Til þess að skilja það sem er að gerast í veðurfarinu í dag er nauðsynlegt að líta til sögunnar. Þessi mynd er eftir listamanninn Hendrick Avercamp (1585 - 1663), og sýnir hún vetrarhörkur þegar svokallað Maunder minimum í virkni sólar hafði áhrif á veðurfar jarðar. Mikil harðindi voru víða um heim meðan á "litlu ísöldinni" stóð. Frosthörkur voru það miklar að Thames í Englandi var ísi lögð á vetrum, nokkuð sem óþekkt er í dag. Áhrif á líf Íslendinga og gróðurfar hér á landi hafa vafalaust verið mikil.

Breytingar í veðurfari á síðustu öldum eru vel þekktar. Á landnámsöld var hlýrra á jörðinni en í dag, Ísland var þá viði vaxið milli fjalls og fjöru og vínviður óx á Englandi. Þá voru hinir miklu landafundir norrænna manna, sem ekki víluðu fyrir sér að sigla í opnum bátum landa og heimsálfa á milli. Leifur heppni Eiríksson fann Vínland, þar sem sjálfsáinn vínviður óx. Eiríkur rauði stofnaði byggð í Grænlandi árið 985 og 25 skip Íslendinga sigldu þangað. Þetta bendir til betri lífsskilyrða vegna hlýinda en síðar varð.

Eftir um 1300 fór heimurinn skyndilega að kólna. Þá gekk í garð langt tímabil, sem menn hafa nefnt "litlu ísöldina". Mikil harðindi urðu á Íslandi, byggð norrænna manna í Grænlandi leið undir lok og kuldinn var það mikill í Englandi að Thames lagði á vetrum, og menn héldu hátíðir á ísnum sem kölluðust "Frost Fairs". Vínviður hætti að þrífast á Bretlandseyjum. Áhrifa litlu ísaldarinnar gætti um allan heim næstu 3-4 aldirnar. Um 1700 fer heimurinn að hlýna á nýjan leik og hefur sú þróun haldist til dagsins í dag, - með rykkjum þó. Við vitum hvernig ástandið var hér á landi á síðustu öld þegar vesturferðir Íslendinga stóðu sem hæst, og fólk flúði harðindi og fátækt sem af því leiddi. Elsta fólk man eftir frostavetrinum mikla 1918, eftir hann komu veruleg hlýindi fram að stríðsárum, þá nokkur kólnun fram til um 1975 er fer að hlýna aftur. Auk þessara breytinga eru smá sveiflur frá ári til árs, sem eru breytilegar frá einu landi til annars. Við könnumst við að samfara hlýjum vetri hér eru oft frosthörkur á meginlandinu. Hér á norðurslóðum, þar sem meðalhiti ársins er ekki mikið yfir frostmarki (3-4°C), erum við miklu næmari fyrir smávægilegum hitafarsbreytingum, en sunnar í álfunni þar sem ársmeðalhitinn er mun hærri (10-20°C). Hér á landi er líklegra að við fögnum hærra hitastigi, en að við syrgjum kuldann.

Hitasveiflur í lofthjúpi jarðar hafa verið miklar á undanförnum öldum. Ekki minni en á síðustu áratugum. Myndin sýnir hvernig yfirborðshiti í Þanghafinu hefur breyst síðastliðin 3000 ár. Eins og sjá má, þá virðist sem oft hafi verið hlýrra á jörðinni en í dag!  Greinilega má sjá hlýindin miklu fyrir um 1000 árum, svo og "Litlu ísöldina". Takið eftir hve hlýtt var fyrir um 2500 og 3000 árum. Græna línan, sem teiknuð er með aðferð minnstu kvaðrata, gefur til kynna kólnun yfir allt tímabilið. Ekki er að sjá að neitt óvenjulegt sé á seyði nú, frekar en fyrr á öldum þegar miklar hitasveiflur urðu án þess að að maðurinn ætti þar hlut að máli. Veðurfarsbreytingar í dag virðast smámunir miðað við það sem átti sér stað fyrr á öldum. Keigwin. 1996. "The Little Ice Age and Medieval Warm Period in the Sargasso Sea." Science, v.274, p.1504-1508. Tölvugögn frá Dr. Balunias.

