Drög í vinnslu…
Upphaflega 14/8 2015
Síðast breytt 20/8 2015

Í fréttum nýlega var fjallað um að sólblettatala undanfarinna áratuga og alda hefði verið endurskoðuð og eftir breytinguna virtist sem breytingar í sólvirkni ætti ekki þátt í hækkun hitastigs sem varð á síðustu áratugum nýliðinnar aldar. Sem dæmi um umfjöllun má nefna pistil á hinum ágæta  Stjörnufræðivef sem nefnist:  “Leiðrétt sólblettatala bendir til að ekki sé hægt rekja loftslagsbreytingar nútímans til aukinnar sólvirkni“.  Sjá einnig frétt í Morgunblaðinu: “Sólvirkni breytti ekki loftslagi“, og frétt í  Astronomy Now, en sama fréttin fór víða.

Nú vill svo til að menn hafa ýmsar aðrar aðferðir en talningu sólbletta til að meta sólvirknina eins og fyrirsögn þessa pistils ber með sér. Má þar nefna:

• Breytingar á samsætunum 10Be (Beryllium-10) og 14C (Kolefni-14).
• Breytingar á jarðsegulsviðinu .
• Breytingar í útgeislun radíóbylgna frá sólinni.

Allt þetta gefur til kynna að sólvirknin er ekki eins stöðug og nýjustu fréttir gefa til kynna og að sólin hafi verið óvenju virk undanfarna áratugi.  Þetta vissu flestir sam hafa smá vit á stjörnufræði og illskiljanlegt að þetta hafi ekki komið fram í fjölmiðlum undanfarið. Um þetta verður fjallað hér í örstuttu máli með hjálp nokkurra mynda, auk þess sem rýnt verður í skýrslu nefndarinnar sem vann að leiðréttingu sólblettatalnanna. Neðst á síðunni er tilvísun í ítarefni.

Fyrst smávegis um ástæður breytinganna: Mat á fjölda sólbletta er nokkurs konar skynmat þar sem farið er eftir ákveðnum reglum. Í tímans rás hafa menn haft yfir að ráða misgóðum tækjum til að fylgjast með sólinni, og matið ræðst einnig af því hvernig athugandinn túlkar myndirnar sem teknar hafa verið eða teiknaðar af sólinni.  Mjög margir athugendur hafa komið að talningu sólbletta síðastliðin 400 ár svo hætt er við að misræmi hafi orðið. Af þessum ástæðum var talin ástæða til að samræma gögn frá hinum ýmsu tímum. Skýrslu nefndarinnar sem annaðist þessa vinnu má nálgast hér: Revisiting the sunspot number   eða hér

Það sem hér er skrifað er ekki gagnrýni á sjálfa skýrsluna eða niðurstöður hennar, heldur gagnrýni á hvernig hún hefur verið túlkuð í fréttum og á mörgum vefsíðum. 

Þó vísað sé á vefsíðu fréttar á Stjörnufræðivefnum, þá er það alls ekki gagnrýni á þá ágætu síðu, heldur eingöngu sem dæmi til útskýringar.

 

Sólsveiflan: Á myndinni hér fyrir neðan má sjá eldri útgáfu niðurstöðu athugana á fjölda sólbletta síðastliðin 400 ár.  Á myndina vantar reyndar síðustu 15 ár og þar með sólsveiflu 23 og sólsveiflu 24 sem nú er hálfnuð. Tímabilið sem merkt er Maunder Minimum var á síðari hluta 17. aldar, sólblettir voru fáir og veðurfarið kalt. Hafís við Ísland og mikill ís á Thames.  Dalton lágmarkið var um 1810, en þá var ekki eins kalt og meðan á Maunder lágmarkinu stóð, en svalt þó.  Um 1970 má greina smá lægð í fjölda sólbletta sem við gætum tengt við það sem við köllum stundum kalárin eða hafísárin, en lengst til hægri er tímabil sem nefnist Modern Maximum, en síðastliðinn aldarfjórðung hefur verið óvenju hlýtt .

Það er þetta „Modern Maximum“ sem athyglin hefur beinst að í umfjöllun fjölmiðla undanfarið og athyglinni einnig beint að hér.

