies van UV- en X-strale - teen sonmaksimum en min of selfs geen sonvlekke teen sonkrag nie.
Die sonkragmagnetiese veld wissel ook in sterkte met hierdie sonkringloop. Dit is die swakste by die minimum sonkrag en die sterkste by die maksimum sonkrag. Wanneer die sonkragmagnetiese veld swak is, kan meer kosmiese strale die aarde se atmosfeer bereik beïnvloed die klimaat (sowel as die stralingsomgewing van die ruimte).
Ons huidige siklus
Van die vroegste wetenskaplike sonvlekwaarnemings is deur Galileo Galilei in die 1610's. Vanaf die 1700's het sulke waarnemings meer gereeld geraak. Dit vorm een ​​van die langste histories deurlopende datastelle in die hele wetenskap. Die eerste waargenome sonkringloop (1755-1766) word sonkringloop 1 genoem, die volgende sonkringloop 2, ensovoorts. Die mees onlangse is sonkring 24, wat amptelik begin in Desember 2008 en is nog steeds aan die gang. Ons benader vinnig die volgende sonkragminimum wat in die volgende jaar of so verwag word.
Sonnesiklus 24 is buitengewoon swak, met 'n relatief lae aantal sonvlekke in vergelyking met vorige siklusse. Die laaste een wat hierdie swak was, was sonkragsiklus 14, wat in Januarie 1902 begin het.
As sonaktiwiteit 'n beduidende rol gespeel het in onlangse veranderings in wêreldtemperature, moes hierdie temperature ongeveer dieselfde gebly het of selfs gedaal het gedurende die afgelope dekade. A papier van 2012 selfs voorspel dat daar 'n daling van 1.0 ° C in die temperatuur sou wees. Dit blyk nie dat dit die geval was nie. Die warmste dekade op rekord het saamgeval met die swakste sonkragsiklus in meer as 'n eeu.
Gegewe hierdie kombinasie van faktore, is dit taamlik moeilik om die posisie te verdedig dat sonaktiwiteit inderdaad verantwoordelik is vir huidige klimaatsverandering sonder dat die begrip van die sonfisika radikaal geskud word. In die onderstaande grafieke het ons probeer om die aantal sonvlekke met mekaar te korreleer met variasies in die wêreld se temperatuur op die see (geneem uit die Japan Meteorologiese Agentskap), en globale oppervlaktemperature (geneem uit GISTEMP-data).
Grafieke wat verandering in temperatuur toon as funksie van die jaar of aantal sonvlekke. skrywer met dien verstande
Die boonste panele toon die opwarming en die aantal sonvlekke mettertyd. Ons ontleding onthul geen noemenswaardige verband tussen sonaktiwiteit nie, gebaseer op die sonvlekgetal, en die atmosfeer- of seevlaktemperature gedurende die vorige eeu. Die verskil tussen die sonvlekgetal en die temperatuur blyk veral in die jongste sonkringloop te wees.
Die onderste panele toon verspreidingsdiagramme van die aantal sonvlekke teen temperatuur, en weereens is geen duidelike verwantskap sigbaar nie. U kan wiskundig uitwerk hoe goed die korrelasie is deur te meet hoe naby die datapunte aan 'n reguit lyn is. In so 'n berekening dui 'n waarde van 0 aan dat die data ewekansige geraas is en 'n waarde van 1 'n perfekte korrelasie is. Ons het waardes tussen 0.09 en 0.04, wat daarop dui dat die variasie grootliks te wyte is aan ander faktore as sonaktiwiteit.
As daar gekyk word na wêreldtemperature, dien die gemiddelde waarde as 'n basislyn en word enige waargenome verskil hiervan 'n temperatuuranomalie genoem. Uit die onderste panele is dit duidelik dat die verhoging van die sonvlekgetal 'n klein waarneembare uitwerking op die wêreldtemperatuurafwyking het. As dit sou gebeur, sou ons sien dat punte in elke plot op 'n lyn wat na regs skuins hang.
Hierdie waarnemings van die huidige sonkringloop maak dit baie moeilik om die posisie te verdedig dat sonaktiwiteit uiteindelik verantwoordelik is vir die wêreld se huidige opwarmingstendens. In plaas daarvan pas hulle by die argument dat menslike invloede verantwoordelik is vir 'n groot hoeveelheid van die onlangse toename in wêreldtemperature.
Hoewel die son verantwoordelik is vir die algehele klimaatstoestande op aarde, was daar sedert die industrialisasie nie genoeg van 'n langtermynverskil in sonaktiwiteit om ons huidige aardverwarmingstendens volledig te verklaar nie.
Gareth Dorrian, na-doktorale navorsingsgenoot in ruimtewetenskap, Universiteit van Birmingham en Ian Whittaker, dosent in fisika, Nottingham Trent Universiteit