Lesbók Morgunblaðsins - 20.06.1998, Blaðsíða 11

Lesbók Morgunblaðsins - 20.06.1998, Blaðsíða 11
- 5 AAH Rl F ta síðan Island byggðist Litla ísöldin J___L J, EEEEO LITLA ÍSÖLDIN 1300-1700. Mikil harðindi voru víða um heim meðan á „litlu is- öldinni" stóð. Frosthörkur voru það miklar að Thames í Englandi var ísi lögö á vetrum, nokk- uð sem óþekkt er í dag. Áhrif á líf Islendinga og gróðurfar hér á landi hafa vafalaust verið mikil. Myndin er eftir hollenska málarann Hendrick Avercamp (1585-1663), og sýnir hún vetrar- hörkur þegar svokallað Maunder minimum í virkni sólar hafði áhrif á veðurfar jarðar. 1500 1900AR MESEBM HITAFAR frá dögum Ingólfs Arnar- sonar. Hlýindin á fyrstu árum íslandsbyggðar hafa varla stafað af koltvísýringsmengun. Erum við fyrst nú að komast út úr litlu ísöldinni? BJjuiIEEB SÓLSVEIFLAN. Þessi mynd sýnir okkar ótvírætt að sólin tekur miklum breytingum frá ári til árs. Fyrsta myndin (í efstu röð) er tekin í september 1991 og sú síðasta í september 1994. Virkni sólar er þá að falla eins og sjá má á græna ferlinum sem sýnir fimm sólsveiflutíma- bil. (Rauðu deplarnir lengst til hægri á ferlinum sýna hvenær hver mynd var tekin.) Við tökum eftir því að hámark sólblettatölunnar er misjafnt; toppurinn 1958 hefur verið hár, en næsti topp- ur 1969 lágur. Ef grannt er skoðað má sjá að lengd sólblettasveifiunnar er breytileg. Almennt má segja: Mikil virkni = margir sólblettir f hámarki = stutt sólblettasveifla. er jú eini hitagjafinn. Það rifjaðist upp að á meðan litlu ísöldinni stóð var virkni sólar í lág- marki miðað við frásagnir af norðurljósum, talningu sólbletta sem sáust fyrst 1610-1612, (reyndar eru til stöku eldri frásagnir af sól- blettum), og mælingum á samsætunum (isotop- um) kolefni-14 í árhringjum trjáa, og beryllium- 10 og súrefni-18 í ís (borkjörnum). Meðan á litlu ísöldinni stóð virðist sem sólin hafi verið óvenju óvirk á tveim tímabilum. Nefhast þau Spörer lágmark 1400-1510 og Maunder lágmark 1645-1715. Nú vill svo til að sólblettir hafa verið skráðir reglulega síðan 1755 svo auðvelt er að bera þá saman við virkni sólar. Síðan 1755 hafa 22 sól- blettatímabil verið skráð, og erum við nú að byrja tímabil númer 23 sem verður í hámarki um aldamótin. Hvert tímabil varir að meðaltali 11 ár. Því hærri sem sólblettatalan „sunspot index" er, þeim mun meiri er virkni sólar. Með því að bera saman meðalárshita lofthjúps jarð- ar og sólblettatöluna sést ótrúlega miMl fylgni. Sólblettatalan er þó frekar ónákvæmur mæli- kvaði því stórir sólblettir vega þyngra en litlir, svo þetta er að nokkru leyti mat. Til eru aðrar aðferðir við að meta virkni sólar, svo sem lengd sólsveiflunnar sem að meðaltali er 11 ár. Þetta er auðveldara að mæla. Á myndinni með hitaferlinum (mynd 4) sem við vorum að skoða er virkni sólar einnig sýnd með svörtum ferli. Á lóðrétta ásnum er mæli- kvarði á virkni sólar segultímabilið (solar magnetic cycle) sem nær yfir tvö sólblettatíma- bil. Virkni sólar er því meiri sem þetta tímabil er styttra. Er fylgnin sem sést milli breytinga í sólu og hitafars tilviljun ein? Árið 1991 birtist grein í hinu virta tímariti Science eftir tvo danska vísindamenn hjá dönsku veðurstofunni, Danmarks Meteorolog- " iske Institut - Sol-Jord Fysik sektion. Þetta voru þeir félagarnir Eigil Friis-Christensen og Knut Lassen. Þeim hugkvæmdist að bera sam- an lengd hvers sólblettatímabils og meðalárs- hita lofthjúps jarðar. Þó svo að meðal lengd hvers sólblettatímabils sé 11 ár, þá er tíminn breytilegur frá u.þ.b. 8 árum upp í 15 ár. Mikilli virkni sólar fylgja miklir sólblettir og stutt sól- blettatímabil. Nú kom nokkuð mjög merkilegt í ljós. Ferlarnir fyrir hitastig og lengd hvers sól- blettatímabils frá 1850 til 1990 litu nánast alveg eins út. Jafnvel má greina samsvörun í smáat- riðum. Það ætti nú að vera ljóst að sveiflur í veður- fari sem stafa af eðlilegum sveiflum í virkni sól- ar eru mjög miklar, það miklar að þær geta hæglega villt okkur sýn. Einhver hækkun hita- stigs vegna C02 er líklega staðreynd, en áhrif- in hugsanlega minni en almennt er álitið. Menn eru þó alls ekki á einu máli, og sitt sýnist hverj- um. í leit okkar að samspili koltvísýrings í and- rúmsloftinu og hitafars megum við ekki líta fram hjá áhrifum sem haft geta veruleg áhrif á heildarmyndina. Hvernig er virkni sólar metin? Virkni sólar er hægt að meta langt aftur í tíma með því að mæla hlutfallslegt magn kolefnis-14 samsætunnar í árhringjum trjáa. Sólvindurinn er rafagnagas sem streymir frá yfirborði sólar. Þegar virkni sólar er í hámarki er sólvindurinn einnig meiri en venjulega. Þeg- ar sólvindurinn er sterkur skýlir hann betur jörðinni fyrir geimgeislum. Það eru geimgeisl- arnir sem eru valdir að kolefnis-14 samsætun- um, þannig að mikil virkni sólar hefur í för með sér tiltölulega lágt hlutfall kolefnis-14. Á sama hátt má nota beryllium-10 og súrefni-18 sam- sæturnar sem finna má í ískjömum sem fengn- ir hafa verið með því að bora í jökla og á Suður- skautslandinu. I dag er virkni sólar beinlínis mæld með hjálp gervihnatta. Hitastig jarðar fyrr á öldum er hægt að meta á ýmsan hátt. Fyrstu hitamælingar (ónákvæm- ar) eru frá um 1700, en fyrir þann tíma verður að styðjast við t.d. annála, vöxt trjáa metinn út frá árhringjum, framgang og hop jökla og rannsóknir á samsætum (isotopum). Hvaða áhrif hefur breytileg virkni sólar ó veðurfar? Áhrif sólar á veðurfar eru talin vera a.m.k. af þrennum toga: Breytileg heildarútgeislun, breytilegur sóMndur og breytileg útfjólublá út- geislun. Auk þess eru áhrif sem kennd eru við Milutin Milankovitch (möndulhalli, möndul- velta, braut jarðar), og talin eru vera orsaka- valdur ísalda sem koma með tugþúsunda ára millibili. Við munum einbeita okkur að útgeisl- un sólar og sóMndinum. Breytileg birta (heildarútgeislun) sólar hefur beinlínis verið mæld. Sólstuðullinn er það Ijós- afl á hverja flatareiningu sem snýr hornrétt á geislana utan við gufuhvolf jarðar. Hann er um 1370 wött á fermetra (W/m2). Þessi útgeislun hefur reynst breytast um því sem næst 0,1% yf- ir sólsveifluna síðustu tvo áratugi, en rök hafa verið færð fyrir því að breyting í útgeislun sól- ar hafi verið mun meiri (0,3%-0,5%) frá því „litlu ísöldinni" lauk (Hoyt & Schatten, Bali- unas). Margir þekktir vísindamenn teba þessi áhrif á hitafar nægileg til að skýra a.m.k. helm- ing hitafarsbreytinga (Baliunas, Soon, Hoyt...). Breytilegur sólvindur hefur áhrif á skýjafar. í tímaritinu The Economist 11. apríl 1998 bls 81 er grein um nýjar kenningar um áhrif sólvinds- ins á skýjafar, og þar með hitafar. Enn eru frændur okkar Danir hjá dönsku veðurstofunni í fremstu víglínu. Kenningin er þessi SóMndurinn er rafagnagas sem streymir frá yfirborði sólar. Þegar virkni sólar er í hámarki er sóMndurinn (mynd 6) einnig meiri en venju- lega. Þegar sóMndurinn er sterkur skýlir hann betur jörðinni fyrir geimgeislum. Sem sagt: Þegar virkni sólar er mikil, þá eru geimgeislar veikir. (Þetta er sama fyrirbæri og gerir það að verkum að samsæturnar (isótópar) kolefni-14 í árhringjum trjáa eru hlutfallslega meiri þegar sólin er í lægð; - aðferðin til að meta virkni sól- ar langt aftur í tíma). Hér koma þeir félagar Henrik Svensmark og Eigil Friis-Christensen við sögu. Henrik kom til hugar að geimgeislar gætu átt þátt í breytilegu hitastigi jarðar - með hjálp sólar. Ásamt Agli skoðaði hann gervi- hnattamyndir af skýjafari frá árinu 1979. í ljós kom (mynd 7) að þegar geimgeislar eru veik- astir þekur skýjahulan 65% af yfirborði jarðar, en 68% þegar geimgeislar eru hvað sterkastir. Hvernig stendur á þessu? Ein kenningin gengur út á að vatnsgufan þéttist á rykögnum (aerosols). Geimgeislar jónisera gas í háloftun- um. Jónirnar flytja hleðslu yfir á vatnsdropa sem draga að sér rykagnir. Rykagnirnar virka þá sem eins konar sæði sem flýtir fyrir þétt- ingu rakans. Fleiri kenningar eru til um þetta mál og er fjallað um þær í greininni. Breytileg skýjahula þýðir auðvitað breytilegt endurkast, þannig að mismikill sólarylur nær að sldna á