Új eredmények naptevékenység vizsgálatában

Ha általános konszenzus alakult ki a Föld globális hőmérsékletének az emberi tevékenységeknek köszönhető növekedését illetően (lásd az IPCC jelentéseit), akkor úgy tűnik, hogy ez a növekedés néhány hónapja lelassul: vajon az 1970 óta tartó pozitív hőmérsékleti trend megszakadása megfelel-e a 2008 óta megfigyelhető alacsony naptevékenységnek?

A műholdak fedélzetén elhelyezett radiométerek egy napciklus alatt ± 1,3 W/m2 ingadozást regisztrálnak, amely értéket túl alacsonynak tartják ahhoz, hogy jelentősen befolyásolja a Föld éghajlatát.

1. ábra. A Nap spektruma (fekete görbe) nagymértékben változékony (zöld görbe: a spektrális változékonyság a (max-min)/min arány). A spektrum UV és EUV részei a legváltozékonyabbak.

A közelmúltban végzett munkák jelentősen javították a TSI-vel kapcsolatos ismereteinket, főként a spektrum UV része tekintetében, amint az az 1. ábrán látható. A legfigyelemreméltóbb kérdés az ingadozásával kapcsolatos, amely a csúcsértékek közötti 2-szeres értéket is eléri, és amely jelentős hatást gyakorol a sztratoszférára.

Ez megerősítheti azt, amit Hansen 2000-ben írt: "Még ha a napfény okozta kényszer kisebb is volt, mint az antropogén kényszer, helytelen azt feltételezni, hogy a Nap szükségszerűen jelentéktelen szereplője lesz az éghajlatváltozásnak a 21. században".

A naptevékenység álciklikussága a napfizika egyik legérdekesebb rejtélye. Miért tűnik úgy, hogy a Nap rendszeresen, 11 év körül, de más meghatározott időszakok, 80 év, 211 év, 400 év, sőt 2115 év körül is verdes. Ez a "körül" a probléma lényege. Nem tudjuk, hogy a napciklusok hossza miért változik ciklusonként, a különbségek aprók, jelentősek, a Schwabbe 11 éves ciklus esetében például 2-3 éves nagyságrendűek, más ciklusok esetében nagyobbak. Ez megnehezíti az előrejelzést.

... a napciklus nem determinisztikus: a naptevékenység esetében tehát lehetetlen 3-4 évnél előbb pontosan meghatározni az aktivitási jel időpontját és intenzitási szintjét. Más szóval, az előrejelzés jó: a napfoltciklus viselkedése meglehetősen megbízható, ha a ciklus már jól beindult, körülbelül 3 évvel a minimum után. Például 2004-ben előre lehetett jelezni, hogy a következő napmaximum 2011 körül következik be.

A világűrben végzett mérések a napsugárzás 11 éves ciklusait mutatják ki, amelyekre nagyobb és rövidebb távú változások helyeződnek. E közvetett adatok és a közvetlen megfigyelések összehasonlítása azt sugallja, hogy a múltban rendellenesen alacsony naptevékenység volt tapasztalható. Ezeket az időszakokat általában "Dalton", "Maunder", "Spörer", "Wolf" és "Ort" minimumokként ismerik (amelyek 1784 és 1829 között, 1645 és 1715 között, 1420 és 1530-1535 között, 1280 és 1340 között, illetve 1010-1050 között következtek be: lásd a 2. ábrát ).

2. ábra. A különböző múltbeli napminimumok (a Forbusch-effektus miatt a C14-elemzésből invertálva) álhosszú oszcillációt mutatnak. Az extrapoláció azt mutatja, hogy a következő elhúzódó minimumok 2020 körül fognak bekövetkezni.

Ezzel szemben körülbelül 1950 óta a naptevékenység folyamatosan nőtt, olyan amplitúdóra, amelyet a huszadik század első felében soha nem ért el. A fent említett minimumok megjelenési gyakoriságának durva elemzése, valamint ez utóbbi megjegyzés arra enged következtetni, hogy egy új hosszú naptevékenységi minimumba lépünk, amely a következő, 25. ciklus környékén fog bekövetkezni.

1990-2005 között több mint 1000 napfoltos umbra spektroszkópiai változásait figyelték meg ... a napfoltok umbrájának legsötétebb részei melegebbé váltak (45 K/év) és mágneses térerősségük csökkent (77 Gauss/év), függetlenül a szokásos 11 éves napfoltciklustól.

A 3. ábra bal oldali panelje mutatja a mezőerősség most tapasztalt csökkenését az idő függvényében (1992-2009), amely a napciklustól független lineáris trendet mutat: e trend lineáris extrapolációja arra utalhat, hogy 2015 után kevés napfolt lesz látható. Ez a Maunder-minimumhoz hasonló hosszú távú napfoltcsökkenés előjele?

