Morzság és naptevékenység: a földi időjárás kosmikus szálai

Bevezetés: a klímaválságban keresett kapcsolat

A naptevékenység hatása az időjárási jelenségekre, különösen a hideg időjárás szilárdságára, az egyik legizgalmasabb és legvitatottabb kérdés a modern klímatalmatikában és a heliofizikában. Az élet szintjén gyakran hallhatunk állításokat a "napkitörések" és az anomális hidegségek közötti kapcsolatról. Azonban a tudományos kép sokkal bonyolultabb: a napkitörések vagy a Wolf-szám közvetlen és egyértelmű hatása a következő nap hőmérsékletére mítosz. A kérdés a gyenge, de statisztikailag jelentős korrelációkról szól a hosszú távú ciklusokban és a bonyolult légköri folyamatok sorozatán keresztül. Ezek kapcsolatok keresése egy detektív játék sok közvetítővel: mágneses sfera, sztratoszféra, óceáni áramlatok.

Naptevékenység: alapvető indikátorok

A naptevékenység alapvető indikátorai:

Wolf-szám (W) - az együttes napfoltok és csoportok számát figyelembe vevő index. Az 11 éves naptevékenység ciklusát tükrözi.

Napfúvás - a töltött részecskék (főként protonok és elektronok) áramlama, amelynek sebessége és sűrűsége változik.

Ultraibolya (UV) és röntgen sugárzás - akitörések idején merőlegesen növekszik.

Galaktikus kosmikus sugárzások (GKLS) - a Naprendszeren kívüli magasenergiájú részecskék. A naptevékenység csúcsán a Nap mágneses teréje és a napfúvás jobban elzárja a Földet a GKLS-től.

Hypotetikus mechanizmusok az időjárás és klímaváltozás hatására

A napkitörések közvetlen melegítése az atmoszférának nincs. A tudósok több közvetített csatornát vizsgálnak:

Az általános ultraibolya (UV) áramlás változásán keresztül: A magas naptevékenység idején az UV-sugárzás 6-8%-kal növekedhet. Ez további melegedést és a sztratoszféra (10-50 km magasságú réteg) keringésének változását eredményezheti. A sztratoszféra szélviharai, másrészt, "projeálódhatnak" lefelé, és befolyásolhatják a troposzférás hullámokat (például az arktikus ingadozás - AO) és az atmoszferás nyomás eloszlását. Az AO negatív fázisának eltolódása elősegítheti a hideg arktikus levegő kiáramlását a középső szélességekbe, ami szélsőséges hidegekhez vezethet Európában, Észak-Amerikában és Ázsiában.

A galaktikus kosmikus sugárzások (GKLS) és az égesség (Svensmark-teória) közötti kapcsolat: Ez a legvitatottabb, de aktívan tanulmányozott mechanizmus. A dán tudós, Henrik Svensmark feltételezte, hogy a GKLS, elérve a légkör alsó rétegeit, kondenzációs központokként szolgálhatnak, elősegítve a gyenge felhők képződését. Több GKLS (a Nap csúcsán) -> több gyenge felhő -> nagyobb albedo (a napfény visszaverődése) -> hűvös időjárás a felszínen. Azonban a tudományos közösségben nincs konszenzus a hatás jelentőségéről a klímára, és sok kutatás nem találja meg az erős kapcsolat megerősítő bizonyítékait.

Az időjárási hullámok intenzitására és a blokkoló anticyklonokra gyakorolt hatás: Néhány munka (például a szovjet heliofizikus J.I. Vitinszkij) utal arra, hogy a napciklusok közötti statisztikai kapcsolat létezik a légkör meridiális folyamatainak megerősítésével. Ez hozzájárulhat a téli évszakban stabil blokkoló anticyklonok kialakulásához, amelyek "zárolják" a hideg levegőt a kontinenseken felett, és hosszantartó hidegekhez vezethetnek (például az 1978-79-es évi rendkívül hideg tél az Észak-Amerikában).

A statisztika és a paleoklimatológia mit mond?

Az utóbbi 100-150 év műszerezett adatainak elemzése nem mutat ki egyszerű és erős korrelációt. A naptevékenység csúcsain és minimumain a telek lehetnek rendkívül melegek, de hidegek is.

Az indirekt bizonyítékok: Néhány kutatás azt mutatja, hogy a naptevékenység minimumaiban (például a XIX. század elején a Dalton-depresszió idején, amely a "kis jégkorszak" hidegebb szakaszával esett egybe) nő a szélsőséges télhidegek valószínűsége az Eurázsiában. Azonban ez csak kicsi növekedés, nem garancia.

A Maunderek nagy minimuma (1645-1715): Az extrémül alacsony naptevékenység (nearly teljes napfoltok hiánya) a kis jégkorszak leghidegebb szakaszával esett egybe az Európában. Ez a legmeggyőzőbb történelmi érvelés a hosszú távú klímatikus hatás javára. Azonban a modern értékelések szerint a közvetlen nap辐射ation csökkenése kicsi volt (kb. 0,1%), és valószínűleg más tényezők is szerepet játszottak (vulkanikus aktivitás, belső klímatikus változás).

Miért nem lehet előrejelzni a hideget a napkitörés alapján?

A klímaszisztéma inerciája: A közepes szélességek szezonális időjárásának fő "irányítója" az óceánok hőmérsékleti inerciája és a hó-snowing burkolat állapota. Azok hatása sokkal erősebb, mint a Nap gyenge jelei.

A légköri keringés zajtalanul: Az atmoszféra egy kaotikus rendszer, ahol a "butterfly effect" hatalmas. Nagyon nehéz kiszűrni a Nap hatásának gyenge jeleit a hatalmas belső ingadozások (El-Nino, a Szubtrópusi ingadozás) közepette.

Az időbeli késleltetés és a nem lokális: Bár a kapcsolat létezik, az nem azonnal, hanem hetektől hónapokig tartó késleltetésekkel és nem helyi, hanem globális keringési minták változásával jelentkezik.

Érdekességek és példák

A rekord hidegek magas naptevékenység idején: Az egyik legnagyobb hideg tél az XX. században az Kelet-Európában volt 1940 januárjában (Moszkva alatt -40°C), amikor a Nap a 17. ciklus csúcsához közeledett. Ez egy nyilvánvaló példa az közvetlen visszafordulás hiányára.

A "hátizom" hatása Oroszország felett: Az orosz kutatók (G.V. Kuznyecov és mások) megjegyzik, hogy a naptevékenység minimumaiban télen gyakrabban képződik egy stabil blokkoló anticyklon Szibériában, ami valóban hozzájárulhat a hidegebb és kevésbé hóeséses időjáráshoz a központi orosz régiókban, de melegebb időjáráshoz Európában.

A CLOUD kísérlet a CERN-ben: A CERN-ben dolgozó nemzetközi fizikusok kísérleteket végeznek az atmoszféra koszalfókusza képződésének modellezésére a kosmikus sugárzások hatására. A kezdeti adatok megerősítik, hogy a GKLS megerősítheti a részecskék képződését, de a legújabb értékelések szerint a kondenzációs magok teljes számának 10-20%-át nem haladja meg.

A napciklusok és a folyók vízhozama: A kapcsolat nem a hőmérséklettel, hanem a hidrológiai ciklusával van jobban összefüggésben. Statisztikailag jelentős korrelációk vannak a 22 éves Haya-ciklus (kétszeres 11 éves) és a nagy folyók (Volga, Nil) esőzése között, ami közvetlenül befolyásolhatja a régió klímáját.

Záró gondolatok

A naptevékenység hatása a hidegek szilárdságára nem egy egyszerű termosztát, amelyet be vagy kikapcsolhat. Ez egy gyenge modulátor a bonyolult klímaszisztémának, amely hatása csak mint kis eltolódás a különböző időjárási keringési szcenáriók valószínűségeiben hosszú távú ciklusokban jelentkezik.

Az "a holnap -30°C lesz" parancs a Napból: lehetetlen. Azonban a hosszú távú perspektívában (decédek, századok) a mély és hosszantartó naptevékenység minimumok, úgy tűnik, erősítik a meridiális folyamatokat és növelik a szélsőséges télhidegek kockázatát bizonyos régiókban, de csak más tényezők kombinációjával. A rövid távú időjárási előrejelzések hasznosítása a naptevékenység adataiból kilátástalan. A téli időjárás fő motorjai továbbra is az Arktika állapota, az óceáni ingadozások és az atmoszféra véletlenszerű, de erős belső ingadozásai maradnak. Így a "hideg — naptevékenység" kapcsolat létezik, de olyan finom és közvetített, hogy a nyomokat komplex statisztikai modellekben és a paleoklimatikus archívumokban kell keresni, nem a napkitörések naptárában.
© elibrary.at

Permanent link to this publication: