Ако енергията от слънцето варира само с 0,1 процента по време на 11-годишния слънчев цикъл, може ли такава малка промяна да доведе до големи промени в метеорологичните модели на Земята? Да, казват изследователи от Националния център за атмосферни изследвания (NCAR), които използваха повече от век наблюдения на времето и три мощни компютърни модела в своето проучване. Те откриха фини връзки между слънчевия цикъл, стратосферата и тропическия Тихи океан, които работят в синхрон, за да генерират периодични метеорологични модели, които засягат голяма част от земното кълбо. Според учените това ще помогне за прогнозиране на интензивността на определени климатични явления, като например индийския мусон и тропическите тихоокеански валежи, години напред.
„Слънцето, стратосферата и океаните са свързани по начини, които могат да повлияят на събития като зимни валежи в Северна Америка“, казва научният учен от NCAR Джералд Мел, водещ автор. „Разбирането на ролята на слънчевия цикъл може да даде допълнителна представа, тъй като учените работят за прогнозиране на регионалните метеорологични модели за следващите няколко десетилетия.“
Новото проучване разглежда връзката между въздействието на Слънцето върху два привидно несвързани региона. Химикалите в температурата на стратосферата и морската повърхност в Тихия океан реагират по време на слънчевия максимум по начин, който усилва влиянието на Слънцето върху някои аспекти на движението на въздуха. Това може да засили ветровете и валежите, да промени температурата на морската повърхност и облачната покривка над определени тропически и субтропични региони и в крайна сметка да повлияе на глобалното време.
Екипът първо потвърди по-ранна теория, че лекото увеличение на слънчевата енергия по време на пиковото производство на слънчеви петна се абсорбира от стратосферния озон. Енергията затопля въздуха в стратосферата над тропиците, където слънчевата светлина е най-интензивна, като същевременно стимулира производството на допълнителен озон там, който абсорбира още повече слънчева енергия. Тъй като стратосферата се затопля неравномерно, като най-изразеното затопляне настъпва на по-ниските ширини, стратосферните ветрове се променят и чрез верига от взаимосвързани процеси завършват с усилване на тропическите валежи.
В същото време засилената слънчева светлина при слънчевия максимум причинява леко затопляне на океанските повърхностни води в субтропичния Тихи океан, където облаците, блокиращи слънцето, обикновено са оскъдни. Това малко количество допълнителна топлина води до повече изпарение, което води до допълнителна водна пара. От своя страна влагата се пренася от търговските ветрове към нормално дъждовни райони на западния тропически Тихи океан, като подхранва по-силни дъждове и засилва ефектите на стратосферния механизъм.
Влиянието на стратосферата отгоре-надолу и влиянието на океана отдолу-нагоре работят заедно за засилване на този цикъл и засилване на търговските ветрове. Тъй като повече слънчева светлина удря по-сухите зони, тези промени се засилват взаимно, което води до по-малко облаци в субтропиците, което позволява още повече слънчева светлина да достигне до повърхността и създава положителна обратна връзка, която допълнително увеличава климатичната реакция.
Тези стратосферни и океански реакции по време на слънчевия максимум поддържат екваториалния източен Тихи океан още по-хладен и по-сух от обикновено, създавайки условия, подобни на събитието от Ла Нина. Охлаждането от около 1-2 градуса по Фаренхайт обаче е фокусирано по-далеч на изток, отколкото в типичната за Ла Нина, е само около половината по-силно и е свързано с различни модели на вятъра в стратосферата.
Реакцията на Земята към слънчевия цикъл продължава година или две след пиковата активност на слънчевите петна. Моделът, подобен на Ла Нина, задействан от слънчевия максимум, има тенденция да се развива в модел, подобен на Ел Ниньо, тъй като бавните течения заместват хладната вода над източния тропически Тихи океан с по-топла вода. Отговорът на океана е само около половината по-силен, отколкото при El Nino и изоставащата топлина не е толкова последователна, колкото моделът, подобен на La Nina, който се появява по време на пикове в слънчевия цикъл.
Слънчевият максимум може потенциално да подобри истинско събитие в Ла Нина или да навлажни истинско събитие в Ел Нино. La Nina от 1988-89 г. се случи близо до пика на слънчевия максимум. Тази La Nina стана необичайно силна и беше свързана със значителни промени в метеорологичните модели, като необичайно мека и суха зима в югозападната част на САЩ.
Индийските мусони, тихоокеанските температури на морската повърхност и валежите и други регионални климатични модели са до голяма степен обусловени от покачващия се и потъващ въздух в земните тропици и субтропици. Следователно новото проучване може да помогне на учените да използват прогнозите за слънчевия цикъл, за да преценят как тази циркулация и свързаните с нея модели на регионалния климат могат да варират през следващите десетилетия или две.
Екипът използва три различни компютърни модела, за да разгледа всички променливи и всеки дойде със същия резултат, че дори малка променлива в енергията на слънцето може да има дълбоки ефекти върху Земята.
„С помощта на увеличена изчислителна мощност и подобрени модели, както и на наблюдателни открития разкриваме повече как механизмите се комбинират, за да свържат слънчевата променливост с нашето време и климат“, казва Meehl.
Изследванията на екипа бяха публикувани в списанието Science.