 

---

Á næstu mynd er hin nýja framsetning á fjölda sólbletta samanborið við hina eldri.   Rauði ferillinn er sá eldri, en blái sá nýi. Takið eftir að ferillinn byrjar við árið  1750 og endar við 2000.  Á ferilinn vantar bæði fyrstu tæplega 150 árin og síðustu 15 árin. Ferillinn nær aðeins yfir bláa hluta ferilsins hér fyrir ofan, þ.e. rauða hlutann Maunder Minimum vantar. Eins og sjá má, þá er nýi blái ferillinn orðinn miklu jafnari en sá eldri rauði. Einhverjir hafa dregið þá ályktun að það merki að virkni sólar geti ekki haft áhrif á hlýnunina undanfarna áratugi, þó ekki sé minnst á það í skýrslu nefndarinnar Revisiting the sunspot number.

Í skýrslunni er bent á, að þó svo að fjöldi sólbletta í sólsveiflum fyrr á tímum hafi fjölgað (topparnir hafa hækkað þá), þá hefur fjöldi hárra toppa verið óvenju mikill að undaförnu. Nánar í niðurlagi þessa pistils.

Skoðum málið nánar.

 

---

Áður en lengra er haldið er rétt að skoða hvernig nýi ferillinn lítur út ef við hann er bætt 15 síðustu árunum (rautt), en þá er myndin nokkuð önnur.  Við sjáum hvenig sólvirknin fer lækkandi síðustu ár.

Í skýrslunni er bent á, að þó svo að fjöldi sólbletta í sólsveiflum fyrr á tímum hafi fjölgað (topparnir hafa hækkað þá), þá hefur fjöldi hárra toppa verið óvenju mikill að undaförnu. Nánar í niðurlagi þessa pistils.

 

---

Við sjáum betur þróun sólsveiflunnar síðustu áratugina á næstu mynd.   Síðasta sveifla (kölluð númer 24) sem er núna rúmlega hálfnuð er mun lægri en þær sem voru í hámarki um 1980 og 1990.  Hún er jafnvel lægri en sú sem var í hámarki um 1970.

 

---

Að telja fjölda sólbletta er aðeins ein leið af nokkrum til að meta virkni sólar.    Skoðum nokkrar þeirra:

Áhrif sólar á jarðsegulsviðið:

Frá sólinn streymir í sífellu svokallaður sólvindur sem er segulmagnað  rafagnagas (plasma).  Styrkur sólvindsins fer eftir virkni sólar.   Þegar sólvindurinn fer fram hjá jörðinni truflar hann jarðsegulsviðið, mis mikið eftir því hve hann er öflugur og hve sólin er virk. Einn mælikvarði er svokallaður “aa geomagnetic index”. Á myndinni ná sjá hvernig þessi aa-index hefur breyst frá árinu 1868 til 2015.  Þarna sjáum við lægð um 1970 (á sama tíma og hafísárin) og hæð beggja vegna,  bæði um miðja síðustu öld og í lok aldarinnar, en í bæði skuptin var sæmilega hlýtt hjá okkur jarðarbúum. Frá því um 2005 hefur orðið breyting á og ferillinn fallið snarlega. Sólvirknin hefur minnkað og þar með segultruflanirnar.

 

---

Áhrif sólar á  samsætur frumefnanna beryllíums (beryllín) og kolefnis. Sólvindurinn sem áður var minnst á og er breytilegur eftir virkni sólar hefur önnur áhrif. Alls staðar að utan úr geimnum skella svokallaðir geimgeislar (cosmic rays) á jörðinni. Sólvindurinn skermar þó að nokkru leyti jörðina af,  þannig að þessir geimgeislar komast síður niður á yfirborð jarðar, en þar sem sólvindurinn er breytilegur verða þessir geimgeislar sömuleiðir breytilegir. Mikil sólvirkni eða mikill sólvindur hefur þá í för með sér minni geimgeisla. Geimgeislar hafa þau áhrif á frumefnin beryllín (beryllíum) og kolefni að samsætur eða ísótópar myndast. Þessar samsætur nefnast beryllíum-10 (skammstafað 10Be) og carbon-14 (skammstafað 14C). Beryllium-10 finnst í ískjörnum en kolefni-14 í árhringjum trjáa. Á myndinni hér fyrir neðan sýnir blái ferillinn hvernig hlutfallslegt magn beryllíum-10 samsæturnar hefur þróast frá um það bið 1430 til 2000.  Þarna sést svart á hvítu (reyndar blátt á hvítu) hvernig sólvirknin hefur breyst og hvernig hún hefur verið í hámarki hin síðustu ár.  Sólvirknin hefur sem sagt verið í hæstu hæðum á síðustu áratugum nýliðainnar aldar. Rauði ferillinn er sólblettatalan samkvæmt eldri framsetningunni.

 

---

 

Næsti ferill sýnir okkur aftur á móti hlutfallslegan styrk kolefnis-14 samsætunnar og hvernig hann hefur breyst á tímabilinu um 900 til 2000.  Þessi ferill er mælikvarði á virkni sólar frá landnámi til okkar dags. Takið eftir hinum mismunandi lágmörkum og hámörkum sem getið er á myndinni. Með mælingum á hlutfallslegu magni samsætna frumefna má sem sagt rekja virkni sólar langt aftur í tíma, þ.e. áratugi, aldir og þúsaldir.

 

 

 

Breytileg útgeislun radíóbylgna:
Því miður eru ekki til mælingar á örbylgjusuði frá sólinni lengra aftur í tímann en frá 1948.  Þarna sjáum við þó merkt inn á myndina “1970s cooling period”  sem  við köllum hér á Fróni ýmist hafísárin eða kalárin.  Þar er sólvirknin greinilega í nokkurri lægð.  Við sjáum einnig að lengst til hægri stefnir sólsveiflan í að vera ennþá lægri. Vonandi boðar það ekkert sérstakt, en það er aldrei að vita…

 

---

Smá útúrdúr til að hvíla hugann:
Hvernig skyldi ástandið hafa verið á Íslandi meðan á Maunder lágmarkinu stóð? Þór Jakobsson segir þetta í erindi sínu “Um hafís fyrir Suðurlandi – frá landnámi til þessa dags“: “1695. Óvanalega miklir hafísar. Ís rak um veturinn upp að Norðurlandi og lá hann fram um þing, norðanveður ráku ísinn austur fyrir og svo suður, var hann kominn fyrir Þorlákshöfn fyrir sumarmál og sunnudaginn fyrstan í sumri (14. apríl) rak hann fyrir Reykjanes og Garð og inn á fiskileitir Seltirninga og að lokum að Hvalseyjum og í Hítarós, fór hann inn á hverja vík. Hafði ís ei komið fyrir Suðurnes innan 80 ára, þótti því mörgum nýstárlegt og undrum gegna um komu hans. Þá mátti ganga á ísum af Akranesi í Hólmakaupstað (Reykjavík) og var ísinn á Faxaflóa fram um vertíðarlok rúmlega, braut hann skip undan 6 mönnum fyrir Garði, en þeir gengu allir til lands”.

En hvernig var ástandið á Englandi?

Takið eftir ísjökunum, sem virðast um hálfur annar metri á þykkt. Hvernig stendur á þessum ósköpum? Eitt kaldasta tímabil Litlu ísaldarinnar svokölluðu stóð yfir meðan virkni sólar var í lágmaki sem kallast Maunder minimum. Það stóð yfir um það bil frá 1645 til 1715. Þá sáust hvorki sólblettir né norðurljós og fimbulkuldi ríkt víða. Málverkið er frá þessu kuldaskeiði.

---

Rýnum aðeins í skýrslu nefndarinnar sem endurmat sólblettatölurnar.  

Smella hér til að sækja:
“Revisiting the sunspot number“

 

Ekki er gott að segja hve margir sem fjallað hafa í fréttum undanfarið um störf þessarar nefndar hafa lesið skýrsluna eða yfirhöfuð séð hana.

Í fréttum er aðaláherslan lögð á  “Leiðrétt sólblettatala bendir til að ekki sé hægt rekja loftslagsbreytingar nútímans til aukinnar sólvirkni”.  Þó er nánast ekkert fjallað um áhrif sólar á loftslagsbreytingar í sjálfri skýrslunni, þannig að þetta er túlkun einhverra annarra en skýrsluhöfunda.  

