Zmiany stałej słonecznej (całkowitej irradiancji słonecznej, ang. total solar irradiance) w ostatnich dekadach, na podstawie wielu różnorodnych pomiarów prowadzonych przez referencyjną stację pomiarów stałej słonecznej w Davos w Szwajcarii: 

Stała słoneczna to ilość energii docierającej do Ziemi od Słońca na 1 metr kwadratowy powierzchni prostopadłej do linii Ziemia-Słońce. 

Oś pionowa: wartość stałej słonecznej w W/m². Oś pozioma: lata. Żółte prostokąty wyznaczają okresy minimów aktywności słonecznej.

Źródło: Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos / World Radiation Center

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

The post Zmienność stałej słonecznej (ostatnie dekady) appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Zmiany stałej słonecznej w ostatnich stuleciach. Seria powstała z połączenia różnorodnych rekonstrukcji na podstawie obserwacji plam słonecznych oraz nietrwałych izotopów berylu i węgla produkowanych w górnej atmosferze. 

Stała słoneczna (całkowita irradiancja słoneczna, ang. total solar irradiance) to ilość energii docierającej do Ziemi od Słońca na 1 metr kwadratowy powierzchni prostopadłej do linii Ziemia-Słońce. 

Oś pionowa: wartość stałej słonecznej w W/m². Oś pozioma: lata. 

Źródło: Greg Kopp (Laboratory for Atmospheric and Space Physics University of Colorado, Boulder)

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

The post Zmienność stałej słonecznej (ostatnie stulecia) appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Redakcja „Uranii” miała zapewne dobre intencje, przedrukowując, w praktycznie niezmienionej formie tekst z 2011 roku (dostępny tutaj, s.20), określony jako „jeden z najważniejszych artykułów” w historii czasopisma. Niestety, robiąc to redakcja wyrządziła czytelnikom niedźwiedzią przysługę. Artykuł nie pomaga bowiem „zrozumieć, jak to jest/było naprawdę”, a wręcz przeciwnie: wprowadza w błąd odnośnie związków pomiędzy zmianami aktywności Słońca i globalnym ociepleniem.

Odgrzewany kotlet sprzed lat

Nawet 9 lat temu, gdy artykuł prof. Rudawego został opublikowany po raz pierwszy, prezentował on w najlepszym razie bardzo wybiórczy i już wtedy nieaktualny przegląd badań na ten temat, co łatwo sprawdzić czytając obszerny tekst przeglądowy napisany wspólnie przez specjalistów od fizyki Słońca i geofizyków opublikowany w Reviews of Geophysics. Obecnie, w 2020 roku, artykuł z „Uranii” jest nie tylko nieaktualny, lecz wręcz absurdalny.

Ironię sytuacji podkreśla reklamująca artykuł zajawka: „minęła niemal dekada […], a okazuje się, że klimatolodzy nadal nie rozumieją nieoczywistego sprzężenia zwrotnego między wiatrem słonecznym i aktywnością Słońca a natężeniem promieniowania kosmicznego i albedo Ziemi”. W rzeczywistości klimatolodzy wiedzą sporo zarówno o znaczeniu aktywności Słońca dla bilansu energetycznego planety (patrz m.in. Mit: Globalne ocieplenie jest powodowane wzrostem aktywności słonecznej, Pojutrze. Mit wiecznie żywy), jak i znaczeniu promieniowania kosmicznego dla pokrywy chmur (patrz np. rozdz. 7 w 5 Raporcie IPCC czy O tym jak promieniowanie kosmiczne nie wpływa na klimat), tymczasem artykuł prof. Rudawego, który został napisany 9 lat temu, naturalnie nie odwołuje się do żadnych badań wykonanych w ostatniej dekadzie.

Uważny czytelnik zauważy, że zaprezentowane przez prof. Rudawego wykresy, które mają dowodzić korelacji „zmian aktywności Słońca i zmian jego strumienia energii” z „wieloma parametrami hydrosfery, atmosfery czy wprost klimatu” kończą się wiele, nawet 20-30 lat temu (w niektórych przypadkach są też błędnie opisane – np. rysunek opatrzony numerem 16, opisany jako „anomalie temperatury na Antarktydzie” , w rzeczywistości dotyczy Arktyki).

Wersjom wykresów z rys. 1 i 2, wykonanym w oparciu o aktualne, sięgające ostatnich lat dane, przyjrzymy się w dalszej części artykułu.

Paweł Rudawy, jak każdy z nas, ma dostęp do współcześnie dostępnej wiedzy, jednak z jakichś powodów wolał skorzystać ze starych danych, do tego z wybranych miejsc na Ziemi. Dlaczego zmiany aktywności słonecznej miałyby być związane z akurat z temperaturami w Arktyce (rys. 16 w artykule prof. Rudawego) czy przepływami wody w wybranej rzece w Ameryce Południowej (rys. 13 u prof. Rudawego)?

Można podejrzewać, że jest to ilustracją popularnej praktyki zwanej „wybieraniem wisienek”, czyli selektywnego doboru danych, przy jednoczesnym zignorowaniu szerokiego spektrum dowodów nie potwierdzających opinii autora czy wręcz prowadzących do przeciwnych wniosków. W tym przypadku wybieranie wisienek przyjmuje postać „łowienia korelacji”: parametrów hydrosfery, atmosfery i klimatu (takich jak „suma opadów w miejscowości X”, „temperatury powietrza w miejscowości Y”, „przepływ rzeki Z”) jest na tyle dużo, że niektóre z nich mogą, przypadkowo, okazać się skorelowane z dowolną inną serią, taką jak np. jakiś indeks aktywności słonecznej.

Cytowana przez prof. Rudawego publikacja Williego Soona, (Soon 2005, patrz rys. 2), sama w sobie jest klasycznym ćwiczeniem ze zbierania wisienek. Być może wynika to z tego, że – jak napisano w samej pracy – „została ona wsparta hojnymi grantami z Fundacji Braci Koch, Amerykańskiego Instytutu Naftowego oraz Exxon Mobil”, które wszystkie znane są z finansowania fabrykowania wątpliwości klimatycznych (patrz Exxon i fabrykowanie wątpliwości, czyli jak za miliony dolarów zwalczać naukę oraz notki na temat Koch Industries oraz American Petroleum Institute). Sam Wille Soon też zresztą jest „zasłużonym” negacjonistą zmiany klimatu.

Zastosowany przez prof. Rudawego wybiórczy wybór źródeł pod z góry ustalona tezę w dużym stopniu przyczynił się do tego, że jego tekst popularyzuje nie wiedzę naukową, a jedynie mocno subiektywne, i sprzeczne z aktualną wiedzą naukową poglądy autora. Jakie postępy w wiedzy klimatologów przegapił?

Aktywność słoneczna a klimat

„Związki aktywności słonecznej z klimatem” to bardzo szeroki temat i obejmuje wiele procesów, co do których istnienia nie ma żadnych wątpliwości, jak chociażby wynikający z ewolucji Słońca jego powolny wzrost jasności w ciągu ostatnich kilku miliardów lat, albo zmiany temperatury najwyższych warstw atmosfery w cyklu 11-letnim. Poniżej ograniczymy się do tytułowego zagadnienia z artykułu w „Uranii”, czyli wpływu Słońca na globalne ocieplenie.

A wpływ ten jest, jak wynika z badań klimatologów i heliofizyków, bliski zeru. Globalne ocieplenie prezentuje się bowiem, według różnych analiz niezależnych ośrodków, następująco:

Natomiast aktywność słoneczna, wyrażona zarówno jako strumień energii docierający do Ziemi, jak i indeks liczby plam słonecznych (liczba Wolfa), wyglądała w ostatnich 40 latach tak:

Aktywność słoneczna nie tylko nie wzrosła, ale wręcz nieco spadła. Pomimo tego, pięć najcieplejszych (od co najmniej 1850 r.) globalnie lat odnotowano w ciągu pięciu ostatnich lat. Rok 2020, który ma szansę okazać się rekordowo ciepły w historii obserwacji, przypada na minimum w cyklu słonecznym najsłabszym od co najmniej stu lat.

Zestawienie zmian aktywności słonecznej i temperatury pokazane jest na rys. 5.

Im bardziej podkreślamy dawną korelację między aktywnością słoneczną a temperaturą powierzchni Ziemi, tym bardziej rzuca się w oczy, że dziś związek ten jest zaniedbywalnie słaby: temperatura bije kolejne rekordy, choć aktywność słoneczna spada i jest najniższa od ponad stulecia.

Na tym można byłoby w zasadzie zakończyć temat. Artykuł prof. Rudawego zawiera jednak dużo więcej nieaktualnych informacji, pozwolimy sobie zatem odnieść do kilku innych poruszonych w nim kwestii.

Dawne zmiany aktywności słonecznej

Czytelników „Uranii” mogłoby na przykład zainteresować, że po przeprowadzonej w minionej dekadzie, drobiazgowej analizie historycznych zliczeń plam słonecznych, okazało się że oparte o nie indeks liczby plam słonecznych (liczba Wolfa) i liczb grupowa obarczone są dużymi błędami. Prowadziły one do zaniżania wartości tych liczb dla XIX wieku i stuleci wcześniejszych. W zaktualizowanych wersjach szeregów czasowych, opublikowanych kilka lat temu, aktywność słoneczna w latach 60. XX wieku nie okazuje się tak anomalnie wysoka (Clette i in., 2014, Svalgaard i Schatten, 2016) jak wyglądało to w starszych analizach. Kwestię tę opisujemy szerzej w artykule Jak policzyć plamy na Słońcu.

Jak widać na rysunku 6, według aktualnej wiedzy liczby plam słonecznych podczas maksimów w 2 połowie XX wieku nie odbiegały istotnie od maksimów z okresów wyższej aktywności we wcześniejszych stuleciach.

Ma to znaczenie, bo wszystkie rekonstrukcje zmian aktywności słonecznej opierają się o zliczenia plam słonecznych, używając ich jako rodzaju pomostu pomiędzy współczesnymi pomiarami, a oszacowaniami opartymi o inne rodzaje danych pośrednich (jak pomiary koncentracji izotopów ¹⁴C i ¹⁰Be – patrz Paleoklimatologia: aktywność słoneczna i radioaktywne izotopy). Widać to także na wykresie z rys. 7 z artykułu prof. Rudawego, bazującym na starej pracy, w której liczba Wolfa w 2 połowie XX w. jest mocno zawyżona.

W pokazanej tam rekonstrukcji liczby plam słonecznych (Usoskin i in., 2007) ostatnie 400 lat danych opiera się o wersję liczby grupowej z 1998 roku (Hoyt i Schatten, 1998). Wykres sugeruje, że w XX wieku aktywność słoneczna była najwyższa od co najmniej 8 tysięcy lat, i faktycznie takie tezy pojawiały się w publikacjach tych samych autorów (Solanki i in., 2004) – choć jednocześnie zastrzegali oni, że nie wynika z tego że wzrost aktywności słonecznej jest główną przyczyną globalnego ocieplenia w ostatnich dekadach.

W najnowszych rekonstrukcjach tej samej grupy autorów (Wu i in., 2018), uwzględniających nowe wersje indeksu plam słonecznych, aktywność słoneczna w XX wieku nie jest już tak niezwykła, a podobny poziom osiąga np. pod koniec XVIII w. i w wielu innych okresach holocenu. Widać to na rysunku 8, na którym w dolnym panelu pokazana jest aktywność słoneczna w okresie zbliżonym do tej pokazanej na rysunku 7 w artykule prof. Rudawego.

Wpływ zmian natężenia promieniowania kosmicznego na chmury

Kwestia odnotowanej przez prof. Rudawego „bardzo silnej” korelacji zachmurzenia i strumienia promieniowania kosmicznego również wymaga komentarza.

W latach dziewięćdziesiątych XX wieku Henrik Svensmark postawił hipotezę wiążącą ocieplenie klimatu z galaktycznym promieniowaniem kosmicznym i jego możliwym wpływie na chmury. Opierała się ona na założeniu, że cząstki promieniowania mogą sprzyjać powstawaniu chmur, które z kolei odbijają promieniowanie słoneczne. A więc jeśli w wyniku wzmocnienia pola magnetycznego Słońca (co ma miejsce w okresach wzmożonej aktywności słonecznej) do Ziemi dociera mniej cząstek promieniowania kosmicznego, powinniśmy obserwować mniejsze zachmurzenie i zwiększone natężenie światła słonecznego, a co za tym idzie – silniejsze ogrzewanie naszej planety.

Z powodu obserwowanego osłabienia aktywności magnetycznej Słońca promieniowanie kosmiczne w ostatnich kilkudziesięciu latach stało się trochę bardziej intensywne, co zgodnie z omawianą w artykule hipotezą powinno spowodować wzrost zachmurzenia i ochłodzenie klimatu. Tymczasem dzieje się coś przeciwnego: jednocześnie z dużymi natężeniami galaktycznego promieniowania kosmicznego obserwujemy rekordowo wysokie wartości średniej temperatury powierzchni Ziemi.