Sokféle éghajlati paraméter gyakran mutat olyan ciklusokat, amelyek a naptevékenységet jelző proxyknál is gyakoriak, például 11, 22, 80 és 210 év közeli ciklusok. Jól ismert, hogy az elmúlt évezredek hűvösebb éghajlatú időszakai általában egybeesnek a naptevékenység csökkent szintjével. Például a kis jégkorszak idején, amely körülbelül 1450 és 1850 között zajlott, a felszíni hőmérséklet 0,6 C és 1 C között volt hidegebb a jelenleginél.

Az utóbbi néhány évben bekövetkezett globális felmelegedés ellenére egy olyan általános viselkedés látszik, amely 2018 körül egy következő minimumhoz vezet.

3. ábra. Balra: A maximális napfoltmező erősségét ábrázoljuk az idő függvényében az 1992 és 2009 februárja közötti időszakban; 12 pontos futó átlagot mutatunk, és az adatokhoz való lineáris illesztést ábrázoljuk. Néhány méréstől eltekintve látható, hogy a lineáris trend a napminimum alatt is folytatódik. Jobbra: A Nap sugarának változása, ahogyan azt Picard és La Hire, két francia csillagász úttörő munkája óta megfigyelték XIV. Lajos uralkodása idején "Roi-Soleil" néven. Annak ellenére, hogy a hibasávok akkoriban nagyok voltak, egy általános szinuszos illeszkedés állítható be, ami egy következő minimumhoz vezet 2015-2018 körül.

4. ábra. Balra: Az elmúlt 2000 év átlaghőmérséklet-változásának 10 különböző, közzétett rekonstrukciójának összehasonlítása. Az újabb rekonstrukciókat elöl, pirosabb színekkel, a régebbi rekonstrukciókat hátul, kék színekkel ábrázoljuk. Egy szinuszos illesztés kiigazításával, amely a hőmérséklet emelkedő fázisában az emberhatás miatt simítja az adatokat - és figyelembe véve a Föld hőmérsékletének 2008 óta tartó lehetséges szünetét -, látható, hogy az alacsony hőmérséklet új korszakába léphetünk.

A napsugár-változás elemzése azt mutatja, hogy egy körülbelül 205 éves amplitúdójú moduláció látható.

Végül a bolygóközi mágneses térerősség elemzése leírja, a 13. és 23. ciklusok hasonlóságát mutatja, ami 2013 után ismét egy minimumhoz vezet, ahogyan az 5. ábrán látható.

5. ábra. A bolygóközi mágneses mező erőssége modulációt mutat, amely 2015-ben elérheti a minimumot.

A szerzők tökéletesen tisztában vannak az itt tett előrejelzések empirikus jellegével. Az azonban meglehetősen szembetűnő, hogy a négy leírt paraméter, a hőmérsékleti index, a napsugár változékonysága, az ernyő-napfoltok mágneses mezeje és a bolygóközi mágneses térerősség egy új nagy minimumhoz vezet, amely 2015 és 2018 között következhet be.

Rendkívül valószínű, hogy éppen egy új minimumba lépünk be. A naptevékenység szintje 2008-ban több hónapon keresztül nagyon alacsony maradt.

A múltbeli adatok alapján számos előrejelzés rámutat arra, hogy bár a naptevékenység maximuma a 19. század vége óta növekszik, a következő maximum csökkenésnek indul.

.... Ez a gravitációs energia az aktivitással ellentétes fázisban tágítja vagy zsugorítja a napburkot. Végül a Kitt Peak-en végzett, a hőmérsékletre érzékeny vonalak spektrális megfigyelésén alapuló mágneses mezőelemzés egy lehetséges hosszú távú negatív tendenciát mutat, amely a naptevékenység csökkenésére utal, ami az elkövetkező években az aktivitás csökkenéséhez is vezethet.

A Föld hőmérsékletének átlagtól való eltérésének hosszú időszakra vonatkozó elemzése szintén valószínűsíthetően csökkenő tendenciát mutat, az antropogén hatás figyelmen kívül hagyásával. Ez pontosan azért lehetséges, mert a vizsgálat több évszázadon át tart, ami elsimítja a közelmúlt emelkedő tendenciáját. Nem állítjuk, hogy a Föld hőmérséklete követi a napciklust. Csupán azt mondtuk, hogy az adatok szinuszos illesztése néhány év múlva egy következő hőmérsékleti minimumot eredményezne. Ez anélkül történne meg, hogy az ember tevékenysége miatt erős hatások érnék az éghajlatunkat.

Óvatosan azt állíthatjuk, hogy a következő nagy minimum 2015-2018-ra fog bekövetkezni.

https://www.cambridge.org/core/journals/proceedings-of-the-international...