Minni okkar er stutt, og sjálf skynjum við ekki nema nokkra áratugi til baka. Ef til vill er það þess vegna sem menn hafa einblínt á gróðurhúsaáhrif vegna aukningar koltvísýrings í andrúmsloftinu. Þessi kenning hefur verið mjög vinsæl, það vinsæl að ekki hefur verið hlustað nægilega vel á gagnrýni sem komið hefur fram frá virtum vísindamönnum í loftslagsfræðum og stjarneðlisfræði.

Hvers vegna skyldi smávægileg hlýnun í dag vera eitthvað hættuleg, þegar hún kemst ekki í hálfkvist við hlýnunina fyrir 1000 árum? Ekki bráðnaði Suðurskautslandið þá, ekki drápust kóralrif úr hita, ekki hrundu fiskimið svo vitað sé, ekki sukku lönd í sæ og ekki hvarf Golfstraumurinn.
Þá blómstraði menning aftur á móti víða um heim. Víkingar silgdu heimsálfa á milli. Ísland byggðist. Byggð norrænna manna í Grænlandi. Vínrækt var stunduð í Englandi. Og þannig má áfram telja.

Það sem einkennir ferla, sem teiknaðir eru eftir þessum hefðbundnu hitmælingum, er veruleg hækkun hitastigs fram á miðja öldina, og síðan töluverð kólnun fram yfir 1970. Eftir það verður aftur hækkun hitastigs. Lækkunin frá um 1945 til 1970 hefur valdið mönnum miklum heilabrotum, ekki síður en hin mikla hækkun hitastigs á fyrri hluta aldarinnar. Þessar breytingar eru alveg úr takt við losun manna á koltvísýringi.

Meðan á litlu ísöldinni stóð virðist sem sólin hafi verið óvenju óvirk á tveim tímabilum. Nefnast þau Spörer lágmark 1400-1510 og Maunder lágmark 1645-1715.

Nú vill svo til, að sólblettir hafa verið skráðir reglulega síðan 1755 svo auðvelt er að bera þá saman við virkni sólar. Síðan 1755 hafa 22 sólblettatímabil verið skráð, og erum við nú að byrja tímabil númer 23 sem verður í hámarki um aldamótin. Hvert tímabil varir að meðaltali 11 ár. Því hærri sem sólblettatalan "sunspot index" er, þeim mun meiri er virkni sólar. Með því að bera saman meðalárshita lofthjúps jarðar og sólblettatöluna sést ótrúlega mikil fylgni. Sólblettatalan er þó frekar ónákvæmur mælikvarði því stórir sólblettir vega þyngra en litlir, svo þetta er að nokkru leyti mat. Til eru aðrar aðferðir við að meta virkni sólar, svo sem lengd sólblettatímabilsins sem að meðaltali er 11 ár. Þetta er auðveldara að mæla. Komið hefur í ljós, að lengd sólblettatímabilsins er í öfugu hlutkalli við sólblettatöluna, og þar með virkni sólar.
"Mikil virkni sólar -> há sólblettatala -> stutt sólsveifla".

Virkni sólar hefur verið að aukast jafnt og þétt síðustu áratugina, og hefur virknin ekki verið meiri í a.m.k. 300 ár.

Það kemur skemmtilega á óvart, að frændur okkar Danir standa mjög framarlega í rannsóknum á áhrifum sólar á veðurfar. Tveir danskir vísindamenn þeir Eigil Friis-Christensen og Knut Lassen komu líklega fyrstir manna auga á samhengið milli lengdar sólblettatímabilsins og veðurfars. Þeir birtu um það grein í hinu virta tímariti Science árið 1991. (Length of the solar cycle: An indicator of solar activity closely associated with climate. Science, 254, 698-700, 1991). Samræmið sem kemur fram milli hitastigs norðurhvels jarðar og lengdar sólblettatímabilsins er vægast sagt ótrúlegt. Jafnvel smáatriði í ferlunum líta svipað út! Þessi mynd er orðin víðfræg, og sést hún oftast í þessari mynd með danska skýringartextanum.

Myndin hér til hliðar sýnir breytingar á yfirborðshita jarðar (grái ferillinn) og breytingar á segulvirkni sólar (svarti ferillinn) frá árinu 1750. Eins og sjá má þá falla ferlarnir nánast saman.

Þessi mynd er teiknuð eftir gögnum frá Dr. Sallie Baliunas og Dr. Willie Soon, sem eru virtir vísindamenn við Harvard-Smitsonian Center for Astrophysics og Mount Wilson Institute.

Þessi mynd vakti áhuga minn á að fræðast betur um áhrif sólarinnar á veðurfar, og varð þannig óbeint kveikjan að þessari vefsíðu.

Ferillinn hefst þar sem litlu ísöldinni er rétt að ljúka og lofthitinn fer hækkandi. Við tökum eftir gríðarmikilli hækkun hitastigs eftir 1820, hækkun sem er mun meiri en við höfum kynnst á þessari öld. Þetta var þó skammgóður vermir sem aðeins stóð fáein ár.

Veður fer aftur kólnandi og það er ekki fyrr en 1920 sem hitinn byrjar að hækka aftur hratt til ársins 1940, en þá fer að kólna enn á nýjan leik, uns það tekur að hlýna einu sinni enn um 1975, skömmu eftir að sumir voru farnir að spá fyrir um að ísöld væri að skella á!

Það er eftirtektarvert, að meðan á öllu þessu gengur breytist virkni sólar nánast í takt við breytingar á lofthita.

Þetta eru óskaplegir dyntir í veðurfarinu. Sumir hafa haldið því fram, að nú fyrst sé litlu ísöldinni að ljúka.

Hér hefur tímabilinu frá 900 til 1750 verið bætt inn á myndina, sem er ofar á síðunni. Virkni sólar hefur verið hægt að áætla langt aftur í tímann með rannsóknum á fráviki í magni samsætanna kolefni-14 og beryllium-10.

Í kafla 2 (ítarefni) má sjá hvernig virkni sólar hefur breyst s.l. 5000 ár. Þar má einnig kynnast nýjum kenningum dananna Henrik Svensmark og Eigil Friis-Christensen, sem segja má að varpað hafi sprengju inn í heim loftslagsfræðinnar nýlega.

Þeim kom til hugar, að geimgeislar gætu átt þátt í breytilegu hitastigi jarðar - með hjálp sólar. Sólvindurinn hefur áhrif á styrk geimgeislanna, en styrkur sólvindsins fylgir virkni sólar. Þeir félagar skoðuðu gervihnattamyndir af skýjafari frá árinu 1979.

Í ljós kom, að þegar geimgeislar eru veikastir þekur skýjahulan 65% af yfirborði jarðar, en 68% þegar geimgeislar eru hvað sterkastir.

Hvernig stendur á þessu? Ein kenningin gengur út á að vatnsgufan þéttist á rykögnum (aerosols). Geimgeislar jónisera gas í háloftunum. Jónirnar flytja hleðslu yfir á vatnsdropa sem draga að sér rykagnir. Rykagnirnar virka þá sem eins konar sæði sem flýtir fyrir þéttingu rakans.

Breytileg skýjahula þýðir auðvitað breytilegt endurkast sólarljóss, þannig að mismikill sólarylur nær að skína á jörðina.
"Mikil virkni sólar -> mikill sólvindur -> minni geimgeislar -> minna um ský -> minna endurkast -> hærra hitastig" !

Augu vísindamanna beinast nú að þessum þætti og stendur jafnvel til að gera tilraun til að staðfesta kenninguna með tilraunum hjá CERN í Sviss.

Ekki fer á milli mála, að þessar nýju kenningar um áhrif sólar á veðurfar skýra mun betur hitasveiflur en aukning CO2 af mannavöldum.

Talið er að áhrif sólar sé a.m.k. af þessum toga:
- Breytileg heildarútgeislun hefur bein áhrif á hitafar.
- Verulega breytileg útgeislun á útfjólubláa- og röntgengeisla- sviðinu hefur áhrif í efstu lögum lofthjúpsins.
- Áhrif sólvindar á efstu lög lofthjúpsins (norðurljósabeltið).
- Áhrif sólvindar á geimgeisla, sem aftur hafa áhrif á skýjafar.

Nákvæmlega hvernig þetta virkar vita menn ekki enn, en fingraförin eru greinileg og sólin er því grunuð um græsku.

Við verðum ekki mikið vör við breytingar í sólinni, en sé hún skoðuð með sjónauka, sem næmur er fyrir útfjólubláum geislum eða röntgengeislum, sjást gríðarmiklar breytingar yfir sólsveifluna. Myndirnar af sólinni eru teknar með Yokoh gervihnettinum þegar sólsveiflan var í hámarki 1991, og aftur þegar hún var í lágmarki 1995. Miklar breytingar verða í styrk sólvindsins, samfara þessum breytingum.

Í þessu sambandi er rétt að hafa það í huga, að sólin nær að hita jörðina því sem næst frá alkuli upp í +15°C, eða um tæpar 300 gráður. Aðeins smávægilegar breytingar í virkni sólar þarf því til að breyta hitastigi jarðar um 0,5°.

Hafið er gríðarmikill varmageymir og hefur ótrúlega mikil áhrif á veðurfar. Hitasveiflan mikla 1997-1998 stafar líklega af fyrirbæri í Kyrrahafinu sem kallast El-Niño. Áhrifin leyndu sér ekki, en nú stefnir væntanlega í "venjulegra" veðurfar þegar La-Nina tekur við.

Þessi áhrif hafstrauma rugla marga í ríminu. Mönnum hættir til að kenna gróðurhúsaáhrifum öll óvenjuleg frávik í veðurfari, þegar hafið er sökudólgurinn!

Í Norður-Atlantshafinu, eða öllu heldur yfir því, er fyrirbæri, sem kallast North Atlantic Oscillation (NAO), sem einnig veldur greinilegum veðursveiflum.

1. Hækkun hitastigs er aðeins brot af því sem hermilíkön, sem voru forsenda "Framework Convention on Climate Change", spáðu fyrir um. ( James Hansen og fl.: "A Common-sense Climate Index: Is Climate Changing Noticeably?" Proceedings of the National Academy of Sciences 95 (1998): 4113-20).

2. Hækkun hitastigs er mest að vetrarlagi í köldustu loftmössum Síberíu og norð-vestur hluta Ameríku. ( Robert Balling Jr og fl.: "Analysis of Winter and Summer Warming Rates in Gridded Temperature Time-Series". Climate Research 9 (1998): 175-81).

3. Breytileiki í hitafari hefur minnkað. ( Patrick Michaels og fl.: "Analysis of Trends in the Variability of Daily and Monthly Historical Temperature Measurements". Climate Research 10 (1998): 27-33).

4. Þurrkar í Bandaríkjunum hafa farið minnkandi, en flóð ekki aukist. ( H.Lins og J.R. Slack: "A Flood of Perception" American Geophysical Union Abstract, 8/8/97).

5. Metan, sem er næstvirkasta gróðurhúsagasið sem maðurinn losar í lofthjúpinn, virðist vera hætt að aukast í lofthjúpnum, og mun líklega ekki aukast verulega næstu 100 árin. ( E.J. Dlugokencky og fl.: "Continuing Decline in the Growth Rate of the Atmospheric Methane Burden". Nature 393 (1998): 447-50).

6. Hitunaráhrif koltvísýrings hafa verið ofmetin. ( G.H. Myhre og fl.: "New Estimates of Radiative Forcing due to Well-Mixed Greenhouse Gases". Geophysical Research Letter 25 (1998): 2715-18).

7. Kyoto sáttmáli Sameinuðu Þjóðanna mun hafa óveruleg áhrif á veðurfar jarðar. ( Thomas Wigley: "The Kyoto Protocol: CO2, CH4, and Climate Implications". Geophysical Research Letter 25 (1998): 2285-88).