W rzeczywistości „bardzo silna” korelacja była pierwotnie obserwowana tylko w obrębie jednego cyklu słonecznego (Marsh i Svensmark, 2000) i skończyła się, gdy zaczął się następny. Autorzy oryginalnego badania próbowali wtedy ratować się postulowanymi ad hoc poprawkami dryfu instrumentalnego, ale nawet gdyby była ona poprawna, i tak przestałaby wystarczać po rozpoczęciu następnego cyklu słonecznego. Nawet autorzy recenzowanej wersji cytowanego przez prof. Rudawego raportu (Gray i in., 2005) przyznawali w 2010 roku, że „obecne dane nie dostarczają poważnych dowodów potwierdzających hipotetyczny związek pomiędzy zachmurzeniem a promieniowaniem kosmicznym” (Gray i in., 2010). Nie potwierdziły tego również późniejsze analizy dłuższych serii tych samych danych satelitarnych (Laken, Pallé, Čalogović i Dunne, 2012), a także badania wykorzystujące pomiary z innych instrumentów (Laken, Pallé i Miyahara, 2012), oraz radiometryczne pomiary strumieni odbitego promieniowania słonecznego (Loeb i in., 2018).

Również podstawy teoretyczne poszukiwanej korelacji okazały się być słabsze, niż kiedyś zakładano. Badania eksperymentalne wykonane w ostatniej dekadzie przez naukowców projektu CLOUD pokazały (Pierce, 2017; Gordon i in., 2017) że wpływ promieniowania kosmicznego na tworzenie się jąder kondensacji chmur w ziemskiej atmosferze jest zbyt słaby, by mógł on odpowiadać za tak silną korelację, jak postulowana w przywoływanych przez prof. Rudawego badaniach z początku pierwszej dekady obecnego stulecia. Więcej piszemy o tym w artykule O tym, jak promieniowanie kosmiczne NIE wpływa na klimat.

Zaktualizowane wykresy prof. Rudawego

Czas przyjrzeć się, jak wyglądałyby wykresy z artykułu prof. Rudawego, wykonane w oparciu o aktualne dane. Najpierw wykres zestawiający aktywność słoneczną mierzoną liczbą Wolfa z temperaturą powierzchni mórz.

Szare pole pokazuje to, co zdarzyło się w międzyczasie i co nie znalazło się w artykule profesora.

A tak wyglądają zaktualizowane w oparciu o aktualne dane wykresy wiążące strumień energii słonecznej z temperaturą w Arktyce oraz stężeniem atmosferycznym CO₂:

Nowe dane były dostępne, szkoda, że nie zostały wykorzystane w opublikowanym w „Uranii” artykule. Wtedy zarówno jego wydźwięk jak i wnioski byłyby zupełnie inne. Zachodzimy w głowę, dlaczego prof. Rudawy te dane pominął…

Udział Słońca i czynników antropogenicznych w obserwowanym ociepleniu

Na koniec skomentujmy jeszcze jedną, dość istotną kwestię, której brakuje w „perspektywie astronoma”. Jak zupełnie słusznie zauważa prof. Rudawy, ustalenie udziału czynników antropogenicznych w obserwowanym obecnie wzroście średniej temperatury wymaga też uwzględnienia procesów naturalnych i ustalenia, jaki jest ich wkład w globalne ocieplenie. Działa to oczywiście w obie strony: ustalenie udziału czynników naturalnych wymaga uwzględnienia czynników antropogenicznych. Tymczasem Paweł Rudawy o gazach cieplarnianych wspomina tylko przelotnie, w jednym zdaniu na końcu artykułu. A przecież, żeby pokazać „kto tu rządzi”, nie wystarczy udowodnić, że wpływ Słońca jest większy niż uważają klimatolodzy. Trzeba też wyjaśnić, dlaczego i w jaki sposób wpływ gazów cieplarnianych jest przez nich przeceniany. Byłoby to oczywiście bardzo trudne, i wymagałoby obalenia sporej części powszechnie akceptowanej fizyki, w tym tej używanej przez astronomów.

Jak widać, klimatolodzy mają bardzo dobre powody by uważać, że wpływ zmian aktywności słonecznej w ocieplenie Ziemi obserwowane od mniej więcej połowy XIX wieku był niewielki. Konkluzja taka, wbrew sugestiom prof. Rudawego, nie jest wynikiem nacisków politycznych czy lobbystycznych. Wręcz przeciwnie, wielu naukowców zajmujących się tym zagadnieniem podchodziła z początku do hipotezy o dużej roli zmian aktywności słonecznej z otwartym umysłem, co widać nawet w kilku pracach cytowanych w artykule z „Uranii”. Jednak, parafrazując Kubusia Puchatka z książki Alana Milne’a, im bardziej szukali tego wpływu Słońca na globalne ocieplenie, tym bardziej go tam nie było.

Równocześnie klimatolodzy mają bardzo dobre powody, by uważać że za to ocieplenie, odpowiada wzrost koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze. Wynika to nie tylko ze zmian (spadku) aktywności słonecznej w ostatnich dekadach i wzrostu temperatury w tym okresie, ale też z innych obserwowanych zjawisk, jak np. ochładzania się stratosfery (więcej o tym m.in. w Ziemia się nagrzewa. I wiemy dlaczego).

W pełni zgadzamy się z opinią wyrażoną w artykule, że zbadanie i określenie udziału czynników antropogenicznych w obserwowanych zmianach klimatu „niezwykle istotne”. Cóż jednak z tego, skoro niektórzy, mieniący się popularyzatorami nauki, nie zadają sobie trudu, by zapoznać się z wynikami badań pokazujących ten wpływ, a czasopisma poświęcone popularyzowaniu wiedzy naukowej przedrukowują nierzetelne i nieaktualne teksty, zamiast przedstawić czytelnikowi aktualny stan wiedzy…

Doskonale Szare, Marcin Popkiewicz, Szymon Malinowski

The post Rudawy w „Uranii” o ociepleniu klimatu, czyli czemu warto aktualizować informacje appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Na powierzchni Słońca (fotosferze) występują wyraźnie ciemniejsze obszary. Choć są one bardzo gorące (mają temperaturę 4000-5000 K), to ze względu na kontrast z jeszcze gorętszym otoczeniem (temperatura ok. 6000 K) wydają się niemal czarne. Dzieje się tak, ponieważ natężenie promieniowania zmienia się z czwartą potęgą temperatury: przykładowo, obszar o temperaturze 6000 K będzie ponad 5-krotnie jaśniejszy od obszaru o temperaturze 4000 K, ponieważ (6000/4000)⁴ ≈ 5,1.

Od kiedy obserwujemy plany ma Słońcu?

Pierwsze wzmianki o plamach słonecznych, z piątego wieku przed naszą erą, pochodzą od chińskich obserwatorów, którzy dostrzegali w czasie burz piaskowych zaciemnienia na tarczy Słońca.

Już od połowy XIX wieku wiemy, że liczba i położenie plam słonecznych zmieniają się periodycznie z okresem o długości ok. 11 lat. Od początku XX wieku wiemy zaś, że plamy związane są z wirami magnetycznymi na powierzchni atmosfery słonecznej, a okres zmienności magnetycznej Słońca wynosi tak naprawdę 22 lata, bo w każdym kolejnym 11-letnim cyklu biegunowość pola magnetycznego Słońca jest odwrotna. W okresach wyższej aktywności słonecznej występuje więcej plam.

Dlaczego Słońce wypromieniowuje więcej energii, gdy jest więcej plam – przecież ich temperatura jest niższa od średniej temperatury fotosfery? Powodem są towarzyszące plamom tzw. pochodnie słoneczne, które są gorętsze od średniej i które z nadmiarem kompensują mniejszą emisję promieniowania z powierzchni plam.

Wiemy też z obserwacji historycznych, że czasem występują tzw. minima aktywności słonecznej, podczas których plamy słoneczne nie występują. Dwa największe to minimum Maundera z lat 1645 – 1717 oraz późniejsze minimum Daltona z lat ok. 1790 – 1830, które przyczyniły się do tzw. małej epoki lodowej w Europie (choć nie były jej jedyną przyczyną – istotną rolę odegrały też bardzo silna aktywność wulkaniczna na Islandii oraz zmiany w cyrkulacji termohalinowej oceanów).

Zmierzmy to! Początki liczby Wolfa

Pierwsza obserwacja plam słonecznych z użyciem teleskopu miała miejsce już w 1610 roku, wkrótce po wynalezieniu tego przyrządu. Pozwoliło to na regularne śledzenie aktywności słonecznej, mierzonej za pośrednictwem obserwacji plam.

Liczba plam słonecznych jest indeksem aktywności słonecznej o długiej i skomplikowanej historii. Jej użyteczność wynika z tego, że jest oparta o łatwe do wykonania, bezpośrednie obserwacje tarczy słonecznej, oraz z tego, że takie obserwacje, o wystarczająco dobrej jakości, były wykonywane od wynalezienia teleskopu na początku XVII wieku.

Indeks zwany „liczbą Wolfa” został zaproponowany w połowie XIX wieku przez Johanna Rudolfa Wolfa z obserwatorium astronomicznego w Zurychu. W swej kanonicznej postaci liczba Wolfa R (od „względna”) była zdefiniowana jako suma liczby obszarów aktywnych (grup plam) przemnożonych przez 10 oraz plam słonecznych. Przykładowo, jeśli danego dnia na tarczy Słońca można było zaobserwować 27 plam w 2 grupach, liczba R wynosiła 2*10+27=47.

Rozszerzając swoje własne obliczenia o 150 lat wcześniejszych obserwacji innych astronomów, Wolf wprowadził też „współczynnik skali” k definiowany osobno dla każdego obserwatora, który uwzględniał jakość obserwacji (wynikającą przede wszystkim z mocy używanego teleskopu). Dla serii Wolfa współczynnik k wynosił 1, dla starszych obserwacji (a także obserwacji wykonanych mniejszym, przenośnym teleskopem, którego sam używał w podróżach) zwykle musiał być większy. Wolf ignorował też najmniejsze plamy słoneczne („pory”) bez półcieni, oraz liczył łącznie plamy ze wspólnym półcieniem. Obie praktyki miały na celu replikację warunków, w jakich pracowały wcześniejsze pokolenia astronomów, których słabsze teleskopy nie pozwalały na rozróżnianie najmniejszych plam.

Z definicji liczby Wolfa wynika, że najmniejszą niezerową wartością indeksu jest 11 (jedna samotna plama na tarczy Słońca). Mniejsze wartości pojawiają się albo jako skutek zastosowania ułamkowego k, albo uśrednienia większej liczby obserwacji zawierających zera.

Mierzmy to lepiej!

Po śmierci Wolfa w 1893 roku aktualizację indeksu liczby plam słonecznych przejął jego następca w obserwatorium w Zurychu, Alfred Wolfer. W swoich obliczeniach uwzględniał on już najmniejsze plamy słoneczne, aby więc wyniki były porównywalne ze starszą serią Wolfa, zastosował (w oparciu o 13 lat równoległych obserwacji) współczynnik obserwatora 0,6. Współczynnik ten był używany przy konstrukcji indeksu liczby plam słonecznych aż do roku 2015, a najmniejszą niezerową wartością całkowitą indeksu stało się 7.

W połowie XX wieku procedura obliczania indeksu zmieniła się ponownie, gdy nowy dyrektor obserwatorium w Zurychu, Max Waldmeier, zaczął dodatkowo uwzględniać rozmiar plam słonecznych. W roku 1980 roku zaprzestano analizy plam słonecznych w Zurychu, a ośrodkiem odpowiedzialnym za kontynuację serii Wolfa zostało nowoutworzone Sunspot Index Data Center (SIDC, obecnie Solar Influences Data Analysis Center) przy Królewskim Obserwatorium Astronomicznym w Belgii. „Liczba Wolfa” została „Międzynarodową Względną Liczbą Plam Słonecznych” (Ri), a przy jej obliczaniu zaczęto używać danych pochodzących z obserwatoriów z całego świata, normalizowanych do wartości ze stacji referencyjnej w Locarno, która zapewniała ciągłość danych z tymi pochodzącymi z wcześniejszego okresu.

Choć więc może się zdawać, że indeks liczby plam słonecznych jest prosty w konstrukcji, w rzeczywistości na jego wartości duży wpływ miały subiektywne wybory kolejnych, odpowiedzialnych za aktualizacje astronomów. Jednocześnie, pomimo udoskonalania metod analizy obserwacji, oraz podejrzeń odnośnie jakości danych historycznych (już Wolfer zauważył degradację wartości indeksu pod koniec życia Wolfa, którą przypisywał słabnącemu wzrokowi astronoma), dotychczasowe wartości indeksu pozostawały nienaruszone.

W roku 1998 Douglas Hoyt i Kenneth Schatten opracowali nowy indeks „liczby grupowej”, który miał być alternatywą wobec liczby plam słonecznych. Jego podstawą były same zliczenia obszarów aktywnych (grup plam słonecznych), przemnożonych przez współczynnik 12,08, aby uzyskać wartości porównywalne z liczbą plam słonecznych. Dla wielu zastosowań liczba grupowa była preferowanym przez naukowców indeksem: oprócz zastosowania jednej, konsekwentnej metody analizy danych, Hoyt i Schatten uwzględnili też wiele dodatkowych, archiwalnych obserwacji, przedłużając serię aż do roku 1610 (oryginalny indeks liczby Wolfa zaczynał się dopiero w 1700).

Plamy słoneczne od XVII wieku do dziś

Oba indeksy – liczba grupowa i liczba plam słonecznych – są ze sobą zgodne po 1880 roku, jednak w okresie wcześniejszym liczba grupowa zawierała znacząco niższe wartości. Kilkanaście lat później (czyli już w ostatniej dekadzie) okazało się, że było to konsekwencją błędnego założenia Hoyta i Schattena, że Wolf i Wolfer obserwowali tę samą liczbę grup plam – w rzeczywistości odnotowywana liczba grup w obserwacjach Wolfa była, podobnie jak liczba plam, o około 40% niższa niż u Wolfera. Ponieważ liczba grupowa była dłuższą serią danych, i obejmowała również Minimum Maundera pod koniec XVII, była powszechnie wykorzystywana przy rekonstrukcjach innych indeksów aktywności słonecznej. Przykładowo, pojawiające się w niektórych artykułach tezy o najwyższej od tysięcy lat aktywności Słońca wynikały wyłącznie z tego, że w rekonstrukcjach używano wcześniejszych (o zaniżonej amplitudzie) cykli do kalibracji proxy, więc późniejsze cykle z XX wieku wydawały się bezprecedensowo silne W rezultacie błędnie obliczana liczba grupowa Hoyta i Schattena (niebieska linia na górnym panelu na rysunku 3) osiągała w połowie XX wieku zawyżone wartości – znacznie wyższe, niż w jakimkolwiek okresie w XVIII i XIX wieku.

Jeśli chcesz wiedzieć więcej o tym jak aktywność słoneczna wpływa na klimat zajrzyj do naszego artykułu „Pojutrze. Mit wiecznie żywy”.

Podjęta po 2015 roku ponowna analiza danych źródłowych, w tym również obserwacji, które do tej pory nie były wykorzystywane przy konstrukcji żadnego z indeksów plam słonecznych, doprowadziła do identyfikacji błędów systematycznych, które pojawiły się w serii danych w przeciągu ponad 160 lat jej istnienia. Oprócz wspomnianego wcześniej zwiększenia amplitudy cykli słonecznych, w porównaniu do maksimum z połowy XX wieku, zrezygnowano też z używania mnożnika 0,6 wprowadzonego przez Wolfera, a zamiast tego przeskalowano odpowiednio wcześniejsze obserwacje, otrzymując wartości spójne z tymi, jakie byłyby możliwe do uzyskania współczesnymi metodami obserwacyjnymi.

Doskonale Szare, Marcin Popkiewicz

The post Jak policzyć plamy na Słońcu? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

ABC aktywności słonecznej i jej pomiarów

Stała słoneczna, czyli całkowite natężenie docierającego do Ziemi promieniowania słonecznego, wyrażane w W/m2, nie jest zupełnie stała. Już od połowy XIX wieku wiemy, że liczba i położenie plam słonecznych zmieniają się periodycznie w ciągu ok. 11 lat. Od początku XX wieku wiemy ponadto, że plamy związane są z zaburzeniami pola magnetycznego w atmosferze słonecznej, a okres zmienności magnetycznej Słońca wynosi 22 lata, bo w każdym kolejnym 11-letnim cyklu biegunowość pola magnetycznego Słońca jest odwrotna. Wiemy też z obserwacji historycznych, że długość tych cykli nieco się zmienia, a czasem są one przerywane tzw. minimami aktywności słonecznej, podczas których cykle nie występują. Dwa największe to minimum Maundera z lat 1645–1717 oraz późniejsze minimum Daltona z lat ok. 1790–1830, które przyczyniły się do tzw. małej epoki lodowej w Europie (choć nie były jej jedyną przyczyną – istotną rolę odegrały też bardzo silna aktywność wulkaniczna na Islandii oraz zmiany w cyrkulacji termohalinowej oceanów).

Im więcej ciemnych plam obserwujemy na powierzchni Słońca, tym więcej energii wypromieniowuje nasza gwiazda. Dlaczego tak jest, skoro temperatura plam jest niższa od średniej temperatury fotosfery? Powodem są towarzyszące plamom tzw. pochodnie słoneczne, które są gorętsze od średniej i które z nadmiarem kompensują mniejszą emisję promieniowania z powierzchni plam. Zarówno plany jak i pochodnie są manifestacjami zmian pola magnetycznego przy powierzchni naszej gwiazdy.

Bezpośrednie pomiary natężenia promieniowania słonecznego, czyli „stałej słonecznej” są prowadzone za pomocą precyzyjnych pomiarów satelitarnych zaledwie od 1978 roku, a obserwacje plam słonecznych, których liczba jest dobrym miernikiem aktywności słonecznej, od XVII wieku. Jeśli jednak interesują nas zmiany klimatu w dłuższej perspektywie czasowej i to, jak wpływa na nie Słońce, chcielibyśmy wiedzieć, jak jego aktywność zmieniała się wcześniej.

Aktywność słoneczna a promieniowanie kosmiczne

Naukowcy mają sposoby, żeby to zbadać. Zmiany aktywności słonecznej oznaczają nie tylko wahania ilości docierającej do Ziemi energii. Wraz z nią zmienia się także natężenie roztaczanego przez naszą gwiazdę pola magnetycznego. Pole to mocniej lub słabiej osłania Układ Słoneczny od galaktycznego promieniowania kosmicznego (rozpędzonych naładowanych cząstek – jąder atomowych – wyemitowanych kiedyś w naszej galaktyce i pędzących przez przestrzeń kosmiczną).

Gdy wysokoenergetyczna (rozpędzona) cząsteczka promieniowania kosmicznego zderza się z jądrem atomowym znajdującym się w skale, glebie lub atmosferze, może dokonać jego przemiany jądrowej i spowodować powstanie izotopu radioaktywnego, nie istniejącego w sposób naturalny na Ziemi (ponieważ okres rozpadu takiego jądra atomowego w porównaniu z czasem istnienia planety jest krótki, te, które były na Ziemi w trakcie jej powstawania, zdążyły się już dawno temu rozpaść).

Radioizotopy używane w badaniach aktywności słonecznej

Przykładowo, izotop berylu ¹⁰Be jest produkowany w atmosferze przez promieniowanie kosmiczne pochodzenia pozasłonecznego. Im większa jest aktywność słoneczna, tym mniej tego promieniowania dociera do Ziemi i tym mniej powstaje ¹⁰Be. Na podstawie analizy zawartości ¹⁰Be w rdzeniach lodowych można określić okresy wzmożonej aktywności słonecznej. Pozostają one w bardzo dobrej zgodności z aktywnością słoneczną określaną za pomocą liczby plam.

Podobnie ma się sprawa z izotopem węgla ¹⁴C. Powstaje on w górnych warstwach atmosfery Ziemi w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego z azotem ¹⁴N. W okresach minimum aktywności Słońca – gdy słabnie jego pole magnetyczne (a więc wzmacnia się strumień promieniowania kosmicznego) – powstaje więcej izotopu ¹⁴C, który przemieszcza się do niższych warstw atmosfery. Tu, wraz z innymi atomami węgla wchodzącymi w skład cząsteczek CO₂, absorbują go rośliny. Odkładając się m.in. w rocznych przyrostach drzew daje nam możliwość badania zmian jego ilości w dawnej atmosferze, a więc pośrednio, aktywności słonecznej.

To rzecz jasna duży skrót obszernej wiedzy naukowej na temat zmian aktywności słonecznej w przeszłości. Osobom chcącym dowiedzieć się więcej o „kuchni” tych badań, różnych sposobach pozyskiwania danych i metodyce ich analizy polecamy przekrojowy artykuł „A history of solar activity over millennia” (Usoskin, 2017).

Rekonstrukcja zmian aktywności słonecznej

Autorzy pracy Wu i in., 2018 [pełna wersja] do zrekonstruowania zmian aktywności słonecznej w ciągu ostatnich 9000 lat wykorzystali fizyczny model aktywności słonecznej SATIRE (ang. Spectral and Total Irradiance REconstruction), wiążący zmiany napromieniowania z konkurującymi ze sobą wkładami ciemnych plam i jasnych pochodni słonecznych, które z kolei przekładają się na zmiany pola magnetycznego naszej gwiazdy, wiążącego się z kolei z tempem produkcji izotopów promieniotwórczych przez docierające do Ziemi cząstki promieniowania kosmicznego.

W oparciu o dane z pomiarów izotopowych ¹⁰Be i ¹⁴C można uzyskać informacje o zmianach pola magnetycznego Słońca. Widzimy je na rysunku 3.

Fluktuacje pola magnetycznego gwiazdy oraz obecnych na jej powierzchni plam i pochodni przekładają się na ilość emitowanej z powierzchni energii, co pozwala obliczyć jej strumień w odległości odpowiadającej odległości Ziemi od Słońca (1 AU – jednostka astronomiczna).

Zmienność stałej słonecznej podczas 11-letniego cyklu wynosi około 1 W/m². Zakres zmienności pomiędzy Minimum Maundera a ostatnim maksimum słonecznym w latach 60. XX wieku jest niewiele większy. Rekonstrukcja Wu i in., 2018 pokazuje zmianę o 1,2 W/m². To wynik zgodny z innymi współczesnymi rekonstrukcjami, dającymi wyniki z zakresem niepewności 0,9–1,5W/m².

W związku z mającym miejsce w ostatnich dekadach spadkiem aktywności słonecznej, moc docierającego do Ziemi promieniowania słonecznego spadła do poziomu porównywalnego z minimum Daltona z przełomu XVIII i XIX w. Pomimo tego globalna temperatura, zamiast spadać, szybko rośnie -to wynik szybkiego wzrostu koncentracji gazów cieplarnianych (patrz Ziemia się nagrzewa. I wiemy dlaczego.).

Aktywność słoneczna w ostatnich 600, 3000 i 9000 latach

A co było wcześniej? Przyjrzyjmy się rezultatom analizy Wu i in., 2018 w trzech różnych skalach czasowych: ostatnich 600, 3000 i 9000 lat.

Jak widać, rekonstrukcje mocy promieniowania słonecznego, bazujące na różnych zapisach izotopowych, ¹⁰Be i ¹⁴C dobrze zgadzają się ze sobą, pomimo znacząco różnych ścieżek geochemicznych tych pierwiastków w atmosferze Ziemi (pierwszy jest wymywany z atmosfery przez opady, drugi jest wychwytywany przez rośliny). W dodatku nawet gdy sięgamy dalej w przeszłość (wykres dla ostatnich 9000 lat) okazuje się, że zakres zmienności mocy promieniowania słonecznego był rzędu 1,5 W/m², czyli ok. 0,11%.

Widać też, że wysoka aktywność słoneczna w połowie XX wieku nie była niczym nietypowym w okresie holocenu (ostatnie 11,5 tys. lat).

Wpływ zmian aktywności Słońca na klimat

Oszacujmy jeszcze, jakie jest wymuszenie radiacyjne związane z opisanymi wyżej zmianami aktywności słonecznej. Ziemia pochłania około 70% padającego promieniowania słonecznego. Ponieważ interesuje nas średni strumień promieniowania przypadający na jednostkę powierzchni globu, musimy wziąć pod uwagę, że powierzchnia ta jest czterokrotnie większa od powierzchni przekroju planety (4πR² powierzchni Ziemi vs πR² przekroju). Zmiana mocy promieniowania słonecznego o 1 W/m² powoduje więc zmiany energii absorbowanej przez powierzchnię Ziemi równe ¼ · 0,7 = 0,17 W/m². W przypadku różnicy strumienia promieniowania słonecznego pomiędzy Minimum Maundera a maksimum w XX wieku równej 1,2 W/m² oznaczałoby to zmiany wymuszenia radiacyjnego na poziomie około 0,2 W/m²; dla porównania obecny wpływ gazów cieplarnianych przekracza już 3 W/m².

Reasumując, nie ma żadnych podstaw, by twierdzić, że globalne ocieplenie jest wywołane zwiększoną aktywnością słoneczną. Więcej, średnia temperatura Ziemi rośnie, mimo spadku mocy promieniowania docierającego ze Słońca do Ziemi. O tym, że to nie wzrost aktywności słonecznej odpowiada za globalne ocieplenie świadczy też wiele innych niezależnych obserwacji. Przykładowo, gdyby to Słońce było przyczyną zachodzącego ocieplenia, obserwowalibyśmy nagrzewanie się całej atmosfery od dołu do góry. Z kolei wzrostowi temperatury przy powierzchni ziemi, związanemu ze wzrostem koncentracji gazów cieplarnianych powinno towarzyszyć ochładzanie się górnych warstw atmosfery, co jest obserwowane.

Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna prof. Szymon Malinowski

The post Aktywność słoneczna w ostatnich 9000 lat appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Aktywność słoneczna a pole magnetyczne Słońca

Zmiany aktywności słonecznej oznaczają nie tylko wahania ilości docierającej do Ziemi energii. Wraz z nią zmienia się także natężenie roztaczanego przez naszą gwiazdę pola magnetycznego. Pole to mocniej lub słabiej osłania układ słoneczny od galaktycznego promieniowania kosmicznego (rozpędzonych naładowanych cząstek – jąder atomowych – wyemitowanych kiedyś w naszej galaktyce i pędzących przez przestrzeń kosmiczną).

Gdy wysokoenergetyczna (rozpędzona) cząsteczka promieniowania kosmicznego zderza się z jądrem atomowym znajdującym się w skale, glebie lub atmosferze, może dokonać jego przemiany jądrowej i spowodować powstanie izotopu radioaktywnego, nie istniejącego w sposób naturalny na Ziemi (ponieważ okres rozpadu takiego jądra atomowego w porównaniu z czasem istnienia planety jest krótki, te, które były na Ziemi w trakcie jej powstawania, zdążyły się już dawno temu rozpaść).

Które radioizotopy pomagają w badaniach aktywności słonecznej?

Przykładowo, izotop berylu ¹⁰Be („beryl-10”) jest produkowany w atmosferze przez promieniowanie kosmiczne pochodzenia pozasłonecznego. Im większa jest aktywność słoneczna, tym mniej tego promieniowania dociera do Ziemi i tym mniej powstaje ¹⁰Be. Na podstawie analizy zawartości ¹⁰Be w rdzeniach lodowych można określić okresy wzmożonej aktywności słonecznej. Pozostają one w bardzo dobrej zgodności z aktywnością słoneczną określaną za pomocą liczby plam.

Podobnie ma się sprawa z izotopem węgla ¹⁴C („węgiel-14”). Powstaje on w górnych warstwach atmosfery Ziemi w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego z azotem ¹⁴N. W okresach minimum aktywności Słońca – gdy słabnie jego pole magnetyczne (a więc wzmacnia się strumień promieniowania kosmicznego) – powstaje więcej izotopu ¹⁴C, który, dyfundując do niższych warstw atmosfery, odkłada się m.in. w rocznych przyrostach drzew.

W latach 60. XX wieku, w rezultacie testów broni jądrowej, koncentracja ¹⁴C w atmosferze wzrosła prawie dwukrotnie, a później w miarę przechodzenia atomów do innych rezerwuarów węgla (oceanów i ekosystemów lądowych), spadała i obecnie jest na poziomie o 10% wyższym niż w latach 50. XX w. Przy okazji zimnej wojny dostaliśmy do ręki bardzo poręczne narzędzie do datowania (na przykład warstw lodowców) i śledzenia przepływu węgla w przyrodzie (na przykład jego rozchodzenia się w głąb oceanów).

Próbki spoza naszej planety

Oszacowania aktywności słonecznej uzyskane za pośrednictwem izotopów różnych pierwiastków dają nie do końca jednoznaczne wyniki (pokazuje to rysunek 3), związane m.in. z różnicami w procesach, którym podlegały próbki pochodzące z różnych rejonów oraz zmianami ziemskiego pola magnetycznego, które wpływają na zróżnicowanie dopływu naładowanych cząsteczek promieniowania kosmicznego do różnych regionów naszej planety. Poręcznie byłoby mieć wskaźnik aktywności słonecznej, który powstał dawno temu i nie był wystawione na te czynniki. Skąd go wziąć? Można zbadać meteoryty, w których obecne są radionuklidy pochodzenia kosmicznego, na przykład ⁴⁴Ti.

Na koniec przykład. Jakiś czas temu pisaliśmy o badaniach paleoklimatycznych na Ziemi Baffina (czytaj Kiedy ostatnio w Arktyce było tak ciepło jak obecnie?). Występujący tu lodowiec jest pozostałością istniejącego od ponad 2,5 mln lat lądolodu laurentyjskiego, który w epokach lodowych pokrywał Kanadę i dużą część północnych Stanów Zjednoczonych. Badania radionuklidów pochodzenia kosmicznego, takich jak beryl-10, glin-26 i węgiel-14 w skałach leżących u czoła topniejącego lodowca pozwoliły określić, kiedy były one wystawione na działanie promieniowania kosmicznego (ma to miejsce tylko wtedy, gdy nie są przykryte lądolodem). Okazuje się, że w ostatnim milionie lat jedynie dwa razy, setki tysięcy lat temu, lądolód kurczył się w stopniu zbliżonym do obecnie obserwowanego. Jeśli topnienie będzie przebiegać dalej, w kolejnych dekadach zaczną odsłaniać się skały znajdujące się pod lądolodem od ponad 2,5 mln lat.

Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

The post Paleoklimatologia: aktywność słoneczna i radioaktywne izotopy appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Główną tezą książki jest, że niższa aktywność Słońca skompensuje ocieplający wpływ rosnących stężeń gazów cieplarnianych, prowadząc do ochłodzenia w najbliższych dekadach. Tezie tej towarzyszy seria zarzutów względem klimatologów i posądzenie środowiska naukowego o obsesyjne uznawanie CO₂ za wyłączną przyczynę zmian klimatycznych. Już ze streszczenia książki dowiemy się, że:

DEZINFORMACJA:
od 2000 roku średnia temperatura na Ziemi nie rośnie, a w długim okresie mierzonym dekadami, stuleciami czy mileniami za zmiany temperatury odpowiada aktywność Słońca. Tysiąc lat temu Grenlandia była zieloną krainą, a biegun północny był wolny od lodu. Naturalny cykl aktywności Słońca i związaną z nim rolę promieniowania kosmicznego skrzętnie się ukrywa.

Kiedy trafiamy na tekst, w którym liczba wymienionych mitów klimatycznych przewyższa liczbę użytych w nim zdań, nie możemy przejść koło niego obojętnie. Zamówiliśmy więc książkę, żeby móc odnieść się do jej treści.

Oczekując na przesyłkę, przyjrzeliśmy się osobom autorów: Fritza Vahrenholta i Sebastiana Lüninga.

Vahrenholt jest doktorem chemii, pracował w urzędach ochrony środowiska, a od 1998 roku w firmach energetycznych Shell Oil, REPower. Obecnie zasiada w radzie nadzorczej niemieckiego koncernu energetycznego RWE Innogy. Na jego liście publikacji nie ma żadnych pozycji z obszaru klimatologii, zresztą sam Vahrenholt otwarcie przyznaje, że nie ma naukowego doświadczenia w tym obszarze.

Lüning jest geologiem. Podobnie jak Varhrenholt pracuje w RWE Innogy, jako specjalista w dziale ropy i gazu. Jego prace naukowe dotyczą struktur geologicznych w kontekście poszukiwań węglowodorów. Z obszaru klimatologii podobnie do Varhrenholta nie ma żadnych publikacji.

Brak kompetencji naukowych z obszaru klimatologii nie dodaje wiarygodności autorom próbującym obalić naukowy konsensus i zarzucającym środowisku naukowemu skrajną niekompetencję bądź nieuczciwość. No, ale przejdźmy do konkretów.

Opinia autorów

Już na pierwszy rzut oka widać, że autorom udało się zebrać w książce niesamowicie bogatą kolekcję mitów klimatycznych. Jest ich tak wiele, że pomysł ich inwentaryzacji i wyjaśniania krok po kroku szybko uznaliśmy za nierealistyczny, bo zamiast artykułu musielibyśmy napisać własną książkę. Zamiast tego postanowiliśmy skupić się na głównych tezach autorów. Zacytujmy:

DEZINFORMACJA:
od 2000 roku średnia temperatura na Ziemi nie rośnie, a w długim okresie mierzonym dekadami, stuleciami czy mileniami za zmiany temperatury odpowiada aktywność Słońca. Tysiąc lat temu Grenlandia była zieloną krainą, a biegun północny był wolny od lodu. Naturalny cykl aktywności Słońca i związaną z nim rolę promieniowania kosmicznego skrzętnie się ukrywa.

A jak jest?

Podsumujmy tezy autorów, odnosząc się do nich punkt po punkcie:

DEZINFORMACJA: Czułość klimatu na podwojenie się stężenia CO₂ jest rzędu 1,0-1,5°C.

Czułość klimatu na podwojenie stężenia CO₂ może być obliczona nie tylko za pomocą komputerowych modeli klimatu, ale też empirycznie, poprzez porównanie zmian temperatur w historii geologicznej z naturalnymi wymuszeniami klimatycznymi. Długa lista niezależnych badań, bazujących na różnych okresach z przeszłości Ziemi, pokazuje, że czułość klimatu (czyli wzrost temperatury w odpowiedzi na podwojenie atmosferycznej koncentracji dwutlenku węgla) wynosi około 3°C. Wartości tak niskie, jak te podawane przez autorów „Zimnego Słońca”, są niezgodne z badaniami dawnych zmian klimatu. Piszemy o tym więcej w Mit: Czułość klimatu na zmiany stężenia dwutlenku węgla jest bardzo mała, Równowagowa czułość klimatu – chyba jednak 3 stopnie, Chmury, klimat i przyśpieszony wzrost temperatur.

DEZINFORMACJA:
Jasne świadectwa wskazują, że Słońce odpowiada za co najmniej połowę wynoszącego 0,8°C ocieplenia, jakie nastąpiło od 1850 roku. (…) Obecnie mniej niż połowę głoszonego przez modele klimatyczne IPCC wzrostu temperatury widać na rzeczywistej krzywej temperatur. (…) Opinii publicznej mało znany jest fakt, że temperatura przestała rosnąć przed ponad dziesięciu laty u od tamtej pory wcale nie robi się cieplej. Od 2000 roku temperatury utrzymują się na stałym poziomie, chociaż emisje CO₂ i zawartość CO₂ w atmosferze rosną z roku na rok. Przy tym raporty IPCC prognozowały przecież, że temperatury będą rosły o 0,2°C w ciągu dziesięciolecia. (…)
W minionych latach w raportach IPCC odkrywano raz po raz błędy popełniane przez prominentnych autorów. Błądzić jest rzeczą ludzką i oczywiście ma do tego prawo także IPCC, zwłaszcza w pracach tak obszernych i zawierających tyle danych jak jego raporty. Dziwi tylko, że wszystkie te błędy zawsze idą tylko w jednym kierunku, a mianowicie dramatyzowania realnej sytuacji. (…)
Największym błędem IPCC jest niezgodne z jakąkolwiek logiką założenie, że naturalne zmiany warunków klimatycznych nie odgrywają już dzisiaj żadnej roli. (…)
Ostatnie minimum jedenastoletniego cyklu słonecznego w latach 2005-2010 charakteryzowało się nader słabą fazą. Intensywność słonecznego pola magnetycznego spadła w 2010 roku do jednej z najniższych wartości od 150 lat. Odpowiednio promieniowanie kosmiczne osiągnęło najwyższy poziom w całej pięćdziesięcioletniej historii pomiarów. (…)
Obecnie znajdujemy się w bardzo słabym 24 cyklu słonecznym. (…) Słońce zapada w zimowy sen. (…) Uwzględniając najważniejsze naturalne i antropogeniczne czynniki klimatyczne, należy liczyć się około 2035 roku z lekkim globalnym ochłodzeniem o 0,2-0,3°C w porównaniu z sytuacją dzisiejszą. W nadchodzących dekadach od Słońca możemy oczekiwać jedynie ochłodzenia. (…) Aktywność słoneczna w 2035 roku spadnie do poziomu porównywalnego z minimum Daltona, które trwało od 1790 do 1830 roku. (…) Wpływająca na światowy klimat dekadalna oscylacja pacyficzna (PDO) również będzie do 2035 roku w chłodnej negatywnej fazie, co również przyczyni się do ochłodzenia. (…)
Tylko ze strony naturalnych czynników zmian klimatu można więc do 2035 roku spodziewać się ochłodzenia o 0,4-0,6°C w porównaniu z dzisiejszym poziomem temperatur. Jeśli zastosować bardziej realistyczny zakres wrażliwości klimatu 1,0-1,5°C w razie podwojenia się stężenia CO₂, będzie to odpowiadać wzrostowi temperatury o 0,4-0,6°C. W związku z tym wyżej wymieniony efekt netto obniżenia temperatury wyniesie 0,2-0,3°C.

To absolutnie bezzasadny zarzut. Kwestia wpływu procesów związanych ze zmiennością promieniowania ultrafioletowego jest intensywnie badana (np. Haigh i in., 2010, Wen i in., 2012, Solanki i in., 2013, a rezultaty badań wskazują, że choć reakcja temperatury na zmianę aktywności słonecznej może być większa od tej bezpośrednio wynikającej ze zmian mocy Słońca (rzędu 0,17K na 1W/m²), to w jedynie niewielkim stopniu. Rind i in., 2008 piszą, że często odpowiedź troposfery na stratosferyczne wymuszanie przez ultrafiolet jest nieznaczna. W najnowszej pracy Ball i in. (2016) sugerują istotną zależność promieniowania UV i temperatury przy powierzchni Ziemi w obszarze Północnego Atlantyku. W jeszcze nowszym artykule, Chiodo i in. (2016) pokazują, że są możliwe regionalne efekty związane z UV w cyklu słonecznym i oddziaływaniem stratosfera-troposfera, jednak globalne efekty są mniejsze niż wynikające ze zmian dopływu energii w pasmie widzialnym, choć mogą mieć pewne znaczenie w sytuacji długiego minimum aktywności.

DEZINFORMACJA: Czułość klimatu na zmiany aktywności Słońca podnoszą też indukowane przez nie zmiany natężenia strumienia promieniowania kosmicznego (tzw. hipoteza Svensmarka). Mniejsza aktywność słoneczna pozwala docierać do Ziemi większej ilości promieniowania kosmicznego, które z kolei stymuluje powstawanie jąder kondensacji i tym samym wzmaga tworzenie chmur. Większa ilość chmur skutkuje zaś odbijaniem większej ilości promieniowania słonecznego i dodatkowym ochładzaniem powierzchni Ziemi.