jörðina. í stuttu máli: „Mikil virkni sólar - mik- ill sóMndur - minni geimgeislar - minna um ský . - minna endurkast - hærra hitastig". Það er ekki aðeins í tímaritinu The Economist sem fjallað hefur verið um þessa at- hyglisverðu kenningu. Um hana hefur verið skrifað í fjölmörg erlend blöð og tímarit undan- farið. Bókin „The Manic Sun" eftir Niegel Calder er helguð þessari nýju athyglisverðu kenningu. Breytileg útgeislun á útfjólubláu ljósi. Sé sólin mynduð í útfjólubláu ljósi (mynd 5) kem- ur fram ótrúlegur munur milli þess sem sól er í lægð og þegar hún er í hámarki. Þessi mun- ur er hlutfallslega mun meiri en í heildarút- geislun. Það eru útfjólubláir geislar sólar sem mynda ózon í háloftunum, þannig að magn þess breytist með sólblettasveiflunni. Mælst hafa töluverðar breytingar í háloftunum á vindum og hitastigi í takt við sólblettasveifl- una, sem raktar eru til breytinga í útgeislun sólar á útfjólubláu ljósi. Það þarf ekki að koma á óvart að smávægi- legar breytingar í virkni sólar geti haft áhrif á veðurfar. Sólin er okkar eini varmagjafi og nær hún að hita jörðina um mæstum því 300 gráður frá alkuli. Breyting í virkni sem nemur aðeins 0,1% ætti því að hafa mælanleg áhrif á veðurfar, hvað þá ef breytingin er 0,3-0,5%. Þó væntanlega aðeins ef breytingin nær yfir nokkra áratugi vegna dempunaráhrifa hafs- ins. NASA ntselir ulan úr geimnum Bandaríska geimferðastofnunin NASA hefur mælt hitastig lofthjúps jarðar utan úr geimnum 8.1. 19 ár (frá 1979) og ekki getað mælt neina varanlega hitastigshækkun, heldur aðeins sveiflur upp og niður. Samkvæmt mælingunum hefur ekki hlýnað í 0-8 km hæð á þessu tímabili, öfugt við það sem mælingar hefðbundinna veð- urathugunarstöðva „við yfirborð" hafa sýnt. Ef eitthvað er, þá hefur kólnað örlítið! Mælingar hafa verið bornar saman við mælingar gerðar með veðurahugunarbelgjum og er samsvörun mjög góð. Mælingar eru gerðar með búnaði sem nefnist Microwave Sounding Unit (MSU). Með þessari tækni er hitastig lofthjúpsins mælt yfir alla jörðina; jafnt í byggðu bóli sem eyðimörkum, heimskautum, fjallendi og á hafi úti. Á hverjum sólarhring eru gerðar 30.000 mælingar. Þetta er með „heitari" málum í loftlagsfræðum, því reynist þetta rétt þarf að endurskoða allar kenningar um hitun vegna áhrifa frá koltvísýr- ingi. Þar sem þetta er ný mæliaðferð hefur hún sætt nokkurri tortryggni, en traust vísinda- manna á tækninni fer vaxandi, og telja margir hana gefa réttari mynd af hitabreytingum loft- hjúpsins en hefðbundnar mælingar. Lausn gálunnar í sjónmáli? Eins og fram hefur komið í dæmunum hér að ofan, þá er málið ekki einfalt og langt frá því að menn skilji það til hlítar. Erlendis er unnið hörðum höndum við að rannsaka samspil þeirra þátta sem hafa áhrif á breytingar í hitastigi lofthjúps jarðar. Vel er fylgst með sólinni af jörðu niðri og frá gervihnöttum. Sólstjörnur sem líkjast okkar sól eru í rannsókn (Baliunas) og gefa þær til kyrma áþekkar sveiflur og hér hefur verið fjallað um. Margt bendir til að lausnin á gátunni sé í sjónmáli, og þess vegna er ekki rétt að flana að neinu. Ekki er ólíklegt að margir samspilandi þættir valdi langtíma breytingunum í veðurfari, bæði aukning koltví- sýrings og breytingar í virkni sólar. Vandamál- ið er að greina í þættina í sundur: Að hve miklu leyti er hitastigsbreytingin af náttúrunnar völdum og að hve miklu leyti af mannavöldum? Margir vísindamenn hallast nú að því að um helmingur hitastigshækkunarinnar sé af völd- um breytinga í útgeislun sólar og um helming- ur af mannavöldum. Nokkrir þekktir vísinda- menn telja að áhrif sólar geti þó verið mun meiri, og skýri að mestu þær veðurfarsbreyt- ingar sem mælst hafa á undanförnum öldum og áratugum. Vandamálið við lausn gátunnar liggur með-^ f LESBÓK MORGUNBLAÐSINS ~ MENNING/LISTIR 20. JÚNf 1998 11

x

Lesbók Morgunblaðsins

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Lesbók Morgunblaðsins
https://timarit.is/publication/288

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.