Hvis energien fra solen kun varierer med 0,1 procent i løbet af den 11-årige solcyklus, kan en sådan lille variation føre til store ændringer i vejrmønstre på Jorden? Ja, siger forskere fra National Center for Atmospheric Research (NCAR), der brugte mere end et århundrede vejrobservationer og tre kraftfulde computermodeller i deres undersøgelse. De fandt subtile forbindelser mellem solcyklus, stratosfæren og det tropiske Stillehav, der arbejder synkroniseret for at generere periodiske vejrmønstre, der påvirker store dele af kloden. Forskere siger, at dette vil hjælpe med at forudsige intensiteten af visse klimafænomener, såsom den indiske monsun og tropisk stillehavsnedbør, år i forvejen.
”Solen, stratosfæren og havene er forbundet på måder, der kan påvirke begivenheder som vinternedbør i Nordamerika,” siger NCAR-forsker Gerald Meehl, hovedforfatteren. ”At forstå solcyklussens rolle kan give ekstra indsigt, når forskere arbejder på at forudsige regionale vejrmønstre i de næste par årtier.”
Den nye undersøgelse kiggede på forbindelsen mellem Solens påvirkning på to tilsyneladende ikke-relaterede regioner. Kemikalier i stratosfæren og havets overfladetemperaturer i Stillehavet reagerer under solmaksimum på en måde, der forstærker solens indflydelse på nogle aspekter af luftbevægelse. Dette kan intensivere vind og nedbør, ændre havoverfladetemperaturer og skydække over visse tropiske og subtropiske regioner og i sidste ende påvirke det globale vejr.
Holdet bekræftede først en tidligere teori om, at den svage stigning i solenergi under topproduktionen af solflekker optages af stratosfærisk ozon. Energien varmer luften i stratosfæren over troperne, hvor sollys er mest intens, samtidig med at det stimulerer produktionen af yderligere ozon der, der absorberer endnu mere solenergi. Da stratosfæren opvarmes ujævnt med den mest udtalt opvarmning, der forekommer på lavere breddegrader, ændres stratosfæriske vinde og ender med at styrke den tropiske nedbør gennem en kæde af sammenkoblede processer.
Samtidig medfører det øgede sollys ved solmaksimum en lille opvarmning af havets overfladevand over det subtropiske Stillehav, hvor solblokerende skyer normalt er knappe. Den lille mængde ekstra varme fører til mere fordampning og producerer yderligere vanddamp. Til gengæld føres fugtigheden af handelsvinde til de normalt regnfulde områder i det vestlige tropiske Stillehav, hvilket brænder kraftigere regn og forstærker virkningerne af den stratosfæriske mekanisme.
Stratosfærens top-down indflydelse og havets bottom-up indflydelse samarbejder for at intensivere denne løkke og styrke handelsvindene. Efterhånden som mere solskin rammer tørrere områder, forstærker disse ændringer hinanden, hvilket fører til mindre skyer i subtroperne, hvilket tillader endnu mere sollys at nå overfladen og producere en positiv feedbacksløjfe, der yderligere forstørrer klimaresponsen.
Disse stratosfæriske reaktioner og havreaktionerne under solmaksimum holder det ækvatoriale østlige Stillehav endnu køligere og tørrere end normalt og producerer forhold, der ligner en La Nina-begivenhed. Afkøling på ca. 1-2 grader Fahrenheit er dog fokuseret længere øst end i en typisk La Nina, er kun omkring halvdelen så stærk og er forbundet med forskellige vindmønstre i stratosfæren.
Jordens respons på solcyklussen fortsætter i et år eller to efter den maksimale solfleksaktivitet. Det La Nina-lignende mønster, der udløses af solmaksimumet, har tendens til at udvikle sig til et mønster, der ligner El Nino, da langsomt bevægende strømme erstatter det kølige vand over det østlige tropiske Stillehav med varmere vand. Havreaktionen er kun omkring halvdelen så stærk som med El Nino, og den forsinkede varme er ikke så konsistent som det La Nina-lignende mønster, der opstår under toppe i solcyklussen.
Solmaksimum kan potentielt forbedre en ægte La Nina-begivenhed eller dæmpe en ægte El Nino-begivenhed. La Nina fra 1988-89 forekom nær toppen af solmaksimum. At La Nina blev usædvanligt stærk og var forbundet med betydelige ændringer i vejrmønstre, såsom en usædvanlig mild og tør vinter i det sydvestlige USA.
Den indiske monsun, overfladetemperaturer i Stillehavet og nedbør og andre regionale klimamønstre er stort set drevet af stigende og synkende luft i jordens tropiske og subtropiske. Derfor kunne den nye undersøgelse hjælpe forskere med at bruge solcyklussprognoser til at estimere, hvordan denne cirkulation og de regionale klimamønstre, der er relateret til den, kan variere i løbet af det næste tiår eller to.
Holdet brugte tre forskellige computermodeller til at se på alle variablerne og kom hver med det samme resultat, at selv en lille variabilitet i solens energi kunne have dybe effekter på Jorden.
”Ved hjælp af øget computerkraft og forbedrede modeller såvel som observationsopdagelser afslører vi mere af, hvordan mekanismerne kombinerer for at forbinde solvariabilitet med vores vejr og klima,” siger Meehl.
Holdets forskning blev offentliggjort i tidsskriftet Videnskab.