Badania naukowe pokazują, że cząsteczki galaktycznego promieniowania kosmicznego nie są szczególnie efektywnym mechanizmem zasiewania chmur. Można to pokazać na podstawie analizy danych pomiarowych. Podczas ostatnich pięciu dekad liczba cząstek galaktycznego promieniowania kosmicznego docierającego do Ziemi wzrosła, a w ostatnich latach osiągnęła rekordowe poziomy. Gdyby hipoteza Svensmarka była prawdziwa, wzrost intensywności promieniowania kosmicznego powinien powodować w tym czasie ochładzanie klimatu i szczególnie niskie temperatury w ostatnich kilku latach. Tymczasem dzieje się coś przeciwnego: jednocześnie z dużymi natężeniami galaktycznego promieniowania kosmicznego obserwujemy rekordowo wysokie średnie temperatury powierzchni Ziemi.

W pracy Sloan i Woflendale 2007 przeprowadzona została analiza weryfikująca powiązania pomiędzy promieniowaniem kosmicznym, a pokrywą chmur. W jej wyniku stwierdzono rozbieżność pomiędzy hipotezą Svensmarka, a obserwacjami. Ponieważ na wysokich szerokościach geograficznych wahania natężenia promieniowania kosmicznego są znacznie większe niż w innych obszarach, zgodnie z teorią Svensmarka można by oczekiwać większych zmian zachmurzenia w regionach polarnych. Niczego takiego nie zaobserwowano. Po wybuchu reaktora w Czarnobylu, w wyniku którego do atmosfery trafiła bardzo duża ilość powodujących jonizację radioaktywnych nuklidów, również nie stwierdzono wzrostu pokrywy chmur. Hipotezę Svensmarka ostatecznie obalają nowsze badania: obserwacje opisane w artykule Kulmala i in. (2009) oraz wyniki eksperymentu „CLOUD” w CERN. Kiedy autorzy „Zimnego Słońca” pisali książkę, podali eksperyment CLOUD jako dowód na wpływ promieniowania kosmicznego na formowanie się chmur i klimat, pisząc m.in., że „ostatecznych wyników tego ważnego problemu spodziewamy się w 2013/2014 roku”. Teraz, kiedy dysponujemy już wynikami eksperymentu, wiemy, że choć stwierdzono mnóstwo rożnych ciekawych efektów oddziaływania promieniowania kosmicznego na obecne w atmosferze związki organiczne (opisane w licznych artykułach), to nie znaleziono żadnego istotnego wpływu promieniowania kosmicznego na klimat.

Warto też dodać, że 40000 lat temu natura przeprowadziła eksperyment, w którym pole magnetyczne Ziemi praktycznie zanikło, a natężenie promieniowania kosmicznego docierającego na Ziemię wzrosło dwukrotnie. Co się wtedy stało z klimatem? Dowiesz się tego z filmu pokazującego historię klimatu Ziemi „Największy Przełącznik Kontrolny” (42:20). Spojler: nic zauważalnego.

DEZINFORMACJA: Ocieplenie w XX wieku było w większości spowodowane rosnącą aktywnością Słońca, a jedynie w niewielkim stopniu wzrostem stężenia gazów cieplarnianych.

Słońce przez wieki rzeczywiście było znaczącym czynnikiem wpływającym na klimat Ziemi. Jednak kilkadziesiąt lat temu korelacja między jego aktywnością Słońca a temperaturą powierzchni Ziemi skończyła się. Podkreślanie wcześniejszej korelacji pomiędzy aktywnością słoneczną a temperaturą Ziemi jedynie uwypukla ten fakt.

W ostatnich dekadach przeprowadzono szereg badań mających na celu określenie względnego wpływu różnych czynników (gazy cieplarniane, napromieniowanie słoneczne itp.) na obserwowane globalne ocieplenie. Badań wykorzystujących różnorodne podejścia statystyczne i fizyczne. Pokazują one, że wpływ zmian aktywności słonecznej jest bardzo mały.

Zmiany aktywności Słońca sprzyjały ociepleniu do lat 60. XX wieku, ale w ciągu ostatniego półwiecza jego wkład we wzrost średnich temperatur na Ziemi był bardzo mały, a w ostatnich dziesięcioleciach wręcz negatywny. Oto krótkie cytaty z najważniejszych opracowań:

• Schurer 2013: „Słońce nie przyczyniło się raczej do więcej niż 0,15°C z zaobserwowanego ocieplenia o około 1°C w ostatnich 300 latach.” 
• Huber i Knutti 2011: „Nawet dla rekonstrukcji z dużą zmiennością całkowitego napromieniowania, wkład Słońca w ocieplenie od 1950 roku wyniósł tylko 0,07°C (0,03-0,13°C).” 
• Erlykin 2009: „Stwierdzamy, że wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi [od 1956 roku], który może być przypisany zmianom aktywności Słońca stanowi jedynie 14% obserwowanego globalnego ocieplenia.” 
• Benestad 2009: „Nasza analiza pokazuje, że najbardziej prawdopodobny udział wymuszenia słonecznego w globalnym ociepleniu stanowi 7 ± 1% w XX-tym wieku, a jeśli chodzi o ocieplenie od 1980 roku, to jest on zaniedbywalnie mały.” 
• Lockwood 2008: „Pokazaliśmy, że wpływ zmian słonecznych na trend temperatury od 1987 roku jest mały i spadkowy; najlepsze oszacowanie wynosi -1,3%, a odchylenie standardowe 2σ daje przedział niepewności od -0,7 do -1,9%.” 
• Lean i Rind 2008: „Według naszej analizy, przyczynek zmian aktywności słonecznej do ocieplenia klimatu był w ostatnich 25 latach pomijalny, a w ostatnich 100 latach był rzędu 10%…” 
• Lockwood 2008: „Wnioski z naszego poprzedniego artykułu, że wymuszanie radiacyjne Słońca spadło w ciągu ostatnich 20 lat, podczas gdy temperatury powietrza na powierzchni Ziemi wzrastały, dotyczą pełnego zakresu potencjalnych stałych czasowych reakcji klimatu na zmiany aktywności Słońca.” 
• Ammann 2007: „Mimo, że efekty słoneczne i wulkaniczne zdają się być dominującą przyczyną większości powolnych zmian klimatycznych w ciągu ostatniego tysiąca lat, to od drugiej połowy zeszłego wieku dominować zaczął wpływ gazów cieplarnianych.” 
• Lockwood 2007: „Obserwowany szybki wzrost średnich globalnych temperatur po 1985 roku nie może być przypisany zmianom aktywności słonecznej, bez względu na mechanizm który się założy i bez względu na wielkość wzmocnienia zmian słonecznych.” 
• Foukal 2006: „Zmiany mierzone za pomocą satelitów od 1978 roku są zbyt małe, aby mogły przyczynić się znacząco do przyspieszonego globalnego ocieplenia w ciągu ostatnich 30 lat.” 
• Scafetta 2006: „Od 1975 roku globalne ocieplenie zachodziło znacznie szybciej, niż można by oczekiwać, gdyby uwzględnić wyłącznie wpływ Słońca.” 
• Usoskin 2005: „Podczas ostatnich 30 lat całkowite napromieniowanie słoneczne, w zakresie nadfioletu i strumień promieniowania kosmicznego nie wykazywały żadnego znaczącego trendu, zatem ostatni epizod globalnego ocieplenia musi mieć inną przyczynę.” 
• Solanki 2004 zrekonstruował liczbę plam słonecznych w okresie ostatnich 11400 lat używając koncentracji radioaktywnego izotopu węgla 14C i stwierdził, że „jest mało prawdopodobne, aby główną przyczyną silnego ocieplenia podczas ostatnich trzech dziesięcioleci była zmienność słoneczna.” 
• Haigh 2002: „Dane obserwacyjne sugerują, że Słońce wpływało na temperatury w skali dziesięcioleci, wieków i tysiącleci, jednak analiza wpływu napromieniowania i wyniki modelowe bilansu energii i modeli ogólnej cyrkulacji (GCM) sugerują, że ocieplenie podczas ostatniej części XX wieku nie może być przypisane wyłącznie wpływowi Słońca.” 
• Stott 2003: prowadził symulacje sztucznie zawyżając wagę wpływu Słońca na klimat. Pomimo tego w wyniku badań stwierdził że „większość ocieplenia w okresie ostatnich 50 lat prawdopodobnie była spowodowana zwiększeniem ilości gazów cieplarnianych.” 
• Solanki 2004: „Przyczynek Słońca do ocieplenia powierzchni Ziemi od lat 70. XX wieku to mniej niż 30%.” 
• Lean i Rind 1999: „jest mało prawdopodobne, że zależność pomiędzy Słońcem i klimatem może wyjaśnić znaczącą część globalnego ocieplenia po 1970 roku.” 
• Waple 1999: „niewiele wskazuje na to, że obserwowane zmiany napromieniowania słonecznego mają duży wpływ na obecny trend ocieplenia.” 
• Frolich 1998: „trendy emisji promieniowania słonecznego jedynie nieznacznie przyczyniły się do wzrostu globalnej temperatury powierzchni Ziemi o 0,2°C w ostatniej dekadzie.”

Więcej w Mit: Globalne ocieplenie jest powodowane wzrostem aktywności słonecznej.

Należy podkreślić, że różne potencjalne przyczyny zmiany klimatu mają swoje unikalne sygnatury. W przypadku ocieplenia wywoływanego przez gazy cieplarniane powinniśmy obserwować ocieplenie troposfery połączone z ochładzaniem stratosfery, szybsze ocieplanie się nocy niż dni i inne zjawiska wymienione na rysunku 4. Gdyby to Słońce było odpowiedzialne za zmianę klimatu, nie obserwowalibyśmy ochładzania się górnej troposfery, spadku ilości uciekającej w kosmos energii, szybciej ocieplałyby się dni niż noce, a lata szybciej od zim itd.

Co więcej, bezpośrednio obserwujemy zmiany w widmie promieniowania długofalowego dochodzącego do powierzchni Ziemi i opuszczającego atmosferę. Są one w pełnej zgodzie z tym, co przewiduje fizyka w związku ze wzrostem stężeń gazów cieplarnianych (patrz Chcecie dowodów, że CO₂ ma wpływ na efekt cieplarniany? Proszę bardzo!). To nie wzrost mocy Słońca zaburza bilans radiacyjny planety, ale wzrost stężenia gazów cieplarnianych.

DEZINFORMACJA: Od 2000 roku aktywność słoneczna wyraźnie spada, osiągając w ostatnich latach najniższy od ponad stulecia poziom. W rezultacie od 2000 roku temperatury utrzymują się na stałym poziomie, chociaż stężenie CO₂ w atmosferze wciąż rośnie.

To prawda, że od 2000 roku aktywność słoneczna wyraźnie spada, osiągając w ostatnich latach najniższy od ponad stulecia poziom. Moglibyśmy więc spodziewać się, że Ziemia będzie się ochładzać. Tymczasem obserwujemy, że Ziemia pochłania energię w tempie 6×1021 J rocznie, co odpowiada mniej więcej energii wybuchów 4 bomb atomowych klasy ‘Hiroszima’ na sekundę.

Gdyby nie spadek aktywności Słońca, obserwowalibyśmy jeszcze szybszy wzrost temperatury powierzchni Ziemi. Tak więc można powiedzieć, że autorzy książki mają rację pisząc o wpływie na klimat innych niż CO₂ i inne gazy cieplarniane czynników. W okresie, o którym piszą autorzy książki, w związku z obniżoną aktywnością Słońca, chłodną fazą dekadalnej oscylacji pacyficznej PDO, silnymi zjawiskami La Niña (chłodzącymi powierzchnię Ziemi), wzrostem emisji aerozoli siarkowych (głównie ze spalania węgla w Chinach i Indiach) i transportem ciepła w głębiny oceanów (patrz Mit: Globalne ocieplenie się skończyło) rzeczywiście obserwowaliśmy wolniejszy wzrost temperatury (zielona ramka na rysunku 6).

DEZINFORMACJA: IPCC zakłada, że naturalne zmiany warunków klimatycznych nie odgrywają już dzisiaj żadnej roli. Pomijane są zmiany aktywności Słońca, zmiany prądów oceanicznych (np. PDO) i inne czynniki naturalne.

Stwierdzenie, że IPCC zakłada, że naturalne zmiany warunków klimatycznych nie odgrywają już dzisiaj żadnej jest zwyczajnie nieprawdziwe. IPCC nigdzie czegoś takiego nie mówi, co łatwo sprawdzić zaglądając np. do V Raportu. Nic takiego nie mówi także żaden zajmujący się profesjonalnie tematem naukowiec. Autorzy książki wystawiają po prostu „słomianą kukłę”. Czytaj więcej w Mit: CO₂ poświęca się za dużo uwagi w porównaniu z innymi czynnikami.

DEZINFORMACJA: IPCC nieustannie przedstawia nazbyt alarmistyczne prognozy.

Raporty IPCC są publikowane od ponad ćwierć wieku. Można więc zweryfikować, które prognozy były trafne, które zbyt agresywne, a które zbyt konserwatywne. Takie weryfikacje zostały przeprowadzone. Okazuje się, że przewidywania IPCC są nazbyt konserwatywne i nie doceniają tempa zachodzących zmian. Oszacowano (Freudenburg i Muselli, 2010), że jest ponad 20 razy bardziej prawdopodobne, że IPCC nie docenia skali zagrożeń, niż że je przecenia.

Badacze stwierdzili, że klimatolodzy z IPCC są pod presją mediów, które stale poddają w wątpliwość ich prognozy, twierdząc, że to przesadzone, najgorsze możliwe scenariusze. Media rzadko (o ile w ogóle) rozważają odwrotną możliwość: że sytuacja może rozwinąć się w znacznie gorszym kierunku. Cytując autorów analizy:

(…) przegląd nowych badań naukowych pokazuje, że prawdopodobieństwo tego, że następstwa antropogenicznego globalnego ocieplenia okażą się poważniejsze, niż przewidywało to IPCC, jest ponad dwudziestokrotnie większe niż tego, że będą one mniej poważne. Badania pokazują, że jeśli media rzeczywiście chciałyby konfrontować ze sobą „dwie strony” dyskursu klimatycznego, to „właściwą drugą stroną” dla stanowiska IPCC są ci, którzy twierdzą, że zmiany klimatu będą mieć znacznie poważniejsze następstwa, niż przewidują to oficjalne szacunki.

Inaczej mówiąc, jeśli mediom zależałoby na zrównoważeniu przekazu, to powinny jako „drugą stronę” zaprosić do dialogu tych, według których przewidywania IPCC są błędne, bo perspektywa jest bardziej złowieszcza.

Czytaj więcej w Mit: Naukowcy z IPCC to alarmiści, Może być niedobrze. Ekstremalna prognoza Jamesa Hansena wchodzi do kanonu nauki.

DEZINFORMACJA: Raporty IPCC prognozowały, że temperatury będą rosły o 0,2°C w ciągu dziesięciolecia, a tymczasem ocieplenie takie nie ma miejsca.

Zwróćmy uwagę na obszar zaznaczony na rysunku 9 zielonym prostokątem. W tym krótkim okresie (kiedy czynniki naturalne działały w kierunku ochłodzenia) wzrost temperatury rzeczywiście był wolniejszy. A jaki był średni wzrost temperatury w ostatnich dekadach? Przyjrzyj się rysunkowi 9 i oszacuj sam. Jak obserwowany wzrost temperatury ma się do prognozowanego przez IPCC ocieplenia w tempie około 0,2°C?

A co pokazują serie pomiarowe inne niż NASA GISS? Zobaczmy. Dla porównania, gruba niebieska strzałka pokazuje wzrost o 0,5°C od roku 1990 do 2015 (25 lat), czyli o 0,2°C w ciągu dekady.

Można by powiedzieć, że IPCC z prognozą wzrostu temperatury trafiło w punkt. Można by, gdyby nie to, że stało się tak jedynie dlatego, że czynniki naturalne zgodnie zadziałały w kierunku obniżania temperatury. Gdyby nie to, IPCC odnotowałoby na swoim koncie kolejną pomyłkę w postaci zbyt konserwatywnej (za niskiej) prognozy.

DEZINFORMACJA: Do 2035 roku spadek aktywności Słońca do poziomu z czasów minimum Daltona, które trwało od 1790 do 1830 roku oraz zmiany prądów oceanicznych (w szczególności PDO) doprowadzą do spadku temperatury globalnej (pomimo wzrostu stężeń gazów cieplarnianych) o 0,2-0,3°C.

Autorzy książki przedstawili prognozę, według której do 2035 roku spadek aktywności Słońca do poziomu z czasów minimum Daltona, oraz zmiany prądów oceanicznych (w szczególności PDO) doprowadzą do spadku temperatury globalnej (pomimo wzrostu stężeń gazów cieplarnianych) o 0,2-0,3°C. Od publikacji niemieckiej edycji książki minęło już kilka lat, można więc sprawdzić, jak spisuje się prognoza Vahrenholta i Lüninga.

Oto wykres z książki „Zimne słońce”, pokazujący prognozę wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi wg IPCC (linia czerwona), prognozę zmian temperatury według Vahrenholta i Lüninga (linia niebieska) oraz „plateau mierzonych temperatur” (linia czarna). Przyjrzyj mu się uważnie. Bardzo uważnie. Wyciągnij wnioski.

Oko czytelnika rejestruje „plateau mierzonych temperatur” odnotowanych na osi temperatury jako „dzisiaj”, po czym ślizga się po osi daty do aktualnego momentu i stwierdza, że prognoza IPCC w ciągu zaledwie kilkunastu lat przestrzeliła wzrostem temperatury aż o 0,5°C, co w porównaniu do prognozowanego do końca stulecia ocieplenia o 2,6°C jednoznacznie sugeruje, że cała prognoza nadaje się jedynie do kosza. Jednocześnie rejestrujemy ciągłość „plateau mierzonych temperatur” i prognozy  Vahrenholta i Lüninga.

Takie było nasze pierwsze wrażenie. Byłoby zaś i pierwszym i ostatnim dla osoby nie orientującej się dobrze w tematyce. Tymczasem rysunek 11 to nie byle jaki wykres – to majstersztyk manipulacji. Choć wykres zawiera wiele poważnych błędów, to jesteśmy przekonani, że nic nie zostawiono tu przypadkowi. Co mamy na myśli? Zabaw się w detektywa, zastanów, co z tym wykresem jest „nie tak”, a następnie przeczytaj artykuł Majstersztyk manipulacji, czyli prognoza ochłodzenia z książki „Zimne Słońce”, w którym znajdziesz wyjaśnienie.

Wizytówka negacjonisty

W tekście skupiliśmy się na rozważaniach Vahrenholta i Lüninga na temat wpływu zmian aktywności Słońca na temperaturę powierzchni Ziemi. W swojej książce przedstawiają jednak także wiele innych myśli, które dyskwalifikują ich jako kompetentnych naukowców.

Podkreślmy więc, że

• wbrew temu, co twierdzą autorzy, w rekonstrukcji temperatury w ostatnich 1000 lat (tzw. „kiju hokejowym”) nie znaleziono żadnych błędów, które w znaczącym stopniu zmieniały płynące z niej wnioski; bezprecedensowy charakter wzrostu temperatury w ostatnich dekadach potwierdza wiele niezależnych badań prowadzonych różnymi metodami, patrz Mit: Gwałtowny wzrost temperatur to efekt błędu w obliczeniach, Koniec Holocenu)
• tysiąc lat temu Grenlandia NIE była zielona (patrz Mit: Za czasów Eryka Rudego Grenlandia była zielona) 
• a Arktyka NIE była wtedy wolna od lodu (patrz Mit: Całkiem niedawno zasięg lodu arktycznego był znacznie mniejszy niż dziś)

• Pisanie o spowolnieniu wzrostu poziomu morza w okresie 2005-2011 to klasyczne wybieranie wisienek,

• tempo wzrostu poziomu morza w ostatnich dekadach jest bezprecedensowe w perspektywie historycznej (patrz artykuł Tysiące lat zmian poziomu morza),

• ocieplenia występujące w okresie przejść między epokami lodowymi i interglacjałami było inicjowane przez zmiany orbity Ziemi, a wzmacniane przez wzrost koncentracji CO₂ (patrz Mit: To ocieplenie powoduje wzrost koncentracji CO₂ a nie na odwrót). 
•  …

W książce można znaleźć jeszcze dużo więcej mitów klimatycznych. Nie będziemy przytaczać wszystkich – to, co opisaliśmy zupełnie wystarcza, żeby stwierdzić, że ta lektura nie tylko nie pogłębi wiedzy czytelników, ale taką dawką antywiedzy wręcz ją obniży.

Dlaczego Fritz Vahrenholt i Sebastian Lüning napisali książkę, którą wydali w wydawnictwie specjalizującym się w beletrystyce, a nie recenzowany tekst naukowy? Ponieważ ich tezy nie przeszłyby obronną ręką procesu recenzji, a beletrystyka żadnego procesu recenzji przechodzić nie musi i można w niej umieścić nawet kompletnie błędne tezy. Szkoda tylko dezinformowanych czytelników.

Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

The post „Zimne Słońce” – imponująca kolekcja mitów klimatycznych appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

„Naukowcy: Za 15 lat Słońce przestanie nas grzać” pisze Fakt. Onet zapytuje: „W ciągu 15 lat czeka nas mała epoka lodowcowa?” „Będzie zimno. Nadchodzi globalne oziębienie” wieszczy Fronda. TVN Meteo Active donosi: „Naukowcy: przygotujmy się na kolejną małą epokę lodową”. Newsweek i TVP też straszą oziębieniem. Podobne doniesienia przewaliły się przez media brytyjskie i amerykańskie. Skąd te dramatyczne wieści w środku sezonu ogórkowego? Co nowego odkryli naukowcy, że znów napastują znękaną opinie publiczną? Skąd te diametralne zwroty w prognozach klimatu na najbliższe dziesięciolecia?

Prawdę powiedziawszy… trudno powiedzieć. To znaczy trudno powiedzieć, skąd te hiobowe wieści – stwierdzenia o tym ze Słońce za kilkanaście lat przestanie nas grzać, o nadchodzącej „Małej Epoce Lodowej”, o globalnym oziębieniu. Jedno jest pewne. Nie od naukowców zajmujących się klimatem czy wpływem aktywności Słońca na klimat. Ten mit pojawia się w mediach dosyć regularnie, pisaliśmy już na naszym portalu o poprzednich jego wcieleniach (Mit: Czeka nas nowa epoka lodowcowa, Mit: Nadchodzi globalne ochłodzenie).

Fakt: aktywność słoneczna spada

Tak to prawda że astrofizycy przewidują, że w najbliższych dziesięcioleciach osłabnie aktywność magnetyczna Słońca. Słabnie ona zresztą od kilkudziesięciu lat.

Opublikowano na ten temat wiele artykułów naukowych. Np. Lockwood i współautorzy pisali o tym w roku 2011, są na ten temat starsze badania. Skąd więc nagłe, dosłownie mrożące krew w żyłach, odkrycie, które spowodowało lawinę doniesień w mediach, nie tylko polskich?

Otóż w poważnym piśmie naukowym Astrophysical Journal w numerze z listopada ubiegłego, 2014 roku (!!!) ukazał się artykuł autorstwa Simona J. Shepherda, Sergeja I. Zharkova i Valentiny V. Zharkovej z nową, nieco inną od wcześniejszych, statystyczną predykcją aktywności słonecznej w najbliższych kilkudziesięciu latach. Wyniki, choć zgodne z wcześniejszymi przypuszczeniami o słabnięciu aktywności magnetycznej Słońca nie do końca zgadzają się z najnowszymi obserwacjami aktywności słonecznej przewidując jednak dalszy jej spadek w kolejnych cyklach.

Nie jestem astrofizykiem, nie potrafię kompetentnie przeanalizować i skomentować prezentowanych wyników. Artykuł zwrócił moją uwagę, gdyż w przeciwieństwie do tego co donoszą media, nie mówi niczego o możliwym wpływie tego zjawiska na klimat. Każdy z Państwa, znający język angielski, może to samodzielnie sprawdzić. Skąd więc medialna panika?

Skąd wniosek o ochłodzeniu? Źródłem Valentina Sharkova

Otóż na stronie brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa Astrofizycznego pojawiła się wypowiedź , której autorką jest prof. Valentina Zharkova. Profesor porównała w niej prognozowany przez siebie spadek aktywności magnetycznej Słońca w najbliższych kilkudziesięciu latach z tzw. minimum Maundera, które wystąpiło XVII wieku. Czy coś takiego może spowodować znaczące ochłodzenie, silniejsze niż przyrost temperatury spowodowany globalnym ociepleniem?

Plamy na Słońcu

Sprawdźmy co nauka mówi o plamach na Słońcu, aktywności magnetycznej Słońca i jej związku z klimatem. Pierwsze zapisy o obserwacji plam na Słońcu pochodzą z IV w. p.n.e. z Chin. Także starożytni Grecy obserwowali plamy na tarczy słonecznej, choć oczywiście ani jedni ani drudzy nie mieli pojęcia o ich związku z aktywnością magnetyczną naszej gwiazdy.

W czasach nowożytnych obserwujemy powierzchnię Słońca i zliczamy plamy słoneczne od 1610 roku.

Od połowy XIX wieku wiemy że ich liczba i położenie zmieniają się periodycznie w okresie ok. 11 lat. Od początku XX wieku wiemy, że plamy są związane z wirami magnetycznymi na powierzchni atmosfery słonecznej, a okres zmienności magnetycznej Słońca wynosi tak naprawdę 22 lata, bo w każdym kolejnym 11-letnim cyklu biegunowość pola magnetycznego Słońca jest odwrotna.

Wiemy także z obserwacji historycznych, że ta cykliczność zmian jest nieco zmienna (zmienia się długość cykli) i przerywana tzw. minimami aktywności słonecznej, dwa największe z nich to minimum Maundera z lat 1645-1717 oraz późniejsze minimum Daltona z lat ok. 1790-1830. W powszechnej świadomości, dzięki rozpropagowanym kiedyś starym hipotezom, minima uważane są za przyczynę tzw. Małej Epoki Lodowej w Europie – okresem nieco chłodniejszym niż wcześniejsze średniowiecze lub koniec wieku XIX i lata późniejsze.