Það er rétt að benda á nokkur atriði í skýrslunni sem lesendur eru beðnir um að skoða.  Það er merkt með gulum áherslulit í eintakinu sem vísað var á:

Á blaðsíðu 1  í “Abstract” er  fjallað er um loftslag jarðar: “Unfortunately, those two series do not match by various aspects, inducing confusions and contradictions when used in crucial contemporary studies of the solar dynamo or of the solar forcing on the Earth climate”.  Á fáeinum öðrum stöðum í megintextanum  kemur orðið “climate” fyrir, en ekki á þann hátt sem fréttir gáfu til kynna..

Neðst á blaðsíðu 66 og efst á blaðsíðu 67 er bent á eftirfarandi: “However, although recent cycles do not reach unprecedented amplitudes anymore, the repetition of five strong cycles over the last 60 years (cycles 17 to 22, with the exception of cycle 20) still marks a unique episode in the whole 400-year record. This unique character is also illustrated when considering another sunspot byproduct, i.e. the number of spotless days over each sunspot cycle minimum”.

Á blaðsíðum 71-72 stendur:

“…Still, although the levels of activity were not exceptional except maybe for cycle 19, the particularly long sequence of strong cycles in the late 20th remains a noteworthy episode. Indeed, the 400-year sunspot record and one of its by products, the number of spotless days, show that such a tight sequence of 5 strong cycles over 6 successive cycles (from 17 to 22, except 20), which we can call the “Modern Maximum”, is still unique over at least the last four centuries. Given the inertia of natural systems exposed to the solar influences, like the Earth atmosphere-ocean system, this cycle clustering could still induce a peak in the external responses to solar activity, like the Earth climate. However, we conclude that the imprint of this Modern Maximum (e.g. Earth climate  forcing) would essentially result from time-integration effects (system inertia), since exceptionally high amplitudes of the solar magnetic cycle cannot be invoked anymore. In this suggested revision, the estimated or modeled amplitude of the effects, including the response of the Earth environment, can be quite different, necessarily smaller, and should thus be re-assessed

The recalibrated series may thus indicate that a Grand Maximum needs to be redefined as a tight repetition/clustering of strong cycles over several decades, without requiring exceptionally
high amplitudes for those cycles compared to other periods.“.

 

Samantekið, þá kemur fram á blaðsíðum 66, 67, 71 og 72 að sólvirknin hafi verið í hæstu hæðum (Grand Maximum) á síðari helmingi 20. aldar, en í stað þess að miða við óvenju háa toppa megi miða við óvenjulega mikinn fjölda hárra toppa á þessu tímabili. Þetta þýðir einnig, að fullyrðingin sem ítrekað hefur komið fram í fréttum undanfarið, bæði erlendis og hér á landi að “leiðrétt sólblettatala bendi til að ekki sé hægt rekja loftslagsbreytingar nútímans til aukinnar sólvirkni” á ekki við rök að styðjast sé miðað við innihald skýrslunnar, nema síður sé.

Sólblettafjöldinn er aðeins einn mælikvarði af nokkrum til að meta virkni sólar. Aðrir mælikvarðar benda eindregið til þess að virkni sólar hafi vissulega verið í hæstu hæðum undanfarið. Það gera einnig nýju leiðréttu sólblettagögnin, en á annan hátt en áður.

Ein skýring á því að sólblettagögnin sýna minni breytingu en þau gögn sem byggja á áhrifum sólvindsins (samsætur beryllíums og súrefnis, aa-index, …) er að sólblettirnir eru þar sem segullykkjurnar á yfirborði sólar eru lokaðar, en sólvindurinn kemur frá svæðum þar sem segullykkjurnar eru opnar og teygja sig út í geiminn.  Svo er ekki útilokað að mestu áhrifin af sólvindinum á hitafar tengist kenningum Henriks Svensmarks…   Sólblettirnir sem slíkir hafa engin áhrif á hitastigið. Þeir eru bara eins og freknur í andliti en gefa þó hugmynd um ástand sólar. Það er sólvindurinn og samspil hans við jarðsegulsviðið og geimgeisla sem vert er að beina sjónum að. Ef til vill einnig að hinir hörðu útfjólubláu geislar sem eru mjög breytilegir geti haft áhrif á efstu lög lofthjúpsins… 
Óneitanlega mjög áhugavert 🙂

 

---

 

 

Útúrdúr til umhugsunar í lokin:
Varðandi það að röð af óvenjumörgum háum toppum hafi komið í lok síðustu aldar (… a tight repetition/clustering of strong cycles over several decade…) má skjóta því að, að í hitunartækjum (rafmagnsofnar, hitunarhellur, hitakútar) er þeirri aðferð yfirleitt beitt að senda mis-langa eða mis-öra rafmagnspúlsa að hitunartækinu, og er þá aflið mótað eða því breytt með því að breyta tímalengd púlsanna eða hve ört jafnlangir púlsar koma.  Bæði í þeim tilvikum, og einnig í tilviki sólarinnar, er það tímaintegralið af aflpúlsunum sem segir til um orkustreymið og þar með endanlegan hita þess sem verið er að hita, hvort sem það er súpan í pottinum eða lofthjúpur jarðar, Sjá til dæmis umfjöllun Dan Pangburn hér og hér.  

Dan Pangburn er vélaverkfræðingur M.Sc. með góða þekkingu á varmafræði. Hann er höfundur myndarinnar hér fyrir neðan sem er eingöngu gerð með tímaintegralinu af sólblettatölunum ásamt innri sveiflum sem stafa af sveiflum í hafinu og hafís. Svarti ferillinn er 5-ára meðaltal af mældu hitastigi jarðar og sá brúni er útreiknað gildi. Lengst til hægri er spá um framtíðina byggð á minnkandi sólvirkni, miðað við mismunandi forsendur.

Efri myndin sýnir tíma-integralið með eldri sólbletta gagnaröðinni, en Dan Pangburn prófaði að reikna tímaintegralið með nýju sólbletta-seríunni og var neðri myndin útkoman, kom fram í svari þegar ég hafði samband við hann.

Það vekur óneitanlega athygli að hægt sé að láta Excel teikna feril sem fellur nánast alveg í mældan hnattrænan hitaferil með því að nota eingöngu mæligögn yfir sólbletti og líkan af 60-ára veðurfarsveiflunni, þ.e. án þess að taka tillit til aukningar koltvísýrings í andrúmsloftinu.  Hvað veldur? Tilviljunin ein?

 

---

 

Nú er bara að bíða í fáein ár. Það er óumdeilt að sólvirknin hefur farið hratt minnkandi frá aldamótum eftir að sólin hafi verið óvenju spræk, jafnvel nýja sólblettatalan sýnir það. Hvernig mun náttúran bregðast við?  Ef hiti jarðar fer markvert kólnandi í kjölfarið, þá hljóta böndin að beinast að blessaðri sólinni. Náttúran er sem sagt æðsti dómarinn í þessu máli.  Við skulum bara anda með nefinu þar til dómur hefur fallið…

 

---

Ítarefni: Dr. Nir Shaviv stjarneðlisfræðingur og prófessor við háskólann í Jerúsalem hefur skrifað hliðstæðan en aðeins ítarlegri  pistil á bloggsíðu sína.  Sjá hér.

Nir Shaviv endar pistil sinn svona:   “…The bottom line is that the sun appears to have a large effect on the climate on various time scales. Whether or not the sunspots reflect the increase in solar activity since the Maunder minimum (as reflected in other datasets) is not very important. At most, if they don’t reflect, it only strengthen’s the idea that something associated with the solar wind does (such as the cosmic rays which they modulate).”.

—

Safn greina um samspil sólar og veðurfars jarðar á vefsíðunni Club du Soleil hjá Queens University Belfast. Sjá hér.

—

Greinin Revisiting the Sunspot Number hér á vefsíðu Leif Svalgaard.

Greinin Revisiting the Sunspot Number hér með aths. ÁHB.

Ný sólblettagögn sem Excel skrá frá Leif Svalgård:
TSI-SSN-Guess (1)

—

Á vefsíðu prófessors Ole Humlum við Oslóarháskóla er töluverður fróðleikur hér um tímabilið 1600 til 1699, kaldasta tímabils Litlu ísaldarinnar.
Á annarri vefsíðu hans eru ferlar hér sem sýna ýmis fyrirbæri tengd sólinni, og hér ferlar sem tengjast hitafari jarðar.

---

Eftirfarandi spakmæli George Orwell koma óneitanlega í hugann þegar menn eru að “leiðrétta” eldri gögn: 

“He who controls the past controls the future.
He who controls the present controls the past.”

― George Orwell,   Nineteen Eighty-Four

Það þarf því að stíga varlega til jarðar…