Pokud se energie ze slunce mění během pouhých 11 let během slunečního cyklu o 0,1 procenta, mohla by taková malá změna vést k významným změnám v meteorologických vzorcích na Zemi? Ano, říkají vědci z Národního centra pro výzkum atmosféry (NCAR), kteří ve své studii použili více než stoleté pozorování počasí a tři silné počítačové modely. Našli jemná spojení mezi slunečním cyklem, stratosférou a tropickým Tichým oceánem, které pracují synchronně a vytvářejí periodické vzorce počasí, které ovlivňují většinu světa. Vědci tvrdí, že to pomůže předpovídat intenzitu určitých klimatických jevů, jako je indický monzun a tropické pacifické srážky, roky předem.
"Slunce, stratosféra a oceány jsou propojeny způsoby, které mohou ovlivnit události, jako jsou zimní srážky v Severní Americe," říká vědec NCAR Gerald Meehl, hlavní autor. "Pochopení úlohy slunečního cyklu může poskytnout další vhled, protože vědci pracují na předpovídání regionálních vzorců počasí pro příštích pár desetiletí."
Nová studie zkoumala souvislost mezi dopadem Slunce na dva zdánlivě nesouvisející oblasti. Chemikálie ve stratosféře a teploty mořského povrchu v Tichém oceánu reagují během slunečního maxima způsobem, který zesiluje vliv Slunce na některé aspekty pohybu vzduchu. To může zintenzivnit větry a srážky, změnit teploty mořské hladiny a oblačnost nad určitými tropickými a subtropickými regiony a v konečném důsledku ovlivnit globální počasí.
Tým nejprve potvrdil dřívější teorii, že mírný nárůst sluneční energie během špičkové produkce slunečních skvrn je absorbován stratosférickým ozonem. Energie zahřívá vzduch ve stratosféře nad tropy, kde je sluneční záření nejintenzivnější, a zároveň stimuluje produkci dalšího ozónu, který pohlcuje ještě více sluneční energie. Protože stratosféra se nerovnoměrně zahřívá, přičemž k nejvýraznějšímu oteplování dochází v nižších zeměpisných šířkách, stratosférické větry se mění a prostřednictvím řetězce vzájemně propojených procesů nakonec posilují tropické srážky.
Zvýšené sluneční světlo při slunečním maximu současně způsobuje mírné oteplování povrchových vod oceánů přes subtropický Pacifik, kde jsou mraky blokující Slunce obvykle vzácné. Toto malé množství dodatečného tepla vede k většímu odpařování a vytváří další vodní páru. Na druhé straně je vlhkost přenášena větrem z obchodu do normálně deštivých oblastí západního tropického Pacifiku, pohánějících silnější deště a zesilující účinky stratosférického mechanismu.
Vliv stratosféry shora dolů a vliv oceánu zdola nahoru spolupracují na posílení této smyčky a posílení obchodních větrů. Jak více slunečního svitu zasáhne suchší oblasti, tyto změny se navzájem posilují, což vede k menšímu množství mraků v subtropech, což umožňuje ještě většímu slunečnímu záření dosáhnout povrchu, a vytváří pozitivní zpětnou vazbu, která dále zvětšuje reakci na klima.
Tyto stratosférické a oceánské reakce během slunečního maxima udržují rovníkový východní Pacifik ještě chladnější a suchší než obvykle a vytvářejí podmínky podobné události v La Nina. Chlazení asi 1 - 2 stupňů Fahrenheita je však zaměřeno dále na východ než v typické La Nina, je pouze asi poloviční a je spojeno s různými vzory větru ve stratosféře.
Reakce Země na sluneční cyklus trvá rok nebo dva následující po vrcholné aktivitě slunečních skvrn. La Nina podobný vzor spouštěný solárním maximem má tendenci se vyvinout do podoby podobné El Nino, protože pomalu se pohybující proudy nahrazují chladnou vodu nad východním tropickým Pacifikem teplejší vodou. Odezva oceánu je pouze asi o polovinu silnější než u El Nino a zpožděné teplo není tak konzistentní jako La Nina-like pattern, ke kterému dochází během vrcholů slunečního cyklu.
Solární maximum může potenciálně zvýšit skutečnou událost La Nina nebo tlumit skutečnou událost El Nino. La Nina v letech 1988-89 se objevila blízko vrcholu maxima sluneční energie. Že La Nina se stala neobvykle silnou a byla spojována s významnými změnami v povětrnostních vzorcích, jako je například neobvykle mírná a suchá zima v jihozápadních Spojených státech.
Indický monzun, teploty a srážky v tichomořském moři a další regionální klimatické vzorce jsou do velké míry poháněny vzrůstajícím a klesajícím vzduchem v tropech a subtropech Země. Nová studie by proto mohla vědcům pomoci použít předpovědi slunečního cyklu k odhadu, jak by se tato cirkulace as tím související regionální klimatické vzorce mohly v příštích deseti nebo dvou letech lišit.
Tým použil tři různé počítačové modely, aby se podíval na všechny proměnné a každá přišla se stejným výsledkem, že i malá variabilita sluneční energie by mohla mít na Zemi hluboké účinky.
"S pomocí zvýšeného výpočetního výkonu a vylepšených modelů, jakož i pozorovacích objevů, objevujeme více toho, jak se mechanismy kombinují, aby spojily variabilitu slunečního záření s naším počasím a podnebím," říká Meehl.
Výzkum týmu byl publikován v časopise Věda.