Jednak dziś dobrze wiadomo, że względnie niskie temperatury w Europie w XVI-XIX wieku miały kilka przyczyn: prócz niższej aktywności Słońca istotną rolę odegrały bardzo silna aktywność wulkaniczna na Islandii (emisja aerozoli powodujących spadek dopływu promieniowania słonecznego nad Europą) oraz zmiany w cyrkulacji termohalinowej oceanów (patrz Mit: Ociepla się, bo wychodzimy z małej epoki lodowej).

Próba sił

Oczywiście, nikt nie podważa że Słońce jest głównym, w praktyce jedynym (inne są pomijalnie małe) źródłem energii naszego systemu klimatycznego. Zmiany w jego działaniu muszą wpływać na klimat. Pisaliśmy na ten temat (Czy i dlaczego klimat Ziemi się zmienia?, Globalne ocieplenie – wersja dla niewtajemniczonych). Ale… czy każda zmiana na Słońcu wpływa na klimat w sposób znaczący? Jak się mają zmiany aktywności słonecznej do obecnej zmiany klimatu? Jakie wymuszenia w systemie klimatycznym wywołują zmiany aktywności magnetycznej Słońca? Jak dopływ energii słonecznej do systemu klimatycznego zależy od aktywności magnetycznej Słońca? Odpowiedzi na te pytania znamy całkiem dobrze.

Popatrzmy najpierw na wymuszania związane z globalnym ociepleniem. Pokazywaliśmy je już wielokrotnie, pokażemy jeszcze raz.

Rysunek 4 przedstawia wymuszenie radiacyjne, to znaczy zmiany w strumieniach energii (przepływie energii przez powierzchnię 1m2) na górnej granicy atmosfery – na granicy systemu klimatycznego w ostatnich 250 latach. Zmiany dodatnie są związane z przyrostem energii termicznej wewnątrz systemu klimatycznego (więcej energii „wpuszczanej” do systemu lub mniej „wypuszczanej” z systemu), zmiany ujemne – z ubytkiem tej energii.

Aktywność słoneczna a działalność człowieka

Jeden z elementów na tym wykresie jest związany ze Słońcem – zmiany napromieniowania słonecznego czyli strumienia energii słonecznej. Jak widać, jest to najmniejszy słupek na całym wykresie. W okresie od wielkich minimów do początku XXI wieku miał on znacznie mniejszy wpływ na klimat niż czynniki antropogeniczne!

Czy to prawda? To da się łatwo sprawdzić. Najprostsze obliczenia, pokazujące jak zmiany w strumieniach energii wpływają na temperaturę globu omawialiśmy we wpisach: „Efekt cieplarniany jak to działa” oraz „Pilaster i zmolestowany model klimatu”. Wyniki tych obliczeń pokazują, że zmiany w stałej słonecznej o 1W/m² – takie jakie przynoszą zmiany aktywności magnetycznej słońca w 11-letnich cyklach powodują zmiany średniej temperatury naszej planety o 0,05°C.

Jak dobre są te uproszczone obliczenia? Porównajmy je z wynikami znacznie bardziej skomplikowanych analiz dostępnych w publikacjach naukowych.

Historyczne zmiany aktywności słonecznej

Na początek sprawdźmy jak zmieniała się stała słoneczna w okresie od początku XVII w. do dziś. Pamiętajmy, że bezpośrednie pomiary ilości energii słonecznej docierającej do górnej granicy atmosfery są możliwe (i prowadzone) od czasu, kiedy odpowiednie przyrządy umieszczamy na orbicie. Jednak mamy dwa dodatkowe źródła informacji o tym jak działa Słońce. Pierwsze to obserwacje astronomiczne milionów gwiazd podobnych do naszej, które pokazują że świecą one niezwykle stabilnie. Drugie źródło związane jest z kosmogenicznymi nietrwałymi izotopami węgla ¹⁴C oraz berylu ¹⁰Be produkowanymi przez korpuskularne promieniowanie Słońca ściśle związane z aktywnością słoneczną. Ich koncentracje w próbkach geologicznych pozwalają określić przeszłą aktywność Słońca, a znane związki między aktualną aktywnością i strumieniem energii słonecznej pozwalają rekonstruować historie tego, ile energii Ziemia dostawała od Słońca.

Popatrzmy na zebrane razem rekonstrukcje zmienności stałej słonecznej zaczerpnięte z nowego artykułu Grega Koppa „An assessment of the solar irradiance record for climate studies” z kwietnia 2014 opublikowanego w Journal of Space Weather and Space Climate.

Widać z nich jasno, że przyjęta przez nas zmienność stałej słonecznej o 1W/m² w okresie 11-letniego cyklu niewiele różni się od zmiany w okresie od Minimum Maundera do ostatniego maksimum słonecznego w latach 60-tych XX wieku. Wziąwszy największą możliwą zmianę stałej słonecznej jako 3W/m² uzyskamy wpływ na temperaturę powierzchni globu wynoszący 0,15°C w okresie 200 lat. Przypominam, że aktualne średnie tempo wzrostu temperatury globu to 0,116°C /10lat (Przerwa w ociepleniu klimatu? Bynajmniej).

Aktywność słoneczna w minimum Maundera

Porównajmy teraz nasze szacunki z najnowszą wiedzą, podsumowaną w artykule przeglądowym „Solar Irradiance Variability and Climate” autorstwa trójki najwybitniejszych chyba badaczy tego zagadnienia, Samiego Solanki, Natalii Krivovej i Joanny. Haigh w roku 2013 (tekst tu). Zacytujmy kilka zdań z sekcji 3.2 tego artykułu.

Pierwsze oszacowania zmienności stałej słonecznej [w oryginale Total Solar Irradiance, TSI] w okresie od minimum Maundera, głównie na podstawie porównania Słońca z innymi gwiazdami, wahały się w zakresie 2-16W/m^2.…. Te pośrednie oszacowania wykorzystywały założenia których błędy wykazano później…. Różne empiryczne rekonstrukcje z lat 2000-2012 dają wartości (tej zmienności) w zakresie 1,6-2,1W/m².

Dalej autorzy piszą, że jeszcze nowsze rekonstrukcje, wykorzystujące modele wiążące pole magnetyczne Słońca z liczbą plam wskazują na zmianę o 1,3 W/m² (zakres błędu 0,9-1,5W/m²).

Podsumowując, wszystkie wiarygodne oszacowania zmiany stałej słonecznej (TSI) od minimum Maundera do ostatniego dostają zakres wartości od 0,8W/m² do 3W/m².

Słońce a temperatura

To jeśli idzie o dopływ energii od Słońca. A jak w odpowiedzi zmienia się temperatura powierzchni globu? Autorzy wspomnianego artykułu szacują najbardziej prawdopodobną wartość na 0,07°C (uśredniwszy fluktuacje w cyklu 11-letnim).

Co na to prof. Zharkova, matematyczka? Jak pisze „Washington Post”, uważa ona że Słońce ma większy wpływ na klimat niż jest to zapisane w udokumentowanej literaturze astrofizycznej, ale nigdy i nigdzie, jak sama przyznaje, nie napisała pracy o wpływie aktywności magnetycznej Słońca na klimat. Po prostu rozmawiając z prasą pomieszała wyniki swoich badań oraz nie popartych wynikami badań hipotez i opinii…

Morał? To już sprawa każdego z czytelników.

P.S. O całym tym zdarzeniu można poczytać w blogosferze naukowej, m.in. tu, i tu.

Prof. Szymon Malinowski

The post Pojutrze. Mit wiecznie żywy appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Uwaga: Przed zapoznaniem się z artykułem rekomendujemy przeczytanie najpierw wpisu Efekt cieplarniany ABC.

Wszystko we wszechświecie promieniuje, a więc wysyła promieniowanie elektromagnetyczne. Promieniują wszystkie ciała o temperaturze większej niż zero absolutne. Wszechświat, pustka kosmiczna też. Za odkrycie praw rządzących tym promieniowaniem, zwanym promieniowaniem termicznym, przyznano kilka nagród Nobla. Taką nagrodę dostał w roku 1918 Max Planck, który zaobserwował, że promieniujące termicznie ciała wysyłają fotony – kwanty promieniowania elektromagnetycznego – i opisał to zależnością, zwaną dziś prawem Plancka. Nagrodę Nobla dostali 60 lat później Arno Penzias i Robert Wilson za zmierzenie promieniowania termicznego wszechświata (tzw. promieniowania tła).

Podstawowy sposób wymiany energii

Promieniowanie elektromagnetyczne to podstawowy sposób wymiany energii: fotony przenikają zarówno przez pustkę kosmosu, jak i przez materię, chyba że materia ta, ze względu na swoja budowę, oddziałuje z nimi i je pochłania. Fotony przynoszą do nas energię Słońca. Ziemia także wysyła w kosmos fotony i w ten sposób się chłodzi.

Prawo Plancka, a także zgodne z nim (i znane wcześniej) prawa Stefana-Boltzmanna i Wiena mówią, że całkowita energia promieniowania termicznego rośnie z czwartą potęgą temperatury ciała emitującego to promieniowanie:

gdzie E jest strumieniem energii mierzonym w W/m², T to temperatura wyrażona w stopniach Kelwina, a σ to stała Stefana-Boltzmanna równa 5,67•10-¹¹ W/(m²•K⁴). Ponadto w miarę wzrostu temperatury spada dominująca długość fali promieniowania (czyli rośnie jego częstotliwość) .

Reakcje termojądrowe (zamiana wodoru w hel) rozgrzewają nasze Słońce tak, że zewnętrzne warstwy gwiazdy osiągają temperaturę około 5800K. Emitują one promieniowanie termiczne głównie w świetle widzialnym, które odbierają nasze oczy. Z kolei promieniowanie termiczne niemal wszystkich ciał wokół nas, i całej naszej planety, z powodu niższej temperatury naszego otoczenia (~300K) charakteryzuje się znacznie większą długością fal – jest to promieniowanie w dalekiej podczerwieni, co możemy stwierdzić na przykład kierując na człowieka czy budynek rejestrującą podczerwień kamerę. Mówiąc o promieniowaniu słonecznym w języku fizyki atmosfery często skrótowo używamy sformułowania „promieniowanie krótkofalowe”, a o ziemskim „długofalowe”.

Temperatura efektywna

Energia promieniowania słonecznego przechodzącego przez jednostkową powierzchnię prostopadłą do promieniowania, znajdującą się w takiej odległości od Słońca, jak Ziemia, nazywa się stałą słoneczną (jej wartość to około 1362 W/m²). Część promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię jest absorbowana, a część odbijana w kosmos (Rysunek 3). Ułamek (stosunek) energii odbitej do przychodzącej to tzw. albedo planetarne.

W stabilnym stanie klimatu (czyli bez zmian temperatury) ilość energii zgromadzonej w ziemskim systemie klimatycznym jest stała, a więc Ziemia wypromieniowuje w kosmos tyle energii, ile pochłania. Jak wiele energii ze Słońca pochłania Ziemia? To prosty rachunek. Gdy oznaczymy promień Ziemi literą R zauważymy, że stanowi ona na drodze promieniowania słonecznego przeszkodę o powierzchni πR². Przy strumieniu energii słonecznej S, całkowita energia słoneczna docierająca do powierzchni wyniesie SπR², z czego przy albedo A planeta pochłonie:

A jak określić ilość energii wypromieniowywanej przez Ziemię? Jeśli planeta obraca się i w cyklu dobowym oświetlana jest cała jej powierzchnia, a dodatkowo cyrkulacje atmosferyczne i oceaniczne rozprowadzają ciepło po całym globie (to oczywiście przybliżenia), promieniowanie termiczne Ziemi emitowane jest z całej powierzchni kuli, która wynosi 4πR². Przyjmijmy, że Ziemia emituje jak ciało doskonale czarne (to nieco mylące określenie i dlatego warto sprawdzić co to w języku fizyki znaczy). Jest to niezłe przybliżenie w zakresie temperatur Ziemi, nawet śnieg w tym zakresie długości fal jest doskonale czarny! Zgodnie z prawem Stefana-Boltzmanna nasza planeta o temperaturze emisyjnej T_e wypromieniowuje w kosmos energię w ilości:

W stanie równowagi energia pochłanianego promieniowania słonecznego S równoważona jest emisją promieniowania termicznego E_P co daje:

skąd łatwo obliczyć że temperatura emisyjna planety wynosi:

Podstawiając wartość stałej słonecznej dla Ziemi S=1361±1 W/m² (±1W to górna granica fluktuacji stałej słonecznej w 11 letnim cyklu aktywności a także w dłuższych okresach czasu) oraz średnie albedo Ziemi A=0,3 dostaniemy T_e=254,62±0,05K. Innymi słowy, patrząc z Kosmosu widzimy naszą planetę jako chłodną (temperatura mniejsza niż -18°C). Tymczasem średnia temperatura na powierzchni Ziemi jest o ponad 33°C wyższa, niż obliczona przez nas temperatura efektywna. Skąd bierze się ta różnica? Odpowiada za nią otoczka gazowa, która oracza powierzchnię naszej planety: atmosfera ziemska.

