Če bi se energija sonca med 11-letnim sončnim ciklom gibala le za 0,1 odstotka, ali bi lahko tako majhna sprememba povzročila velike spremembe vremenskih vzorcev na Zemlji? Da, pravijo raziskovalci Nacionalnega centra za atmosferske raziskave (NCAR), ki so v svoji raziskavi uporabili več kot stoletje vremenskih opazovanj in tri močne računalniške modele. Odkrili so subtilne povezave med sončnim ciklom, stratosfero in tropskim Tihim oceanom, ki sinhronizirajo ustvarjanje občasnih vremenskih vzorcev, ki vplivajo na velik del sveta. Znanstveniki pravijo, da bo to pomagalo pri napovedovanju intenzivnosti nekaterih podnebnih pojavov, na primer indijskega monsuna in tropskih pacifiških padavin, vnaprej.
"Sonce, stratosfera in oceani so povezani na načine, ki lahko vplivajo na dogodke, kot so zimske padavine v Severni Ameriki," pravi znanstvenik NCAR Gerald Meehl, glavni avtor. "Razumevanje vloge sončnega cikla lahko daje dodaten vpogled, ko znanstveniki delajo pri napovedovanju regionalnih vremenskih vzorcev v naslednjih nekaj desetletjih."
Nova študija je preučila povezavo med vplivom Sonca na dva na videz nepovezana območja. Kemikalije v stratosferi in temperature morske površine v Tihem oceanu se med sončnim maksimumom odzivajo na način, ki povečuje vpliv Sonca na nekatere vidike gibanja zraka. To lahko okrepi vetrove in padavine, spremeni temperaturo morske gladine in oblačnost v določenih tropskih in subtropskih regijah ter na koncu vpliva na globalno vreme.
Ekipa je najprej potrdila prejšnjo teorijo, da rahlo povečanje sončne energije med največjo proizvodnjo sončnih žarkov absorbira stratosferski ozon. Energija ogreva zrak v stratosferi nad tropi, kjer je sončna svetloba najintenzivnejša, hkrati pa spodbudi proizvodnjo dodatnega ozona tam, ki absorbira še več sončne energije. Ker se stratosfera segreva neenakomerno, pri čemer je najbolj izrazito segrevanje, ki se pojavi na nižjih širinah, se stratosferski vetrovi spreminjajo in skozi verigo medsebojno povezanih procesov krepijo tropske padavine.
Hkrati povečana sončna svetloba pri sončnem maksimumu povzroči rahlo segrevanje oceanskih površinskih voda po subtropskem Tihem oceanu, kjer so oblaki, ki preprečujejo sonce, običajno redki. Majhna količina dodatne toplote vodi do večjega izhlapevanja, kar povzroči dodatno vodno paro. Vlaga se s trgovskimi vetrovi prenaša v običajno deževna območja zahodnega tropskega Tihega oceana, ki spodbujajo močnejše deževje in krepijo učinke stratosferskega mehanizma.
Vpliv stratosfere in vpliv oceana od spodaj navzgor delujeta skupaj, da bi okrepili to zanko in okrepili trgovinski veter. Ko več sonca posega po bolj suhih območjih, se te spremembe med seboj krepijo, kar vodi v manj oblakov v subtropikih, kar omogoča še več sončne svetlobe, da doseže površino in ustvari zanko pozitivnih povratnih informacij, ki še povečajo podnebni odziv.
Ti odzivi stratosfere in oceana med sončnim maksimumom ohranjajo ekvatorialni vzhodni Tihi ocean še bolj hladno in suho kot običajno, kar ustvarja pogoje, podobne dogodku v La Nini. Vendar je ohlajanje približno 1-2 stopinje Fahrenheita usmerjeno dlje proti vzhodu kot v običajni La Nini, le približno polovico je močno in je povezano z različnimi vzorci vetra v stratosferi.
Zemljin odziv na sončni cikel se nadaljuje še leto ali dve po največji aktivnosti sončne pege. Vzorec, podoben La Nini, ki ga sproži sončni maksimum, se ponavadi spremeni v vzorec, podoben El Ninu, saj počasi tokovi hladne vode nad vzhodnim tropskim Tihim oceanom nadomestijo s toplejšo vodo. Odziv na ocean je le približno pol močnejši kot pri El Ninu in zaostala toplina ni tako konsistentna kot vzorec La Nina, ki se pojavlja med vrhovi sončnega cikla.
Sončni maksimum lahko potencialno poveča resničen dogodek La Nina ali ublaži pravi El Nino dogodek. La Nina v letih 1988–89 se je zgodila blizu vrhunca sončnega maksimuma. Da je La Nina postala nenavadno močna in je bila povezana s pomembnimi spremembami vremenskih vzorcev, kot je nenavadno blaga in suha zima na jugozahodu ZDA.
Indijske monsune, pacifiške morske gladine in padavine ter drugi regionalni podnebni vzorci v veliki meri vplivajo naraščajoči in potopljeni zrak v zemeljskih tropih in subtropikih. Nova študija bi zato lahko pomagala znanstvenikom, da uporabijo napovedi sončnega cikla, da ocenijo, kako se lahko ta kroženje in regionalni podnebni vzorci v naslednjih desetletjih ali dveh razlikujejo.
Skupina je s pomočjo treh različnih računalniških modelov pregledala vse spremenljivke, pri čemer je vsaka ustvarila enak rezultat, da lahko celo majhna spremenljivka sončne energije močno vpliva na Zemljo.
"S pomočjo povečane računalniške moči in izboljšanih modelov ter z opazovalnimi odkritji razkrivamo več, kako se mehanizmi kombinirajo, da sončno spremenljivost povežejo z našim vremenom in podnebjem," pravi Meehl.
Raziskave skupine so bile objavljene v Journal Znanost.
