Sol-Klima mekanismen: Fungerer den ovenfra? Et vigtigt spørgsmål for Sol-Klima undersøgelserne handler om hvordan Solen og især dens varierende aktivitet påvirker klimaet – hvilken slags mekanismer er der tale om? Der findes et par gode forslag til hvordan det foregår: Enten er det Solens direkte indstråling af lys der ændrer sig med tiden (irradians-teorien), eller det er Solens indstråling af ultraviolet lys der påvirker stratosfærens indhold af Ozon (UV-teorien), og endelig kunne det være at Solens regulering af indstrømningen af den kosmiske stråling forårsager variationer i den ioniserende strålings evne til at danne små sky-partikler (Kosmisk Stråling-teorien). Den første og den tredje teori skal ikke omtales lige her, men den anden teori er blevet undersøgt ved DMI og resultatet publiceret i tidsskriftet Geophysical Research Letters (30, p. 1347, 2003). I artiklen undersøges det om man kan finde bevis på at Solens påvirkning starter i atmosfærens øverste lag og forplanter sig nedad. Resultatet af arbejdet er at man siden ca. 1970 kan se en sådan sammenhæng – altså at der er ting der peger på at troposfæren (den del af atmosfæren vi bor i) styres af stratosfæren (over 10 km oppe), men det er ikke klart hvorfor dette ikke er tilfældet før ca. 1970. Kurven viser sammenhængen (kaldet korrelationen) imellem Solaktivitet og det såkaldte NAO indeks, som er et klimaindeks der beskriver vejret over Nordatlanten og derfor i Danmark. Man kan se at det kun er vejret om vinteren der er stærkt styret af solens aktivitet, og at denne styring har været voksende igennem nogen tid, men først blev stærk og troværdig omkring ca. 1970. Dette kan være bevis på at enten er Solens påvirkning blevet stærkere igennem tiden, eller at atmosfæren er blevet mere modtagelig for påvirkning udefra siden ca. 1970, eller begge dele. For at kunne udnytte et resultat som dette i praktisk vejr- og klima-forudsigelse, er det nødvendigt bedre at forstå disse problemer, og derfor arbejdes der videre på at udvikle en sådan forståelse ved DMI’s klimasektion. Spørgsmål om dette arbejde kan stilles til forfatterne – Bo Christiansen (boc@dmi.dk), Hans Gleisner (hgl@dm,i.dk) og Peter Thejll (pth@dmi.dk). 
Kurven viser sammenhængen imellem det nordatlantiske oscillations indeks (NAO), der styrer vejret i Nordatlanten, og dermed Danmark, og Solaktivitet. Der er fire kurver for de forskellige årstider, og man ser at kun for vinteren opnås store korrelationer imellem NAO og Solaktivitet og kun efter ca. 1970. Den femte, øverste, kurve viser det såkaldte signifikansinterval og er den grænse kurverne skal overskride for at det viste sammenhæng ikke sandsynligvis er opstået ved en tilfældighed. Det store sammenhæng: Kan man se Solaktivitetens indflydelse på klimaet overalt? Igennem tiderne (mindst 200 år) er der fremkommet videnskabelige teorier om at Solens varierende aktivitet påvirkede klima og vejr, men for det meste har man ikke kunnet spore et sammenhæng imellem de mange resultater den ene påstand lod til at modsige den næste – og det er jo et svaghedspunkt for en videnskabelig teori. Ved DMI har man derfor arbejdet på at fremskaffe et sammenhængende overblik over de mange fremsatte resultater. Undersøgelserne har vist at mange ting kan ses som forskellige aspekter af én simpel mekanisme hvis man tager udgangspunkt i atmosfærens cirkulation over Ækvator. Ved Ækvator varmer Solen mest op og den varme fugtige luft stiger derfra og breder sig ud mod højere breddegrader. Ved ca. 30-40 graders bredde synker luften ned igen og strømmer bla. igen mod Ækvator. Denne store cirkulation kaldes ’Hadley cirkulationen’. Styrken i Hadley cirkulationen styrer mange vejrfænomener i de angrænsende områder, og transporten af vanddamp og luft fra Ækvator er en væsentlig faktor for klimaet ved højere breddegrader. Vi har kunnet vise at Hadley cirkulationen varierer i takt med Solens aktivitet, og at hele den nedre atmosfære er påvirket af denne cirkulationsændring. Derved er der åbnet op for at forklare mange tilsyneladende usammenhængende påberåbte Sol-Klima sammenhæng idet lokale effekter nu kan vurderes udfra den simple fundne globale ændring i cirkulationen. Dette arbejde er blevet accepteret til udgivelse i tidsskriftet Geophysical Research Letters. Kurven viser korrelationen imellem den nedre atmosfæres temperatur og Solaktivitet efter at påvirkninger fra Vulkaner og El Niño, samt alle lineære tendenser, er fjernet. 