Efekt cieplarniany

Żeby zrozumieć, jak silnie cienka warstwa powietrza nad naszymi głowami wpływa na warunki panujące na powierzchni Ziemi, wystarczy spojrzeć na Księżyc. Nasz satelita otrzymuje od Słońca średnio rzecz biorąc tyle samo energii co nasza planeta i niemal całą ją absorbuje (średnie albedo ok. 0,12), a pomimo to jest na nim zupełnie inaczej, głównie z powodu braku oceanów i atmosfery. Z powodu powolnej rotacji na powierzchni Księżyca występują ogromne różnice temperatur między dniem a nocą, ale tym się tu nie będziemy zajmować. System klimatyczny to nie tylko Słońce i, mimo że Słońce jest w praktyce jedynym źródłem energii w systemie klimatycznym, klimat zależy także od wielu innych czynników.

Dla klimatu, a także dla życia na Ziemi, bardzo ważną cechą atmosfery jest to, że jest ona niemal przezroczysta dla promieniowania krótkofalowego (słonecznego) i niemal nieprzezroczysta dla promieniowania termicznego (podczerwonego) w długościach fal wypromieniowywanych przez powierzchnię Ziemi.

Za tę ostatnią cechę odpowiadają tzw. „gazy cieplarniane” (para wodna, CO₂, CH₄ i in.). Jest ich w atmosferze relatywnie niewiele, jednak efekt ich działania jest istotny. Pochłaniają one promieniowanie długofalowe, utrudniając wypromieniowanie energii w kosmos. Zjawisko to nazywa się „efektem cieplarnianym”, a opisał je, badając bilans energetyczny naszej planety i zdając sobie sprawę z istnienia promieniowania długofalowego francuski fizyk Joseph Fourier już w 1824 roku.

Model szyby

Najważniejsze cechy efektu cieplarnianego można zrozumieć, posługując się prostym modelem transferu radiacyjnego przez atmosferę, tzw. „modelem szyby” (Rysunek 5). Wyobraźmy sobie, że przykrywamy planetę szklaną szybą, która przepuszcza całe padające ze Słońca promieniowanie krótkofalowe, ale pochłania całe wypromieniowywane przez Ziemię promieniowanie długofalowe i symetrycznie wypromieniowuje je w górę i w dół.

Z punktu widzenia obserwatora w kosmosie można zaobserwować dwa strumienie energii: promieniowania słonecznego, pochłanianego przez planetę (E₁) i promieniowania w podczerwieni emitowanego przez nią (E₂). W stanie równowagi wartość obydwu strumieni jest taka sama (E₁=E₂). „Szyba” emituje identyczne ilości promieniowania w górę i w dół (E₂=E₃). Widać ciekawą zależność E₁=E₂=E₃. Do powierzchni Ziemi dociera energia promieniowania słonecznego (E₁) oraz promieniowania termicznego atmosfery (E₃). Brak zmian temperatury powierzchni Ziemi oznacza, że wypromieniowywana energia E₄=E₁+E₃ = 2E₁.

Tak więc powierzchnia Ziemi będzie wypromieniowywać dwukrotnie więcej energii, niż wynosi dopływ energii słonecznej (co odpowiada też energii wypromieniowywanej w kosmos przez „szybę”).

Obserwator zewnętrzny w kosmosie widzi planetę wypromieniowującą energię z szyby o temperaturze T_E. Wypromieniowywana z 1 m² energia będzie wynosić (zgodnie z prawem Stefana-Boltzmana) E₂=σT_E⁴. Z kolei obserwator nad powierzchnią gruntu będzie widział, że grunt o temperaturze TG wypromieniowuje energię E⁴=σT_G⁴.

Ponieważ E₄=2E₂, więc T_G⁴ = 2T_E⁴, czyli

Gdyby atmosfera była jeszcze mniej przepuszczalna dla promieniowania długofalowego, można by ją modelować jako kilka szyb jedna nad drugą. Wtedy temperatura powierzchni wynosiłaby:

gdzie N to liczba szyb (to prosty rachunek, zachęcamy do zrobienia rysunku analogicznego do Rysunku 5 i sprawdzenia samemu dla dwóch szyb, pamiętając, żeby ilość energii uciekającej w kosmos z najwyższej szyby była równa ilości energii docierającej ze Słońca). Sytuację odpowiadającą wielu szybom mamy na Wenus, na której warstwa gazów cieplarnianych (głównie dwutlenku węgla) jest wyjątkowo gruba. Z kolei na Marsie „szyba” jest mniej nieprzeźroczysta niż na Ziemi. Ogólnie, na najbliższych nam planetach temperatury efektywne i temperatury powierzchni są w przybliżeniu następujące:

Ten przykład dobrze pokazuje, że temperatura na powierzchni planet zależy NIE TYLKO od dopływu energii od Słońca, ale też od albedo (zdolności odbijania przez planetę promieniowania słonecznego) i efektu cieplarnianego (własności „szyby”, czyli składu i struktury atmosfery). Zmiana każdego z tych elementów powoduje zmianę temperatury powierzchni planety.

Konsekwencje zmian w „przeźroczystości” szyb dla promieniowania termicznego są oczywiste: coraz mniej przeźroczyste szyby – coraz więcej gazów cieplarnianych – oznaczają wzrost temperatury powierzchni planety. I właśnie to zjawisko, zwane globalnym ociepleniem, obserwujemy na powierzchni Ziemi.

Przedstawiony tu model szyby pozwala łatwo zrozumieć podstawy działania efektu cieplarnianego, jest jednak tylko bardzo uproszczoną ilustracją zachodzących procesów. W rzeczywistości gazy cieplarniane nie tworzą cienkiej warstwy, lecz są rozproszone w atmosferze, nie wypromieniowują też energii jak ciało doskonale czarne, lecz pochłaniają i emitują jedynie fotony o określonych energiach, na różnych wysokościach panują różne temperatury, występuje transport energii przez konwekcję, ewapotranspirację itd.

Bliższy rzeczywistości (choć nie tak prosty pojęciowo i matematycznie) jest obraz uwzględniający te mechanizmy. Ponieważ obecne w atmosferze gazy cieplarniane blokują ucieczkę w kosmos wypromieniowywanej przez powierzchnię Ziemi energii, więc fotony o energiach odpowiadających długościom fal pochłanianych przez gazy cieplarniane są w stanie uciekać w kosmos dopiero z wyższych warstw atmosfery (od wysokości kilku kilometrów). Patrząc z kosmosu widzimy więc przede wszystkim fotony promieniowania podczerwonego pochodzące nie z powierzchni Ziemi, lecz z wyższych warstw atmosfery.

Jak na pewno pamiętacie ze szkoły, temperatura powietrza na Ziemi spada wraz z wysokością, zależnie od warunków atmosferycznych w tempie 0,6-1°C na 100 m. Temperatura na wysokości kilku kilometrów jest niższa niż na powierzchni Ziemi o około 30°C, odpowiadając temperaturze takiej, jaką miałaby powierzchnia naszej planety, gdyby nie było wokół niej atmosfery z gazami cieplarnianymi.

W rezultacie temperatura powierzchni jest wyższa o ponad 30°C względem sytuacji, w której wokół Ziemi nie byłoby atmosfery z gazami cieplarnianymi. Gdyby nie efekt cieplarniany, średnia temperatura na powierzchni Ziemi wynosiłaby minus kilkanaście stopni, a nasza planeta byłaby skuta lodem od biegunów aż po równik. Z drugiej strony, wzrost ilości gazów cieplarnianych w atmosferze prowadzi do spadku przezroczystości atmosfery, przez co promieniowanie podczerwone jest w stanie uciekać w kosmos z jeszcze większej wysokości, co (przy spadku temperatury o 0,6-1°C/100 m) przekłada się na wyższą temperaturę powierzchni.

Jeśli zainteresowała Cię ta tematyka, polecamy popularnonaukową książkę Davida Archera „Globalne ocieplenie – zrozumieć prognozę”.

Marcin Popkiewicz, dr Aleksandra Kardaś, prof. Szymon P. Malinowski

The post Efekt cieplarniany – jak to działa appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

MIT

„Długość cykli aktywności słonecznej dowodzi, że to Słońce jest odpowiedzialne za globalny wzrost temperatury.

W 1991 r. Eigil Friis-Christensen i Knud Lassen opublikowali artykuł, w którym dostrzegli „uderzającą korelację” pomiędzy długością cykli aktywności słonecznej (zmieniającą się dla poszczególnych cykli plam słonecznych), a temperaturami powierzchni Ziemi na półkuli północnej w okresie 1860–1990.” (Friis-Christensen 1991)

Długość cyklu słonecznego jest praktycznym wskaźnikiem długookresowych zmian aktywności Słońca. Kiedy jest cieplejsze, cykle słoneczne są krótsze. Kiedy występuje długookresowy trend ochładzania Słońca, cykle się wydłużają. W swojej analizie z 1991 roku Friis-Christensen i Lassen uśrednili w specyficzny sposób dane dotyczące długości cykli aktywności słonecznej i porównali je z temperaturami na półkuli północnej (Friis-Christensen 1991). Według autorów ścisła korelacja między długością cykli słonecznych a temperaturami na przestrzeni ostatnich 130 lat dowodzi bezpośredniego wpływu aktywności słonecznej na klimat.

Jednak dane dotyczące cykli aktywności słonecznej z Rysunku 1 nie są wewnętrznie spójne. Pierwsze 20 punktów wykresu wygładzono przy użyciu tak zwanej średniej ruchomej (to znaczy, że widoczne na wykresie wartości są właściwie średnimi wartościami pomiarów dla kilku kolejnych punktów). Za to ostatnie 4 punkty (oznaczone liczbami od 1 do 4) nie zostały zmodyfikowane w ten sposób. Punkty 1 i 2 zmodyfikowano tylko częściowo. Punktów 3 i 4 nie zmodyfikowano w ogóle. To tak, jakby połączyć dwa odrębne zestawy danych. Jeżeli ostatnie punkty serii wygładzi się prawidłowo, używając najnowszych danych, okazuje się, że długość cyklu aktywności słonecznej po 1980 wcale nie spada (Laut 2003 [wersja pełna]).

Autorskie sprostowanie

W roku 1999 jeden z autorów oryginalnej pracy z 1991 zaktualizował analizę o najświeższe dane (Thejll i Lassen, 1999). Stwierdził, że długość cykli słonecznych nie koreluje z trendem globalnego ocieplenia minionych dekad: „mniej więcej od roku 1991 wymuszenie słoneczne obliczone na podstawie modelu długości cykli słonecznych nie determinuje długookresowej zmienności temperatur powierzchni Ziemi na półkuli północnej.”

Powyższy wniosek potwierdza szereg prac, takich jak np.:

• Kelly i Wigley, 1992 – autorzy artykułu modelują, jak na klimat wpływa kombinacja gazów cieplarnianych i aktywności słonecznej, a wyniki porównują z zaobserwowanymi temperaturami. Wnioskują, że „nawet przy optymalizacji wymuszenia słonecznego (w celu osiągnięcia jak najdokładniejszej zgodności ze zmianami temperatury) większość ocieplenia ostatnich lat należy przypisać działaniu gazów cieplarnianych”.
• Laut i Gundermann, 1998 analizują okres 1579–1987 i dochodzi do wniosku, że analiza „tezy, że to Słońce odpowiada za ocieplenie, zamiast przeczyć teorii antropogenicznych zmian klimatu – zdaje się ją potwierdzać”.
• Damon i Peristykh, 1999 – w tej pracy wykorzystano dane sprzed epoki przemysłowej i oszacowano, że korelacji pomiędzy długością cykli aktywności słonecznej a temperaturą można przypisać około 25% globalnego ocieplenia do 1980 roku i 15% do roku 1997.
• Benestad 2005 – w artykule przeglądowym na temat oszacowań długości cykli słonecznych ta podsumowuje stan wiedzy na ten temat: „Spekulowano na temat wpływu długości cykli aktywności słonecznej na ziemski klimat, jednak analiza pokazuje, że długości cykli aktywności słonecznej nie koreluje się ze średnią globalną temperaturą przy powierzchni Ziemi. Dalsze porównania, uwzględniające miesięczną liczbę plam słonecznych, promieniowanie kosmiczne i strumień radiowy na długości fali 10,7 cm od 1950 roku nie wykazują systematycznego trendu w aktywności słonecznej, który wyjaśniałby ostatni okres globalnego ocieplenia.”
  

Twierdzenie, że długość cykli aktywności słonecznej odpowiada za globalne ocieplenie jest oparte na pojedynczej analizie, opublikowanej ponad 20 lat temu. Dalsze badania, w tym badania współautora rzeczonej publikacji z 1991 roku, przynoszą nie potwierdzają wyniku tej analizy. Długość cykli aktywności słonecznej (pośrednia informacja o aktywności słonecznej) wskazuje, że, począwszy od 1975 roku, Słońce w bardzo niewielkim stopniu przyczyniało się do globalnego ocieplenia. Podkreślanie wcześniejszej korelacji pomiędzy aktywnością słoneczną a temperaturą Ziemi jedynie uwypukla fakt, że korelacja ta w ostatnich dekadach znikła. Co więcej, bezpośrednie pomiary aktywności słonecznej wskazują, że w ostatnich dziesięcioleciach Słońce nieco słabiej ogrzewa nasza planetę, podczas gdy równocześnie globalne temperatury cały czas rosną.

Skeptical Science, tłumaczenie Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

The post Mit: Globalne ocieplenie wynika z cykli aktywności słonecznej appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.