Solens överraskande roll i klimatpusslet

Genom att studera solen och dess förändringar får vi en större bild av orsakerna till det som sker på jorden. Solen ligger bakom temperaturförändringar i haven som i sin tur sprider värmen eller kölden vidare genom olika transportsystem. Solens förändringar sker inte slumpartat utan i bestämda cykler. Hur de påverkar oss och vårt klimat blir därför viktigt för oss att förstå om vi vill hitta de verkliga orsakerna till varför klimatet förändras.

Dr. Javier Vinós har i sin nya bok : Climate Puzzle: The Sun's Surprising Role. tagit upp dessa frågor. Boken ger en stor mängd bevis som stöder att förändringar i värmetransporten mot polerna är ett av de viktigaste sätten på vilka planetens klimat förändras naturligt. Den visar också att förändringar i solaktiviteten påverkar denna transport, vilket gör att solen är en viktig orsak till den globala uppvärmningen. Eftersom klimatmodeller inte ger en korrekt bild av värmetransport och IPCC:s rapporter helt försummar denna process, kommer denna nya hypotes inte att avfärdas så lätt. "Jag är säker på att det med tiden kommer att leda till en bättre förståelse för hur klimatet förändras naturligt, och förhoppningsvis mindre klimathysteri ", säger Vinós.

Mer än 99,9 % av energin kommer fortfarande från solen i form av elektromagnetisk strålning. Denna energi tas till största delen emot av haven eftersom de har en sån överväldigande massa. Havets värmetransport är till stor del vinddriven

Havet är den primära källan till värmetransport mot polerna i tropikerna, med det tropiska Stilla havet som den dominerande aktören på grund av sin storlek. Den exporterar värme till Atlanten och Indiska oceanen, som är de enda som transporterar värme över ekvatorn. Utbytet mellan avrinningsområdena är dock relativt litet, vilket tyder på att globala havsvattenvägar spelar en mindre roll för värmetransporten.

Atlanten är unik genom att ha en uteslutande nordlig nettovärmetransport på grund av dess meridionala vältande cirkulation AMOC

Bild 1 AMOC - ett transportband som för ytvatten norrut i Atlanten

AMOC står för cirka 60 % av den värme som transporteras i Nordatlanten. Värmetransporten från Nordatlanten till Nordsjön och Arktis ökade kraftigt mellan 1998 och 2002, under en period av klimatförändringar i Arktis och globalt.

Det mesta av den värme som transporteras av världshaven transporteras av vatten över 10 °C , som ligger mellan 40 °N och 40 °S på djup mindre än 500 m. Denna transport beror främst på vinddriven cirkulation.

Analyser av den kritiska tropiska värmebudgeten i det övre lagret har avslöjat en anmärkningsvärd 11-årig variabilitet i samband med solcykeln som är tio gånger större än vad som kan förklaras av förändringar i solstrålningen. Dessutom visar modellstudier av AMOC att soldrivningen är dess viktigaste naturliga determinant. Dessa studier understryker solens avgörande roll i att modulera havets värmetransport genom att inducera förändringar i atmosfärens cirkulation.

Värmetransport till havs

Havet spelar en avgörande roll i jordens klimatsystem, ger termisk stabilitet och lagrar en stor del av systemets energi. Med en total massa som är 265 gånger större än atmosfären och en värmekapacitet som är 1000 gånger större lagrar havet 96 % av energin i klimatsystemet och tar emot 75 % av den energi som solen levererar till planetens yta.

Denna viktiga egenskap hos havet har möjliggjort existensen av komplext liv. Men eftersom jorden för närvarande befinner sig i en istid som började för 34 miljoner år sedan (den sena kenozoiska istiden), har havet nått ett kallt tillstånd med en medeltemperatur på cirka 4 °C , och endast det övre blandade lagret är betydligt varmare på grund av soluppvärmning och vindinducerad turbulens. Havsytetemperaturen i det öppna havet är begränsad till 30°C eftersom djup konvektion sker över 27°C , vilket ökar avdunstningen och bildar moln som effektivt kyler ytan.

Även om de övre 2,5 m av haven innehåller lika mycket värme som hela atmosfären, är dess huvudsakliga funktion i klimatförändringarna att absorbera värme när planeten värms upp och släppa ut den när den svalnar, vilket ger termisk tröghet. Därför får vi räkna med att längre värmeperioder ( och köldperioder ) på land, som styrs av havens yttemperaturer, syns med en viss fördröjning.

Havet bidrar med cirka 25 % av den globala värmetransporten mot polerna. I tropikerna är havet den viktigaste värmetransportören. Dess bidrag är ännu större på norra halvklotet, där den står för cirka 30 % av värmetransporten. Atlanten har dock ett unikt värmetransportmönster ( se bilden ovan ). Sydatlanten i sin tur har en nettovärmetransport mot ekvatorn (fig nedan).

Fig 1. Värmetransport till havs. Genomsnittlig meridional havsvärmetransport (i petawatt) för världshaven (fast svart), Atlanten (streckad röd) och Indo-Stilla havet (prickad blå).

Den globala värmetransporten till havs domineras av värmeexport från tropiska Stilla havet, som har den största tropiska ytan och tar emot mest solenergi. Det är dock slående hur mycket det tropiska Stilla havet dominerar värmeexporten till andra hav och exporterar fyra gånger mer värme än vad som importeras till Atlanten och Norra ishavet. Atlanten och Indiska oceanen transporterar värme norrut respektive söderut över ekvatorn, men Stilla havet ger denna värme genom Drakesundet och det indonesiska genomflödet. Även om det finns ett visst utbyte mellan bassängerna är det relativt litet, vilket tyder på att globala havsvattenvägar spelar en mindre roll i jordens värmebudget. Golfströmmen, som är en del av AMOC, drivs i huvudsak av vindar och är en ström som går längs ytan.

Värmetransport från polerna till Arktis

Atlanten har värmetransport norrut på båda halvkloten och över ekvatorn på grund av AMOC. Denna cirkulation är en del av den termohalina cirkulationen, som innebär det nordliga flödet av varmare, lättare vatten i de övre lagren av Atlanten och det sydliga flödet av kallare, tätare vatten på djupet.

Bild 2 Termohalin cirkulation eller termohalina transportbandet är den vattencirkulation som förekommer i djuphaven. Den är betydligt långsammare än strömmarna vid havsytan.

Små skillnader i densitet gör att det kalla och saltrika vattnet kring polerna sjunker till ett djup där skillnaden i densitet balanserats. På motsvarande stiger vatten med låg densitet i varma områden och en utväxling sker globalt.

De strömmar som denna utväxling resulterar i är begränsade till ett fåtal meter per dygn men har mycket stor betydelse för klimatet på jorden på längre sikt.

Det unika med atlantisk värmetransport belyses i fig 1 och är relaterat till asymmetrin i den latitudinella temperaturgradienten mellan de två halvkloten. Varje år får södra halvklotet mer solenergi än norra halvklotet. Detta beror på jordens nuvarande axiella precession ( vridning ), vilket gör att södra halvklotet orienteras mot solen när jorden är närmare den. Albedo ( reflexionen ) korrigerar inte för denna skillnad på grund av dess interhemisfäriska symmetri . Trots ett större årligt inflöde av solenergi är södra halvklotet cirka 2 °C kallare än norra halvklotet, och jorden bibehåller en brantare temperaturgradient mot det kallare Antarktis än mot det varmare Arktis. Transportteorin säger att mer värme bör strömma mot den kallare polen eftersom temperaturskillnader driver transporten.

Atlanten transporterar mer värme från södra till norra halvklotet än tvärtom. Det här kan vara en drivande mekanism för klimatförändringar.

Den exceptionella karaktären hos Atlantens värmetransport har viktiga konsekvenser för klimatet i de omgivande regionerna i Nordatlanten, Arktis och det globala klimatet. Havsytetemperaturen i Nordatlanten uppvisar en svängning som korrelerar med den globala temperaturen . Analyser av det atlantiska värmeflödet över tid visar ett tydligt samband mellan oceanisk värmetransport och nordatlantiska yttemperaturer. Dessa bevis stöder uppfattningen att svängningen i nordatlantiska havsytans temperatur är ett resultat av förändringar i meridional värmetransport. Förvånansvärt nog, trots dessa bevis, beaktas havssvängningar sällan när det gäller värmetransport.

Figur 2. Atlantens värmetransport och yttemperaturen i Nordatlanten. a) Atlantisk integrerad meridional värmetransport över tid i petawatt från omanalys. b) Temperaturmätning vid havsytan i Nordatlanten för samma period.

Transporten av Atlantvatten till Arktis sker genom de nordiska haven, och volymen och temperaturen på det transporterade vattnet påverkar starkt klimatet i norra Europa och Arktis. En nyligen genomförd studie av värmetransport i Norden och Norra ishavet fann en plötslig ökning av transporterna. Från genomsnittet 1993-98 till genomsnittet 2002-2016 ökade värmetransporten i havet i denna viktiga klimatregion 25 terawatt (9 %) mellan 1998 och 2002 (fig. nedan).

Innan detta skedde läste man titt som tätt katastrofnotiser i media om att Arktis håller på att smälta bort!!! Efter denna NATURLIGA korrektion har det varit tyst. Ingen skriver nu om ett läge där isarna växer igen.

Figur 3. Arktis skifte i sjöfarten. Havsvärmetransporten till Arktis och Nordsjön under 1993-2017 visar en abrupt förändring under det arktiska skiftet.

Jag kallar den period av snabba klimatförändringar i Arktis som sammanföll med förändringen av oceantransporterna för det "arktiska skiftet", säger Vinós. "Som vi ser ökade också den atmosfäriska värmetransporten till Arktis under det arktiska skiftet, vilket inte visar den kompensation mellan atmosfärisk och oceanisk värmetransport som modellerna förutspådde ".

Det påskyndade klimatförändringarna i Arktis, ett tydligt exempel på hur förändringar i transporter leder till djupgående klimatförändringar som felaktigt tillskrivs antropogen drivning.

Skiftet i Arktis var bara en av de mest iögonfallande delarna av den mest betydelsefulla globala klimatförändringen på 40 år.

Hur inverkar molnen Variationer i molntäckningen är mycket viktiga, menar Vinós. Han säger vidare att " faktum är att moln lyckas med att göra albedot ( reflexionen ) på båda halvkloten ungefär lika, vilket är extraordinärt eftersom de är så olika när det gäller kontinentalt land och is/snötäckt yta. "

Båda halvkloten reflekterar samma 29 % av solenergin, när de inte borde vara så, tack vare molnvariationer. De verkar till och med kompensera för förändringen i albedo på grund av den arktiska havsisförlusten under de senaste decennierna. Uppenbarligen kan modeller inte göra det och de återger inte förändringarna korrekt i albedo. Detta är en allvarlig brist eftersom albedo är avgörande för planetens energier.

Sammanfattning Trots all data och information vi i dag har tillgång till är vår kunskap om den vertikala strukturen för havsvärmetransport dålig. Denna fråga är grundläggande för debatten om huruvida blandning av vattennivåer, djuphavsbildning på höga latituder eller vindar styr havets värmetransport. Denna debatt har lett till obefogad oro för att cirkulationen i Atlanten skulle kunna störas och orsaka betydande avkylning i Europa.

Det är tydligt att vindar spelar en avgörande roll för värmetransport till havs och att mängden värme som transporteras av haven är linjärt proportionell mot storleken på vindstressen.

Molntäckningsvariabilitet kan vara lika viktig som solinstrålningsvariabilitet när det gäller att driva havsströmcirkulation via vinddriven luftmasscirkulation.

Det har länge pågått en vetenskaplig debatt om huruvida det finns en viktig effekt av solens aktivitet på klimatet. Mätningar av solfläckar visar att det genomsnittliga antalet solfläckar ökade med 24 % från perioden 1700–1843 till perioden 1844–1996. Mera om detta i ett kommande inlägg här på bloggen. Solvariabilitet är helt klart inblandat i MT ( Maritime-Tropical är en typ av luftmassa som finns över en vattenmassa som ligger i ett tropiskt klimat ). Eftersom tropiska klimat är varma är MT-luften varm och fuktig. Den effekt som solens förändringar har på MT och den effekt som MT har på planetens energiobalans avgör kontroversen om solaktivitetens effekt på klimatet.

Källa : Solving the Climate Puzzle: The Sun’s Surprising Role • Watts Up With That?