Við minni virkni sólar

Í grein sem birtist í Geophysical Research Letters er velt upp þeirri spurningu hvaða áhrif það myndi hafa á loftslag ef sólin færi yfir í tímabil lítillar virkni, líkt og gerði á sautjándu öld og hafði áhrif til kólnunar (ásamt öðrum þáttum) á svokallaðri Litlu Ísöld. Samkvæmt höfundum þá hefði sambærilegt skeið á næstu áratugum og öld, væg áhrif til mótvægis við hlýnun jarðar.

[...] 

Nánar má lesa um þetta í færslu frá því í mars síðastliðnum á loftslag.is, Við minni virkni sólar

Tengt efni á loftslag.is:

• Mýta – Lítil ísöld eða kuldaskeið er á næsta leiti
• Mýta – Aðrar reikistjörnur í sólkerfinu eru að hlýna
• Mýta – Hlýnunin nú er af völdum Sólarinnar
• Frétt – Vegur niðursveifla í virkni sólar upp á móti hlýnun jarðar af mannavöldum?

Athugasemdir

[Ágúst H Bjarnason, 27.12.2010 kl. 14:47]

Vonandi reynist það rétt hjá Feulner og Rahmstorf að það eigi ekki eftir að kólna í takt við aukna hlýnun.

Annars vildi ég mega benda ykkur á ritrýnda grein í nýjasta hefti (23. des. 2010)  Journal of Geophysical Research sem nefnist  Reconstruction of solar spectral irradiance since the Maunder minimum og er eftir N. A. Krivova, L. E. A. Vieira, og S. K. Solanki, alla hjá Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Í samantektinni hjá JGR stendur:
Solar irradiance is the main external driver of the Earth's climate. Whereas the total solar irradiance is the main source of energy input into the climate system, solar UV irradiance exerts control over chemical and physical processes in the Earth's upper atmosphere. The time series of accurate irradiance measurements are, however, relatively short and limit the assessment of the solar contribution to the climate change. Here we reconstruct solar total and spectral irradiance in the range 115–160,000 nm since 1610. The evolution of the solar photospheric magnetic flux, which is a central input to the model, is appraised from the historical record of the sunspot number using a simple but consistent physical model. The model predicts an increase of 1.25 W/m², or about 0.09%, in the 11-year averaged solar total irradiance since the Maunder minimum. Also, irradiance in individual spectral intervals has generally increased during the past four centuries, the magnitude of the trend being higher toward shorter wavelengths. In particular, the 11-year averaged Ly-? irradiance has increased by almost 50%. An exception is the spectral interval between about 1500 and 2500 nm, where irradiance has slightly decreased (by about 0.02%).

 Greinina má nálgast hér á vef Max Plank Institut:  http://www.mps.mpg.de/projects/sun-climate/papers/uvmm-2col.pdf

 Hér er ein myndanna sem prýða greinina:

 

Á myndinni kemur fram að heildargeislun sólar (TSI) virðist hafa aukist um 1,25% frá Maunder minimum tímabilinu (1650-1700).  Stefan-Boltzmann jafnan gefur að það jafngildi 0,44°C. (Án þess að tekið sé tillit til nokkurs "feedback").  Greinin fjallar að miklu leyti um útfjólubláa (UV) þáttinn sem samkvæmt greininni hefur aukist hlutfallslega meira en heildarútgeislunin.

"Whereas the total solar irradiance is the main source of energy input into the climate system, solar UV irradiance exerts control over chemical and physical processes in the Earth's upper atmosphere".

Þessi grein fjallar um fortíðina.  Það verður spennandi að fylgjast með hvernig lofthitinn bregst við minnkandi virkni sólar. Við getum ekki annað en vonað að það kólni ekkert í líkingu við það sem var í lægðum Litlu ísaldarinnar.

[Sveinn Atli Gunnarsson, 27.12.2010 kl. 15:00]

Takk fyrir þetta innlegg Ágúst, ég ætla að reyna að skoða þessa grein við tækifæri.

[Höskuldur Búi Jónsson, 27.12.2010 kl. 16:56]

Þessi grein staðfestir það sem við höfum haldið fram oft á loftslag.is - að hlýnunin undanfarna áratugi er ótengd Sólinni. Sólvirkni hefur farið minnkandi síðustu hálfa öld eða svo (eins og sést á myndinni sem Ágúst sýnir hér að ofan) - á sama tíma og mesta hlýnunin hefur verið. Það ber vel saman við mynd sem við höfum sýnt nokkuð oft: 

 

Árlegt hnattrænt hitastig jarðar (þunn rauð lína) með 11 ára meðatalslínu (þykk rauð lína). Hitastig frá NASA GISS. Árleg sólvirkni - TSI (þunn blá lína) með 11 ára meðaltalslínu TSI (þykk blá lína). TSI frá 1880-1978 frá Solanki. TSI frá 1979-2009 frá PMOD.

Sjá einnig Mýta:  Hlýnunin nú er af völdum sólarinnar

[Ágúst H Bjarnason, 27.12.2010 kl. 18:47]

Það er gott að sjá hve þið eruð bjartsýnir á að hlýindin haldi áfram, og að minni virkni sólar skili sér ekki í kólnun. Það kæmi sér vissulega vel, því kuldinn getur verið miklu verri en hitinn.

Mættum við gjarnan sjá meira af svona bjartsýnisbloggi...

[Sveinn Atli Gunnarsson, 27.12.2010 kl. 21:32]

Ágúst, þetta er nú merkileg túlkun hjá þér... en þeir sem eru að spá miklum kuldum og jafnvel ísöld á næstunni þurfa kannski á einhverjum hálmstráum að halda til að sofna á kvöldin. Vísindin styðja þó rök okkar á loftslag.is, hvort sem hægt er að kalla það bjartsýni eða svartsýni...

[Jón Erlingur Jónsson (IP-tala skráð) 28.12.2010 kl. 00:06]

Sólargeislun hefur aukist um 0.09% frá Maunder M. skv. greininni sem Ágúst bendir á (ekki um 1.25% eins og Ágúst heldur fram).

Útgeislunin hefur aukist um 1.25 W/fermetra ef marka má samantektina. Þar er átt við geislun á flöt sem er hornréttur á geislana. Þar sem jörðin er kúlulaga og með 4 X flatamál skífu af sömu stærð þarf að deila í þessa tölu með 4 til að fá geislunina á yfirborð jarðar.

Ágúst notar jöfnu Stefan-Boltzmann til að reikna út hitastigsbreytingu. Sú jafna á við um svarta hluti, en jörðin er ekki svört. Þar þarf að taka tillit til þess að hluti geislunarinnar frá sólinni endurvarpast jafnóðum út í geiminn og veldur engri hlýnun hér. Við þetta minnkar talan enn.

Hins vegar þarf að taka tillit til magnandi svörunar í loftslagskerfinu. Hún á sér stað óháð því hvort frumorsök breytingar er sólin, aukin gróðurhúsaáhrif eða eitthvað annað.

Það er löngu vitað að magnandi svörun er mun sterkari en dempandi svörun. Þess vegna sveiflast loftslag á jörðinni mikið í fortíðinni af orsökum sem eru tiltölulega sakleysislegar, eins og breyting á möndulhalla.

Rannsóknir síðustu ára hafa bent til að breyting á sólarvirkni hafi valdð hámark 1/10 af hlýnun eftir upphaf iðnbyltingar og að þau áhrif hafi komið fram fyrir 1950. Styrkja þessar nýjustu greinar ekki bara þá niðurstöðu?

[Höskuldur Búi Jónsson, 28.12.2010 kl. 08:55]

Jón Erlingur: Mér sýnist þetta nokkuð góð greining á greininni og athugasemdinni frá Ágústi. Kærar þakkir til þín og Ágústar fyrir þessa ábendingu.

[Ágúst H Bjarnason, 28.12.2010 kl. 11:46]

Ég biðst afsökunar á að 1.25 W/m² varð neðar í athugasemdinni að 1,25%.  1,25% af  1364 wöttum er 16,71W/m² sem er nokkuð mikið

 Stefan-Boltzmann er notað til að reikna út að án gróðurhúsaáhriganna dásamlegu væri meðalhiti jarðar -18°C í staðum +15°C , og að teknu tilliti til endurskinsstuðli jarðar sem metinn er á 0,3.  http://agbjarn.blog.is/blog/agbjarn/entry/873316/

 Auðvitað þarf einnig að taka tillit til muns á yfirborði kúlu og disks, þ.e. faktor 4.

En að  "Það er löngu vitað að magnandi svörun er mun sterkari en dempandi svörun" finnst mér nokkuð sterk fullyrðing. Það telja sumir þetta, ekki allir (eins og þið vitið), og það er ekki "vitað". Væri það vitað, þá væru menn ekki að deila um hvort afturverkunin er jákvæð eða neikvæð.

Hvernig er það annars, ef við reiknum með að  afturverkunin sé jákvæð og magni hitastigið vegna aukningar CO2 um t.d. x3, gildir þá ekki nákvæmlega sama tala um áhrif breytilegrar sólarinngeislunar?  Hvernig gæti loftkjúpurinn gert greinarmun á þessum þáttum?

Greinin sem ég vísaði á fjallar m.a. um útfjólubláa þáttinn í útgeislun sólar. Þessi þáttur breytist mun meira en heildarútgeislunin innan sólsveiflunnar. 50% aukning frá Maunder minimum tímabilinu stendur í samantektinni.

 Í Inngangi greinarinnar stendur:

The solar radiative output is the main external driver
of the Earth’s coupled atmospheric and oceanic system
[Hansen, 2000; Haigh, 2001, 2007]. A prime solar quan tity for the Earth’s climate is solar irradiance, which is the
total solar energy flux at the top of the Earth’s atmosphere.
With the advent of coupled chemistry and general circu lation models (GCM), the variability of solar spectral ir radiance (SSI) is increasingly coming into the focus of at tention of climate research due to its importance for the
chemistry and dynamics of the Earth’s atmosphere [Haigh,
1994, 2001, 2007; Langematz et al., 2005]. Whereas the total solar irradiance (i.e. the irradiance integrated over the whole spectrum, TSI) changes by about 0.1% between solar activity minimum and maximum [Fr¨ohlich, 2006], the UV emission changes by a few percent at 200–300 nm to up to 100% around the Ly-alpha emission line near 121.6 nm [Floyd et al., 2003; Krivova et al., 2006].

Þáttur útfjólubláa hluta (eða "soft x-ray" ) útgeislunarinnar á hitastig lofthjúpsins er áhugaverður. Hefur væntanlega mest áhrif í efstu lögum lofthjúpsins.

 

 

(Myndin er afrituð  héðan)

 

[Sveinn Atli Gunnarsson, 28.12.2010 kl. 13:14]

Ágúst:

Með þessum orðum þínum:

Það telja sumir þetta, ekki allir (eins og þið vitið), og það er ekki "vitað". Væri það vitað, þá væru menn ekki að deila um hvort afturverkunin er jákvæð eða neikvæð.

Ertu væntanlega að vísa til jafnvægissvörunar loftslagsins og hvaða svörun (magnandi svörun) það hefur. Samkvæmt Lindzen þá er svörunin lítil og það er væntanlega það sem þú vísar óbeint til þegar þú nefnir "deilur", en við höfum einmitt tekið hans sjónarmið fyrir á loftslag.is í færslunni, Jafnvægissvörun Lindzen (þú ættir kannski að leggjast aðeins yfir þetta hjá okkur Ágúst), þar kemur m.a. fram:

Mikill fjöldi greina þar sem litið er á mismunandi tímabil jarðsögunnar sýna hver um sig töluvert samræmda niðurstöðu - jafnvægissvörun loftslags er um 3°C og þar með eru heildar áhrifin í formi magnandi svörunar.

Sem er ekki í samræmi við t.d. niðurstöður Lindzen, sem virðist því standa nokkuð einsamall í þessum "deilum" sem þú nefnir svo.

