Mrž i sunčeva aktivnost: kosmičke nitke zemaljske klimatske promjene

Uvod: traženje veze u klimatskom kaosu

Prashanje o utjecaju sunčeve aktivnosti na vremenske pojave, posebno na težinu mrznjenja, je jedan od najzanimljivijih i najdiskusionijih u moderne klimatologiji i heliofizičkoj. Na svakodnevnom nivou često se čuje tvrdnje o vezi «suncanih buki» i anormalnih hladnih dana. Međutim, znanstvena slika je mnogo složenija: izravno i jednoznačno utjecanje sunčevih izbijanja ili broja Volfovog broja na temperaturu jutra je mit. Radi se o slabim, ali statistički značajnim korelacijama u dugotrajnim ciklusima i kroz složene niti atmosferskih procesa. Traženje tih veza je detektivski priče s mnogim posrednicima: magnetosfera, stratosfera, oceanički tokovi.

Sunčeva aktivnost: ključni indikatori

Glavni indikatori aktivnosti Sunca su:

Broj Volfovih (W) — indeks koji učešću broj sunčevih očića i njihovih grupa. Odbija 11-godišnji ciklus sunčeve aktivnosti.

Sunčev vjetar — tok zatopljenih čestica ( uglavnom protona i elektrona), brzina i gustina kojeg se mijenja.

Ultraljubično (UV) i rendgensko zračenje — naglo raste tijekom izbijanja.

Galaktički kosmički zraki (GKZ) — visokoenergetične čestice izvana Sunčevog sustava. njihov tok antikorrelira s sunčevom aktivnošću: u godinama maksimuma Sunca njegovo magnetno polje i sunčev vjetar bolje ekraniraju Zemlju od GKZ.

Hipotetski mehanizmi utjecaja na vremenske pojave i klimu

Ne postoji izravno zagrijavanje atmosfere od izbijanja (energija je zanemarivo mali u usporedbi s ukupnim tokom sunčeve radijacije). Znanstvenici razmatraju nekoliko posredovanih kanala:

Utjecaj kroz promjenu ukupnog ultraljubičnog (UV) toka: U periodu visoke sunčeve aktivnosti UV-zračenje može rasti za 6-8%. To vodi do dodatnog zagrijavanja i promjene cirkulacije u stratosferi (sloj na visini 10-50 km). Stratosferski vjetri, s druge strane, mogu «projicirati» dolje, utječući na troposferske valove (npr., arktičko kolobacanje — AO) i raspodjelu atmosferskog pritiska. Pomicanje AO u negativnu fazu pridonosi izlazu hladnog arktičkog zraka u srednje širine, što može voditi do surovih mrznjenja u Europi, Sjevernoj Americi i Aziji.

Hipoteza o vezi kroz galaktičke kosmičke zrake (GKZ) i oblačnost (Teorija Svensmarka): To je najviše kontroverzni, ali aktivno proučavani mehanizam. Danski znanstvenik Henrik Svensmark je pretpostavio da GKZ, dosegavajući donje slojeve atmosfere, mogu služiti centrima kondenzacije, pridonoseći oblikovanju niske oblačnosti. Više GKZ (u minimumu Sunca) -> više niskih oblaka -> veće albedo (odraz sunčeve svjetlosti) -> hladnije na površini. Međutim, u znanstvenoj zajednici ne postoji konsenzus o značaju ovog efekta za klimu, a mnoge istraživanja ne pronađu uvjerljive dokaze o jakoj vezi.

Utjecaj na intenzitet planetarnih valova i blokirajuće anticyclone: Neki radovi (npr., ruskog heliofizičara J.I. Vitinskog) su pokazali statističku vezu između sunčevih ciklusa i pojačavanju meridionalnih procesa u atmosferi. To može voditi do formiranja trajnih blokirajućih anticyclona zimi, koji «zapiru» hladan zrak iznad kontinenata, uzrokujući dugotrajna mrznjenja (npr., anormalno hladna zima 1978-79. u Sjevernoj Americi).

Što kaže statistika i paleoklimatologija?

Analiza alatnih podataka u zadnjih 100-150 godina ne otkriva jednostavnu i jaku korelациju. Zime u godinama sunčevih maksimuma i minimuma mogu biti također anormalno toplе, tako i hladne.

Indirektna dokaza: Postoje istraživanja koja pokazuju da u minimumima sunčeve aktivnosti (npr., u periodu dubokog minimala Daltona u početku XIX stoljeća, kojeg je preklopio «mali ledeni period») malo se povećava vjerojatnost ekstremnih zimskih hladnih dana u Evraziji. Međutim, to je samo malo povećanje vjerojatnosti, a ne zapremnica.

