Εάν η ενέργεια από τον ήλιο κυμαίνεται μόνο 0,1 τοις εκατό κατά τη διάρκεια του 11ετούς ηλιακού κύκλου, θα μπορούσε μια τόσο μικρή παραλλαγή να οδηγήσει σε σημαντικές αλλαγές στα πρότυπα καιρού στη Γη; Ναι, λένε οι ερευνητές από το Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας (NCAR) που χρησιμοποίησαν περισσότερο από έναν αιώνα παρατηρήσεων καιρού και τρία ισχυρά μοντέλα υπολογιστών στη μελέτη τους. Βρήκαν λεπτές συνδέσεις μεταξύ του ηλιακού κύκλου, της στρατόσφαιρας και του τροπικού Ειρηνικού Ωκεανού που λειτουργούν συγχρονισμένα για τη δημιουργία περιοδικών καιρικών προτύπων που επηρεάζουν μεγάλο μέρος του πλανήτη. Οι επιστήμονες λένε ότι αυτό θα βοηθήσει στην πρόβλεψη της έντασης ορισμένων κλιματικών φαινομένων, όπως η ινδική μουσώνα και οι τροπικές βροχοπτώσεις του Ειρηνικού, χρόνια πριν.
«Ο Ήλιος, η στρατόσφαιρα και οι ωκεανοί συνδέονται με τρόπους που μπορούν να επηρεάσουν γεγονότα όπως οι χειμερινές βροχοπτώσεις στη Βόρεια Αμερική», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας του NCAR, Gerald Meehl. «Η κατανόηση του ρόλου του ηλιακού κύκλου μπορεί να προσφέρει πρόσθετη εικόνα καθώς οι επιστήμονες εργάζονται για την πρόβλεψη περιφερειακών καιρικών προτύπων για τις επόμενες δύο δεκαετίες».
Η νέα μελέτη εξέτασε τη σχέση μεταξύ των επιπτώσεων του Ήλιου σε δύο φαινομενικά άσχετες περιοχές. Οι χημικές ουσίες στη στρατόσφαιρα και στις θερμοκρασίες της επιφάνειας της θάλασσας στον Ειρηνικό Ωκεανό αποκρίνονται κατά τη μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία με τρόπο που ενισχύει την επιρροή του Ήλιου σε ορισμένες πτυχές της κίνησης του αέρα. Αυτό μπορεί να εντείνει τους ανέμους και τις βροχοπτώσεις, να αλλάξει τις θερμοκρασίες της επιφάνειας της θάλασσας και την κάλυψη των νεφών σε ορισμένες τροπικές και υποτροπικές περιοχές, και τελικά να επηρεάσει τον παγκόσμιο καιρό.
Η ομάδα επιβεβαίωσε για πρώτη φορά μια προηγούμενη θεωρία, ότι η ελαφρά αύξηση της ηλιακής ενέργειας κατά την μέγιστη παραγωγή ηλιακών κηλίδων απορροφάται από το στρατοσφαιρικό όζον. Η ενέργεια θερμαίνει τον αέρα στη στρατόσφαιρα πάνω από τις τροπικές περιοχές, όπου το φως του ήλιου είναι πιο έντονο, ενώ ταυτόχρονα διεγείρει την παραγωγή επιπλέον όζοντος εκεί που απορροφά ακόμη περισσότερη ηλιακή ενέργεια. Δεδομένου ότι η στρατόσφαιρα θερμαίνεται άνισα, με την πιο έντονη θέρμανση που συμβαίνει σε χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη, οι στρατοσφαιρικοί άνεμοι αλλάζουν και, μέσω μιας αλυσίδας αλληλοσυνδεόμενων διαδικασιών, καταλήγουν να ενισχύσουν την τροπική βροχόπτωση.
Ταυτόχρονα, το αυξημένο ηλιακό φως στο ηλιακό μέγιστο προκαλεί μια ελαφρά θέρμανση των επιφανειακών υδάτων του ωκεανού κατά μήκος του υποτροπικού Ειρηνικού, όπου τα σύννεφα που εμποδίζουν τον ήλιο είναι συνήθως σπάνια. Αυτή η μικρή ποσότητα επιπλέον θερμότητας οδηγεί σε περισσότερη εξάτμιση, παράγοντας επιπλέον υδρατμούς. Με τη σειρά του, η υγρασία μεταφέρεται από εμπορικούς ανέμους στις κανονικά βροχερές περιοχές του δυτικού τροπικού Ειρηνικού, τροφοδοτώντας βαρύτερες βροχές και ενισχύοντας τις επιπτώσεις του στρατοσφαιρικού μηχανισμού.
Η επίδραση από πάνω προς τα κάτω της στρατόσφαιρας και η επιρροή από κάτω προς τα πάνω του ωκεανού συνεργάζονται για να εντείνουν αυτόν τον βρόχο και να ενισχύσουν τους εμπορικούς ανέμους. Καθώς περισσότερη ηλιοφάνεια χτυπά ξηρότερες περιοχές, αυτές οι αλλαγές αλληλοενισχύονται, οδηγώντας σε λιγότερα σύννεφα στα υποτροπικά, επιτρέποντας ακόμη περισσότερο ηλιακό φως να φτάσει στην επιφάνεια, και παράγοντας ένα βρόχο θετικής ανάδρασης που ενισχύει περαιτέρω την κλιματική απόκριση.
Αυτές οι στρωματοσφαιρικές και ωκεανικές αποκρίσεις κατά τη μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία διατηρούν τον Ισημερινό Ανατολικό Ειρηνικό ακόμη πιο δροσερό και ξηρότερο από το συνηθισμένο, παράγοντας συνθήκες παρόμοιες με μια εκδήλωση της Λα Νίνα. Ωστόσο, η ψύξη περίπου 1-2 βαθμών Φαρενάιτ εστιάζεται πιο ανατολικά από ό, τι σε ένα τυπικό Λα Νίνα, είναι μόνο περίπου το μισό δυνατό και συνδέεται με διαφορετικά μοτίβα ανέμου στη στρατόσφαιρα.
Η απόκριση της Γης στον ηλιακό κύκλο συνεχίζεται για ένα ή δύο χρόνια μετά από τη μέγιστη δραστηριότητα ηλιακής κηλίδας. Το μοτίβο τύπου La Nina που ενεργοποιείται από το ηλιακό μέγιστο τείνει να εξελιχθεί σε μοτίβο παρόμοιο με το El Nino, καθώς τα αργά κινούμενα ρεύματα αντικαθιστούν το δροσερό νερό πάνω από τον ανατολικό τροπικό Ειρηνικό με ζεστό νερό. Η απόκριση του ωκεανού είναι περίπου το ήμισυ τόσο ισχυρή όσο με το El Nino και η υστερούμενη ζεστασιά δεν είναι τόσο συνεπής με το μοτίβο τύπου La Nina που εμφανίζεται κατά τις κορυφές του ηλιακού κύκλου.
Η μέγιστη ηλιακή ενέργεια θα μπορούσε ενδεχομένως να ενισχύσει ένα πραγματικό γεγονός της Λα Νίνα ή να αμβλύνει ένα πραγματικό γεγονός του Ελ Νίνο. Η Λα Νίνα του 1988-89 εμφανίστηκε κοντά στην κορυφή του ηλιακού μέγιστου. Ότι η Λα Νίνα έγινε ασυνήθιστα ισχυρή και συνδέθηκε με σημαντικές αλλαγές στις καιρικές συνθήκες, όπως ένας ασυνήθιστα ήπιος και ξηρός χειμώνας στις νοτιοδυτικές Ηνωμένες Πολιτείες.
Ο ινδικός μουσώνας, οι θερμοκρασίες και οι βροχοπτώσεις στην επιφάνεια του Ειρηνικού, και άλλα περιφερειακά μοτίβα κλίματος καθοδηγούνται σε μεγάλο βαθμό από την άνοδο και τη βύθιση του αέρα στις τροπικές και υποτροπικές περιοχές της Γης. Επομένως, η νέα μελέτη θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να χρησιμοποιήσουν τις προβλέψεις του ηλιακού κύκλου για να εκτιμήσουν πώς αυτή η κυκλοφορία, και τα περιφερειακά πρότυπα κλίματος που σχετίζονται με αυτήν, ενδέχεται να ποικίλλουν την επόμενη δεκαετία ή δύο.
Η ομάδα χρησιμοποίησε τρία διαφορετικά μοντέλα υπολογιστών για να εξετάσει όλες τις μεταβλητές και το καθένα είχε το ίδιο αποτέλεσμα, ότι ακόμη και μια μικρή μεταβλητότητα στην ενέργεια του ήλιου θα μπορούσε να έχει βαθιές επιπτώσεις στη Γη.
«Με τη βοήθεια αυξημένης υπολογιστικής ισχύος και βελτιωμένων μοντέλων, καθώς και παρατηρητικών ανακαλύψεων, ανακαλύπτουμε περισσότερο πώς συνδυάζονται οι μηχανισμοί για τη σύνδεση της ηλιακής μεταβλητότητας με τον καιρό και το κλίμα μας», λέει ο Meehl.
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Επιστήμη.
