Povezanost sunčevih ciklusa i ENSO faza

Sunce prolazi kroz 11-godišnje cikluse svoje aktivnosti. Pritom, svakih 11 godina se pojavi jedan maksimum i jedan minimum aktivnosti. Pritom se ne referira na količinu toplinske energije koju ono zrači u Svemir (koja je prilično konstantna) već na pojavu Sunčevih pjega, baklji, koronarnih izbačaja mase, kozmičkog zračenja (alfa-čestice, protoni, …), te posljedičnih geomagnetskih oluja i drugih pojava u Zemljinoj magnetosferi, ionosferi i drugih reagirajućim elementima. Smatra se da su Sunčevi ciklusi posljedica periodičkog izvrtanja magnetskih polova na Suncu.

El Nino / La Nina (El Nino Southern Oscillation – ENSO) je klimatski fenomen koji se očituje u višemjesečnoj oscilaciji površinske temperature oceana u tropima Pacifika za nekoliko Celzijevih stupnjeva. Izmjene El Nino (topla) i La Nina (hladna) ENSO faza uzrokuju značajne promjene klime diljem planete i utječu na globalnu srednju temperaturu zraka. Znanstvenici su u par navrata pokušali analizirati imaju li ove dvije pojave – Sunčevi ciklusi i ENSO faze kakve povezanosti.

Što nam donosi 25. solarni ciklus?

Švicarski astronom Johann Rudolf Wolf još je sredinom 19. stoljeća istraživao zapise o sunčevim pjegama te smislio način kako kvantitativno pratiti sunčevu aktivnost prebrojavanjem pjega. Po njemu se zove i “mjera” Wolf number koja se i danas koristi za te potrebe (uz reviziju iz 2015.). No, čemu to uopće služi? Naime, pokazalo se da se […]

Iako Sunce daje energiju koja pokreće Zemljin klimatski sustav i kreira meteorološke procese u atmosferi, ukupna količina energije koja pristiže sa Sunca tijekom vremena je manje više konstantna vrijednost. Povezanost Sunčeve aktivnosti i posljedičnih učinaka na klimatski sustav na Zemlji je dosad ipak vrlo slabo istražena [1].

11-godišnji Sunčevi ciklusi (Schwabe cycles) su zapravo samo polovice punih magnetskih ciklusa (Hale cycles). Svaki puni magnetski ciklus (dvostruko obrtanje magnetskih polova) se sastoji od dvije 11-godišnje polovice. Završetak svakog od ciklusa, tzv. solarni “terminator” [2], potencijalno je povezan s promjenama u Zemljinom klimatskom sustavu [3].

Statistička analiza je pokazala značajnu vremensku korelaciju između pojave solarnog “terminatora”, odnosno trenutka završetka pojedinog solarnog ciklusa i izuzetno konzistetne ENSO izmjene iz El Nino u La Nina fazu. Na sljedećoj slici su prikazane ENSO faze tijekom zadnjih 5 Sunčevih ciklusa. Ciklusi su preklopljeni po x osi prema terminatorima ciklusa, koji su označeni sa crvenom isprekidanom linijom, te smo ih dodatno označili slovom T zbog jasnoće. Svaka linija grafa predstavlja ENSO faze tijekom jednog od solarnih ciklusa. Iz grafa je vidljivo da je u zadnjih 5 ciklusa pri svakoj pojavi solarnog terminatora došlo do tranzicije iz jake El Nino u jaku La Nina fazu. Uočava se vrlo konzistentna pojava El Nino faze prije solarnog terminatora, te vrlo konzistentna La Nina faza nakon terminatora.

Postoji li mehanistička povezanost Sunčevih ciklusa i ENSO faza? Korelacija nije dokaz kauzacije, ali postoje istraživanja koja pokazuju moguću povezanost kozmičkog zračenja i kliamtskih procesa na Zemlji, od kojih su mnoga tema velikih debata između zagovornika prirodno uzrokovanog globalnog zatopljenja (npr. [4,5]) i mainstream klimatologa koji odbacuju te hipoteze i priklanjaju se objašnjenju pretežno-antropogeno generiranog zatopljenja klime. Međutim, iako su autori ovog rada jasno naglasili da nemaju namjeru špekulirati o uzročno-posljedičnoj vezi, jasna korelacija Sunčevih ciklusa i oscilacija dijela klimatskog sustava na Zemlji postavlja bitna pitanja o stvarnim učincima naše zvijezde na stanje klime na planeti. Koliko je snažna sprega Sunčeve aktivnosti i Zemljine klime u ovom trenutku doista ne znamo, i nadamo se da će neka nova istraživanja ponuditi bolje i jasnije odgovore na ta pitanja.

Kako god bilo, pokaže li se da je ova pravilnost zaista povezana uzročno-posljedičnom vezom, predviđanje pojave solarnih terminatora (što je relativno lagan zadatak s obzirom na njihovu periodičnost) omogućit će i predviđanje znatne promjene ENSO faze a time i posljedičnih dugoročnih klimatskih učinaka diljem planete. Zadnji Sunčev terminator se dogodio prijelazom iz 24. u 25. ciklus u 2020., pa onaj idući možemo očekivati negdje oko 2031.

Rad autora Leamon, McIntosh i Marsh pod naslovom Termination of Solar Cycles and Correlated Tropospheric Variability, može se pročitati na ovoj poveznici.

Reference:

1. Meehl, G. A., Arblaster, J. M., Matthes, K., Sassi, F., & van Loon, H. (2009). Amplifying the Pacific climate system response to a small 11-year solar cycle forcing. Science, 325, 1114. https://doi.org/10.1126/science.1172872
2. Leamon, R.J., McIntosh, S.W., Chapman, S.C. et al. Timing Terminators: Forecasting Sunspot Cycle 25 Onset. Sol Phys 295, 36 (2020). https://doi.org/10.1007/s11207-020-1595-3
3. Leamon, R. J., McIntosh, S. W., & Marsh, D. R. (2021). Termination of Solar Cycles and Correlated Tropospheric Variability. In Earth and Space Science (Vol. 8, Issue 4). American Geophysical Union (AGU). https://doi.org/10.1029/2020ea001223
4. Svensmark, H., & Friis-Christensen, E. (1997). Variation of cosmic ray flux and global cloud coverage–a missing link in solar-climate relationships. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 59, 1225–1232. https://doi.org/10.1016/S1364-6826(97)00001-1
5. Svensmark, J., Enghoff, M. B., Shaviv, N. J., & Svensmark, H. (2017). Increased ionization supports growth of aerosols into cloud condensation nuclei. Nature Communications, 8, 2199. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02082-2