Veliki minimum Maundera (1645-1715.): Period izuzetno niske sunčeve aktivnosti (skoro potpuno odsustvo očića) je preklapaо s najhladnijom fazom Malog ledenog perioda u Europi. To je najuvjerljiviji povijesni argument u prilog dugotrajnom klimatskom utjecaju. Međutim, moderne procjene pokazuju da je izravno smanjenje sunčeve radijacije bilo malo (oko 0.1%), i, vjerojatno, su ulogu igrale i drugi faktori ( vulkanske aktivnosti, unutarnja klimatska neizmjernost).

Zašto se ne može predvidjeti mrznjenje po sunčevom izbijanju?

Inercija klimatske sustava: Glavni «direktor» sezonske vremenske klimatske je toplinska inercija oceanova i stanje snježno-ledenog pokriva. njihovo utjecaj je mnogo snažniji nego slabi signali od Sunca.

Šum atmosferske cirkulacije: Atmosfera je hаotična sustava, u kojoj je efekt «babičine krila» ogroman. Izdvojiti slabi signal sunčeve utjecaja na pozadini moćnih unutarnjih kolobacanja (El Niño, Sjeveroatlantsko kolobacanje) je iznimno teško.

Vremenski lag i nelokalnost: Čak i ako postoji veza, ona se manifestira ne odmah, nego s kašnjajem od tjedana do mjeseci i ne lokalno, nego u promjeni globalnih uzoraka cirkulacije.

Interesantni činovi i primjeri

Rekordna mrznjenja pri visokoj aktivnosti: Jedan od najjačih zimskih hladova u istočnoj Europi u XX stoljeću se dogodio u siječnju 1940. godine (pod Moskom ispod -40°C), kada je Sunce bilo na usponu do 17. maksimuma. To je jasni primjer nedostatka izravne povratne petlje.

«Efekt hrbata» iznad Rusije: Ruski istraživači (G.V. Kuznecova i dr.) primjećuju da se u minimumima sunčeve aktivnosti zimi češće formira trajan anticyklon iznad Sibira, što doista može pridonositi hladnijem i manje snježnom vremenu u srednjim regijonima Rusije, ali toplom — u Europi.

Experимент CLOUD u CERN-u: Međunarodna grupa fizika u Velikom atomskom topu provodi eksperimente za modeliranje utjecaja kosmičkih zraka na oblikovanje aerodizolja u atmosferi. Predvarne podatke potvrđuju da GKZ pojačavaju oblikovanje čestica, ali njihov doprinos u ukupnom broju oblačnih jezika kondenzacije, prema zadnjim procjenama, ne prelazi 10-20%.

Sunčevi ciklusi i riječni toči: Četnija veza se vidi ne sa temperaturom, nego s hidrološkim ciklusom. Postoje statistički značajne korelacije između 22-godišnjeg ciklusa Haja (dvostruki 11-godišnji) i razine osada/stoka velikih rijeka (Volga, Nil), što može indirektno utjecati na klimu regije.

Završetak

Utjecaj sunčeve aktivnosti na težinu mrznjenja nije jednostavan termostat koji se može uključiti ili isključiti. To je slabi modulator složene klimatske sustava, utjecaj kojeg se može manifestirati samo kao malo pomakavanje vjerojatnosti određenih scenarija atmosferske cirkulacije u dugotrajnim ciklusima.

Izravni naredni nalog Sunca: «Sutra će biti -30°C» je nemoguć. Međutim, u dugoročnoj perspektivi (desetljeća, stoljeća) duboki i dugotrajni minimumi sunčeve aktivnosti, po-vidimice, pridonose pojačanju meridionalnih procesa i povećanju rizika za surove zimske invazije arktičkog zraka u određenim regijonima, ali samo u kombinaciji s drugim faktorima. Pokušaji korištenja sunčevih podataka za kratkoročni prognoze vremena su beskorisni. Glavni vođi zimske vremenske klimatske su još uvijek stanje Arktike, oceanički kolobacanja i slučajni, ali moćni unutarnji fluktuacije atmosfere. Tako da postoji veza između «mrznjenja — sunčeva aktivnost», ali ona je tako tanka i posredovana da se njezine tragove treba tražiti u složenim statističkim modelima i paleoklimatskim arhivima, a ne u kalendaru sunčevih izbijanja.
© library.rs

Permanent link to this publication: