Ha a napból származó energia mindössze 0,1 százalékkal változik a 11 éves napenergia-ciklus során, vezethet-e egy ilyen kis változás a Föld időjárási mintáinak jelentős változásait? Igen, mondjuk a Nemzeti Légköri Kutatóközpont (NCAR) kutatói, akik több mint egy évszázados időjárási megfigyeléseket és három nagy teljesítményű számítógépes modellt használtak a tanulmányukban. Finom kapcsolatokat találtak a napenergia-ciklus, a sztratoszféra és a Trópusi-óceán között, amelyek szinkronban működnek, és olyan időszakos időjárási mintákat generálnak, amelyek a világ nagy részét érintik. A tudósok szerint ez segít bizonyos éghajlati jelenségek, például az indiai monszun és a trópusi csendes-óceáni csapadék intenzitásának előrejelzésében évvel ezelőtt.
"A Nap, a sztratoszféra és az óceánok olyan módon kapcsolódnak egymáshoz, amelyek befolyásolhatják az eseményeket, például az észak-amerikai téli esőzéseket" - mondja Gerald Meehl, az NCAR tudósa, a fő szerző. "A napenergia-ciklus szerepének megértése további betekintést nyújthat, mivel a tudósok arra törekszenek, hogy előre jelezzék a regionális időjárási viszonyokat a következő néhány évtizedben."
Az új tanulmány a Nap két, látszólag független régióra gyakorolt hatása közötti kapcsolatot vizsgálta. A Csendes-óceán sztratoszféra és a tenger felszíni hőmérséklete során alkalmazott vegyi anyagok a napenergia maximális ideje alatt reagálnak oly módon, hogy felerősítsék a Nap hatását a levegő mozgásának egyes szempontjaira. Ez fokozhatja a szeleket és az esőzéseket, megváltoztathatja a tenger felszíni hőmérsékletét és a felhők fedettségét bizonyos trópusi és szubtrópusi régiókban, és végső soron befolyásolhatja a globális időjárást.
A csoport először megerősítette egy korábbi elméletét, miszerint a napfoltok csúcstermelése során a napenergia enyhe növekedését felszívja a sztratoszférikus ózon. Az energia felmelegíti a levegőt a sztratoszférában a trópusokon, ahol a napfény van a legerősebb, miközben ösztönzi a további ózontermelést, amely még több napenergiát képes elnyelni. Mivel a sztratoszféra egyenetlenül melegszik, és a legszembetűnőbb melegedés alacsonyabb szélességi területeken fordul elő, a sztratoszférikus szelek megváltoznak, és összekapcsolt folyamatok lánca révén erősítik meg a trópusi csapadékot.
Ugyanakkor a megnövekedett napfény a maximális napsugárzásnál az óceán felszíni vizeinek enyhe felmelegedését idézheti elő a Csendes-óceán szubtrópusi részén, ahol a napfényképező felhők általában ritkák. Ez a kis mennyiségű extra hő további elpárologtatáshoz vezet, további vízgőzt eredményezve. A nedvességet viszont kereskedelmi szelek továbbítják a Csendes-óceán nyugati részének általában esős területeire, hevesebb esőket táplálva és erősítve a sztratoszférikus mechanizmus hatásait.
A sztratoszféra fentről lefelé és az óceán fentről felfelé gyakorolt hatása együttesen erősíti ezt a hurkot és erősíti a kereskedelem szélét. Mivel egyre több napfény érkezik a szárazabb területeken, ezek a változások megerősítik egymást, és kevesebb felhőt eredményeznek a szubtrópusokon, így még több napfény juthat a felszínre, és pozitív visszacsatolási hurkot eredményez, amely tovább növeli az éghajlati reakciót.
Ezek a sztratoszférikus és óceáni válaszok a napsugárzás maximuma során az egyenlítői-csendes-óceáni keleti részét még hűvösebbé és szárazabbá teszik, mint általában, a La Nina eseményhez hasonló körülményeket teremtve. A körülbelül 1–2 fokos Fahrenheit fokú hűtés azonban kelet felé koncentrálódik, mint egy tipikus La Nina-ban, csak körülbelül fele annyira erős, és a sztratoszférában a különböző szélmintákkal jár.
A Föld reakciója a napsugár-ciklusra egy-két évig folytatódik, miután a napfény csúcs aktivitása megtörtént. A La Nina-szerű mintázat, amelyet a napfény maximuma vált ki, inkább az El Nino-hoz hasonló mintává alakul, mivel a lassú áramlatok a Csendes-óceán keleti részén lévő hideg vizet melegebb vízre cserélik. Az óceáni válasz csak körülbelül fele olyan erős, mint az El Nino esetében, és a késleltetett meleg nem olyan következetes, mint a La Nina-szerű mintázat, amely a napenergia-ciklus csúcsain jelentkezik.
A napsugárzás fokozhatja a valódi La Nina eseményt vagy tompíthatja a valódi El Nino eseményt. Az 1988-89-es La Nina napsugár-csúcspontja közelében történt. A La Nina szokatlanul erős lett, és az időjárási viszonyok jelentős változásaihoz vezettek, például egy szokatlanul enyhe és száraz télhez az Egyesült Államok délnyugati részén.
Az indiai monszun, a csendes-óceáni tenger felszíni hőmérsékletét és a csapadékot, valamint más regionális éghajlati mintákat nagyrészt a Föld trópusaiban és szubtrópusaiban a felszálló és elsüllyedő levegő vezérli. Ezért az új tanulmány segítséget nyújthat a tudósoknak a napenergia-ciklus előrejelzéseinek felhasználásában annak becslésére, hogy ez a keringés és az ahhoz kapcsolódó regionális éghajlati minták hogyan változhatnak a következő két évtizedben.
A csoport három különféle számítógépes modellt használt az összes változó megnézéséhez, és mindegyik ugyanazzal az eredménnyel jött létre, hogy még a Nap energiájának egy apró változása is súlyos hatással lehet a Földre.
„A megnövekedett számítási teljesítmény és a továbbfejlesztett modellek, valamint a megfigyelési felfedezések segítségével többet fedezünk fel arról, hogy a mechanizmusok miként kombinálják a napenergia-változékonyság összekapcsolását az időjárással és az éghajlattal” - mondja Meehl.
A csoport kutatásait a Journalban tették közzé Tudomány.