Korrelationen imellem Jordens atmosfæres temperatur og Solaktivitet vist som farver (midterste panel). De røde farver svarer til positiv korrelation imellem Solaktivitet og temperatur, gule farver svarer til et svagere sammenhæng. Panelet til højre viser den såkaldte signifikans af det i midten viste resultat. De mørkeste områder er dér hvor sammenhænget imellem Sol og Klima er mest troværdigt medens hvide og lysegrå områder svarer til de steder hvor man ikke kan være så sikker. Panelet til venstre viser samme resultat som i midten men blot for hele atmosfæren taget under ét. Man ser at der er tre bælter med stort sammenhæng imellem atmosfærisk temperatur og Solaktivitet – nemlig lige ved Ækvator og i to bånd på mellembreddegrader. Denne struktur svarer til den såkaldte Hadley cirkulation. Solcykluslængde og temperatur Solens energiudstråling bestemmer Jordens klima. Det er i første række solens lys- og varmestråling, der påvirker Jordens klima, herunder temperaturforholdene, og denne energiudsendelse synes at være så langsomt varierende, at vi kan betragte den som næsten konstant. Imidlertid har mange forskere set en sammenhæng mellem solens magnetiske aktivitet, som afspejles i solplethyppigheden, og klimaparametre på Jorden. Set i det synlige lys er solpletter mørke områder på solens overflade, undertiden så fremtrædende, at man kan se dem med det blotte øje (man bør dog ikke se direkte på solen, men bruge filterglas). Solpletter har været talt og registreret i flere hundrede år, og man kan tydeligt se, at solplettallet varierer stærkt. Dels med en ca. 11-års periode fra maksimum til næste maksimum, og dels med længere perioder, hvor den gennemsnitlige aktivitet i 11-års perioden veksler mellem høje og lave niveauer. Man kan så sammenligne forløbet af solaktiviteten med klimaet i den udstrækning, man har pålidelige klimaregistreringer tilbage i tiden. Ved Sol-Jord Fysik sektionen har man i en årrække undersøgt denne sammenhæng. Et af de mest slående eksempler på en sådan sammenligning blev offentliggjort af E. Friis-Christensen og K. Lassen, DMI, i det anerkendte tidsskrift "Science" i 1991. Her blev forløbet af Jordens gennemsnitstemperatur sammenlignet med den gennemsnitlige solpletaktivitet bestemt som tidsrummet fra maksimum til næste maksimum. Jo mere aktiv solen er, jo kortere er dette interval: solpletcyklen kører hurtigere. Resultatet er vist i figuren herunder, og påviser en markant sammenhæng mellem solaktivitet og klima gennem de seneste 100 år. 
Den røde kurve viser solpletaktiviteten, som er uregelmæssigt stigende gennem et tidsrum på ca. 100 år, idet periodelængden, vist ved den røde kurve, aftager fra ca. 11.5 år til under 10 år. I samme tidsrum er Jordens middeltemperatur, vist ved den sorte kurve, steget med ca. 0.7 grad. Man ser det samme forløb i de to kurver, men selv om det er meget tankevækkende er det ikke et bevis for at Solens aktivitet er ene om at styre klimaets variationer. Effekterne af kortvarige fænomener, som vulkansk aktivitet og el Nino reduceres ved middeldannelse af den nævnte type. (Fra: Friis-Christensen, E., and K. Lassen, Length of the solar cycle: An indicator of solar activity closely associated with climate, Science, 254, 698-700, 1991). Effekten af nye data på den tidligere fundne sammenhæng Idet der er gået en del år siden ovenstående arbejde blev præsenteret er det nu muligt at gentage analysen med de seneste temperaturdata og data for solaktiviteten. Dette har Peter Thejll og Knud Lassen gjort. Resultatet er blevet præsenteret ved den internationale konference EGS i Nice i April 2000, og er publiceret i tidskriftet JASTP (Thejll og Lassen, "Solar forcing of the Northern hemisphere land air temperature: New data", Journal of Atmospheric and Solar Terrestrial Physics, vol. 62, p.1207-1213, 2000)- man kan bede om et særtryk ved at click'e hér. Hovedresultatet af dette arbejde kan ses på denne figur: 
Man ser at den gode sammenhæng der var imellem den observerede temperatur (rød kurve) og den af solmodellen forudsagte temperatur (blå kurve) frem til ca 1980 ikke gælder efter denne tid. Kurverne skilles ad og forskellen imellem den observerede og forudsagte temperatur er nu oppe på ca. 0.4 grader C, som er mere end enhver forskel imellem de to kurver i tiden inden. Vi tolker denne forskel som et tegn på at der nu er et bidrag til temperaturvariationerne i tilgift til det Solen kan komme med - muligvis fra den menneskeskabte drivhuseffekt. Vi baserer denne tolkning på sammenligninger med forudsigelser fra klimamodeller der tager effekten af drivhusgasser og aerosoler i betragtning (IPCC, 2001, og f.eks. Mitchell, et al., Nature, 1995, vol. 376, p.501) - det er især disse modellers kraftigt stigende bidrag til opvarmningen fra ca. 1970 der ses som et 'fingeraftryk' af den menneskeskabte drivhuseffekt. Omtale af DMI sol-klima arbejde på BBC's hjemmeside. BBC (klik hér). Proxydata for temperaturen og solcykluslængde Om udvidelsen (link under udarbejdels) af ovenstående arbejde i 1995 med såkaldte proxydata for temperaturen tilbage til 1500-tallet. Visse data for Solen og Klimaet kan hentes her. ------------------------------------------------------ For yderligere information eller spørgsmål om sammenhængen mellem solaktivitet og klima, kan man sende e-mail til Klimasektionen ved DMI, f.eks. til Peter Thejll, thejll@dmi.dk 18. august 2003 |