Til að skilja betur hvaða rannsóknir og tölur liggja að baki þegar jafnvægissvörun er skoðuð, þá langar mig að mæla með færslunni, Jafnvægissvörun loftslags, þar sem m.a. kemur fram:

Öll líkön og gögn, benda til lágmarks hækkun hitastigs um 2°C við tvöföldun CO2 í andrúmsloftinu, þar sem líklegasta talan er um 3°C og möguleiki á allt að 4,5°C hækkun (jafnvel meiri).

En þarna er að sjálfsögðu verið að tala um vísindalegar niðurstöður rannsókna, og að sjáflsögðu "vitum" við svo sem ekki með fullnustu hvað gerist. En vísbendingarnar eru þó til staðar í formi mælinga og rannsókna og það eru ekki miklar "deilur" um hvað þessar vísbendingar gefa til kynna, þó einstaka aðilar fái út aðrar niðurstöður og treysti þeim eins og nýju neti...

[Höskuldur Búi Jónsson, 28.12.2010 kl. 13:21]

Ágúst: Hvað finnst þér að eigi við hér:

Loftslagsbreytingar..

1.  ..hafa verið miklar í gegnum tíðina, t.d. var nokkuð heitt á miðöldum og nokkuð kalt á litlu ísöldinni.
2. .. eru litlar í gegnum tíðina. Lítill munur er á hitastigi fyrrnefndra tímabila.

[Jón Erlingur Jónsson (IP-tala skráð) 28.12.2010 kl. 15:35]

"Stefan-Boltzmann er notað til að reikna út að án gróðurhúsaáhriganna dásamlegu væri meðalhiti jarðar -18°C í staðum +15°C , og að teknu tilliti til endurskinsstuðli jarðar sem metinn er á 0,3. http://agbjarn.blog.is/blog/agbjarn/entry/873316/

Auðvitað þarf einnig að taka tillit til muns á yfirborði kúlu og disks, þ.e. faktor 4."

Stefan-Bolzmann stendur fyrir sínu, það þarf bara að muna að gera þessar leiðréttingar áður breytingar á sólargeislun eru mataðar inn í jöfnuna, deila fyrst með 4 og draga síðan 30% frá. Miðað við töluna í grein Krivova verður breytingin 0,22W/fermetra.

"Hvernig er það annars, ef við reiknum með að afturverkunin sé jákvæð og magni hitastigið vegna aukningar CO2 um t.d. x3, gildir þá ekki nákvæmlega sama tala um áhrif breytilegrar sólarinngeislunar? Hvernig gæti loftkjúpurinn gert greinarmun á þessum þáttum?"

Það var einmitt það sem ég sagði í minni athugasemd: "Hins vegar þarf að taka tillit til magnandi svörunar í loftslagskerfinu. Hún á sér stað óháð því hvort frumorsök breytingar er sólin, aukin gróðurhúsaáhrif eða eitthvað annað." Enginn ágreiningur er um þetta atriði.

"Greinin sem ég vísaði á fjallar m.a. um útfjólubláa þáttinn í útgeislun sólar. Þessi þáttur breytist mun meira en heildarútgeislunin innan sólsveiflunnar. 50% aukning frá Maunder minimum tímabilinu stendur í samantektinni."

Núll-tilgátan um áhrif sólar á loftslag er að þau séu í gegnum TSI (total solar irradiance), þetta sem sveiflast um 0,09%. Þessi tilgáta stendur traustum fótum þrátt fyrir langvarandi tilraunir til að fella hana og finna önnur, langsóttari orsakatengsl. Ef eitthvað annað gildir verður t.d. mjög erfitt að útskýra hvers vegna 11 ára sveiflan kemur svo ógreinilega fram í hitastigi á jörðu. Þegar sólarvirkni dettur niður í lengri tíma (sbr. t.d. Maunder Min.) gefst hins vegar svörun loftslagskerfisins meiri tími til að vinna sitt verk.

Setjum sem svo að nýtt Maunder min. sé í uppsiglingu (ég er samt ekki að spá því) þá tekur það aukin gróðurhúsaáhrif bara nokkur ár að vega upp á móti minnkandi geislun sólar.