Ako se sunčeva energija razlikuje za samo 0,1 posto tijekom 11-godišnjeg solarnog ciklusa, mogu li takve male varijacije potaknuti velike promjene vremenskih uzoraka na Zemlji? Da, kažu istraživači iz Nacionalnog centra za atmosferska istraživanja (NCAR) koji su u svojoj studiji koristili više od jednog stoljeća opažanja vremenskih prilika i tri moćna računalna modela. Otkrili su suptilne veze između sunčevog ciklusa, stratosfere i tropskog Tihog oceana koji djeluju sinkronizirano na stvaranje periodičnih vremenskih obrazaca koji utječu na velik dio svijeta. Znanstvenici kažu da će ovo pomoći u predviđanju intenziteta određenih klimatskih pojava, poput indijskog monsuna i tropskih pacifičkih oborina, godinama unaprijed.
"Sunce, stratosfera i oceani povezani su na načine koji mogu utjecati na događaje poput zimskih kišnih padavina u Sjevernoj Americi," kaže znanstvenik NCAR-a Gerald Meehl, vodeći autor. "Razumijevanje uloge solarnog ciklusa može pružiti dodatni uvid dok znanstvenici rade na predviđanju regionalnih vremenskih obrazaca za sljedećih nekoliko desetljeća."
Nova studija bavila se vezom Sunčevog utjecaja na dvije naizgled nepovezane regije. Kemikalije stratosfere i temperature morske površine u Tihom oceanu reagiraju tijekom solarnog maksimuma na način koji pojačava utjecaj Sunca na neke aspekte kretanja zraka. To može pojačati vjetrove i oborine, promijeniti temperaturu morske površine i oblačni pokrov nad određenim tropskim i suptropskim regijama i na kraju utjecati na globalno vrijeme.
Tim je prvi potvrdio raniju teoriju da lagani porast sunčeve energije tijekom vršne proizvodnje sunčevih pjega apsorbira stratosferski ozon. Energija zagrijava zrak u stratosferi nad tropima, gdje je sunčeva svjetlost najintenzivnija, a također potiče proizvodnju dodatnog ozona tamo koji apsorbira još više sunčeve energije. Budući da se stratosfera zagrijava neravnomjerno, s najizraženijim zatopljenjem koje se događa na nižim širinama, stratosferski vjetrovi se mijenjaju i kroz lanac međusobno povezanih procesa završavaju jačanje tropskih padavina.
Istodobno, pojačano sunčevo svjetlo pri maksimalnom suncu uzrokuje blago zagrijavanje površinskih voda oceana preko suptropskog Tihog oceana, gdje oblaci koji blokiraju sunce normalno su rijetki. Mala količina dodatne topline dovodi do većeg isparavanja, stvarajući dodatnu vodenu paru. Zauzvrat, vlaga prenosi vjetrove u normalno kišna područja zapadnog tropskog Tihog okeana, podstičući veće kiše i pojačavajući efekte stratosferskog mehanizma.
Utjecaj stratosfere i utjecaj oceana odozdo prema gore djeluju zajedno na jačanju ove petlje i jačanju trgovinskih vjetrova. Kako sve više sunca udara u sušavija područja, ove promjene jačaju jedna drugu, dovodeći do manje oblaka u suptropima, omogućujući još više sunčeve svjetlosti da prodre na površinu i stvori petlju pozitivne povratne informacije koja dodatno pojačava klimatski odgovor.
Ti stratosferski i oceanski odgovori tijekom solarnog maksimuma održavaju ekvatorijalni istočni Pacifik još svježim i suhim nego inače, stvarajući uvjete slične događaju iz La Nina. Međutim, hlađenje od oko 1-2 stupnja Fahrenheita usmjereno je dalje prema istoku nego u tipičnoj La Nini, tek je upola jače i povezano je s različitim obrascima vjetra u stratosferi.
Zemljin odgovor na solarni ciklus traje godinu ili dvije nakon vršne aktivnosti sunčevih pjega. Uzorak nalik La Nini potaknut solarnim maksimumom ima tendenciju razvijanja u obrazac sličan El Ninuu, jer usporene struje zamijene hladnu vodu preko istočnog tropskog Tihog oceana toplijom vodom. Okeanski odgovor je otprilike upola jači kao kod El Ninoa, a zaostala toplina nije tako konzistentna kao uzorak nalik La Nini koji se javlja tijekom vrhova solarnog ciklusa.
Solarni maksimum potencijalno bi mogao poboljšati istinski događaj La Nina ili prigušiti istinski El Nino događaj. La Nina 1988-89 dogodila se blizu vrhunca solarnog maksimuma. Da je La Nina postala neobično jaka i bila je povezana sa značajnim promjenama vremenskih obrazaca, poput neobično blage i suhe zime na jugozapadu Sjedinjenih Država.
Indijske monsune, pacifičke temperature mora i oborine te ostali regionalni klimatski obrasci u velikoj mjeri utječu na porast i potonuće zraka u Zemljinim tropima i suptropima. Stoga bi nova studija mogla pomoći znanstvenicima da koriste predviđanja ciklusa sunčevog ciklusa kako bi procijenili kako će ta cirkulacija i regionalni klimatski obrasci povezani s njom moći varirati u sljedećem desetljeću ili dva.
Tim je upotrijebio tri različita računalna modela da bi pregledali sve varijable, a svaka je postigla isti rezultat, da čak i mala varijabilnost sunčeve energije može imati duboke učinke na Zemlju.
"Uz pomoć povećane računalne snage i poboljšanih modela, kao i opažajnih otkrića, otkrivamo više načina na koji se mehanizmi kombiniraju kako bi povezali solarnu varijabilnost s našim vremenom i klimom", kaže Meehl.
Istraživanje tima objavljeno je u Žurnalu Znanost.
