I en artikel igår här på KU tog jag upp den pågående La Niña, som har stärkts väsentligt de senaste månaderna och ser ut att kunna pågå i ytterligare ett år.
Här ska jag närmare beskriva kopplingen mellan solfläckscykeln och La Niña, baserat på nya forskningsresultat. Man har under senare år hittat dramatiska mönster i solens magnetfält i samband med att en solcykel tar slut och nästa solcykel börjar. Det är denna övergång som också förefaller trigga ENSO:s övergång till La Niña.
Kopplingen är inte till själva minimat av solcykeln, utan till en specifik kombination av låg solaktivitet och variationen hos de aktivitetsband som hör till solens 22-åriga magnetiska cykel (Hale-cykeln). Utöver denna långa cykel har dessa band en egen intern variabilitet med en amplitud av samma storleksordning som för solfläckscykeln. Tidsskalan för dessa är cirka tio månader, och de kritiska faserna (så kallad sol-tsunami) kan räknas i ett fåtal dagar.
Forskarna visar hur slutet av Hales magnetcykler, så kallade ”terminatorer”, ger effekt på de olika formerna av strålning som träffar Jorden. När en solcykel avslutas och en ny solcykel börjar, uppstår vid termineringstidpunkten en kombination av minskad kosmisk partikelstrålning (ca 4%) och en kraftig ökning av UV-strålningen (från 8-85%), vilken endast har några få dagars varaktighet
Därmed påverkas både Jordens magnetfält och avskärmningen av partikelinstrålningen till vår atmosfär, samt UV-strålningens effekter på ozonet och molnbildningen. Dessa förändringar i strålningen korrelerar starkt med att ENSO övergår till La Niña-förhållanden.
Figuren ovan visar överst solcykeln mätt med F10.7-flödet, i mitten solens magnetiserade aktivitetsband och nederst ENSO (fig 4, d-f). De prickade vertikala linjerna visar när terminering i aktivitetsbanden inträffar, vilket alltså är länkat till att ENSO slår om till La Niña. Detta inkluderar även det senaste omslaget i mitten av 2020, vilket man förutspådde redan 2017 (ej med i figuren).
Forskarna leder i bevis att kopplingen mellan solens magnetfältsterminatorer och omslag till La Niña är statistiskt signifikant: nollhypotesen att det skulle vara en slumpmässig förändring kan förkastas med p<0,01.
Korta cykler är ofta komponenter i långa cykler, vilket är något vi ser i solcyklerna. De prognosticeras gå från det solmaximum som var under 1900-talets andra halva mot ett solminimum framåt 2100. Detta är också den prognos som IPCC själva anger som input till klimatmodellernas senaste version, CMIP6:
Ny forskning har rekonstruerat denna långa solcykel bakåt i tiden till år 1700 utifrån analys av satellitdata. Man visar med en detaljerad analys av strålningsdata (TSI) från satelliteran att det går att rekonstruera en lång cykel i solens aktivitet (Gleissberg-cykeln). Cykelns längd är enligt denna nya metod 105 ±1 år:
Skillnaden i den direkta solinstrålningen (TSI) är < 1 W/m2 mellan solmaximum och solminimum. Till detta kommer indirekta effekter av dels UV-strålningens stora inverkan på ozonet i stratosfären, dels kosmisk partikelstrålning och de effekter detta har på vattenånga och molnbildning.
Hur ser då den fysikaliska kopplingen ut, vad är det i solens aktivitet och den därav påverkade mängden inkommande strålning som triggar La Niña? Här finns flera konkurrerande teorier!
En av förklaringarna till hur solcyklerna påverkar klimatet är att den kosmiska, joniserande strålningen direkt påverkar molnbildningen (känd företrädare: Svensmark). Om denna teori har det skrivits flera bra artiklar tidigare här på KU [här, här, här]. Teorin är dock inte accepterad som en allmänt giltig förklaring till hur solens aktivitet påverkar klimatet.
I ny forskning har Svensmark m.fl. mer specifikt visat hur korta solstormar, Forbush Events, direkt påverkar Jordens energibalans. Under de starkaste av dessa har man iakttagit en hastig minskning av den kosmiska strålningen på mellan 3 och 20 procent. Detta påverkar molnbildningen negativt under ett antal dagar. Under den tiden tar markytan emot mer solstrålning än normalt, vilket påverkar Jordens energibalans i uppvärmande riktning. Effekten är ganska stor (uppåt 2W/m2), men är så kortvarig att den inte har någon bestående effekt på klimatet. Här finns dock en möjlig koppling till hur solaktivitet kan trigga exempelvis övergångar mellan olika ENSO-faser.
En annan förklaring är att solens UV-strålning påverkar ozonet, vilket i sin tur påverkar molnbildningen. UV-strålningen har en variation i stratosfären som är i storleksordningen 10 gånger större för de kortare frekvensbanden, än för synligt ljus och IR-strålning. Variarionen är hela 12 procent från topp till botten under solcykeln (se länk fig 3). Vi vet också att ozonet varierar kraftigt med UV-strålningen, vilket i samverkan med stratosfärisk vattenånga påverkar de atmosfäriska strömningarna och därmed molnbildningen både i stratosfären och troposfären.
Hur olika atmosfäriska processer samverkar med ozonet i de högre luftlagren är inte helt kartlagt. Sambanden är utomordentligt komplexa. Än så länge kan solforskarna bara konstatera att sambanden finns där: solaktivitet är starkt korrelerat till ENSO:s omslag till La Niña. Detta är en naturlig variation av stor betydelse för klimatet. Men hur mekanismen fungerar på längre tidsskalor är ännu oklart.
I en kommande artikel (22/6) beskriver jag närmare olika möjliga förklaringar till kopplingen mellan solcykeln och ENSO:s övergång till La Niña-fas.
Gabriel Oxenstierna
Tack till Gabriel, mycket intressant.
En helt annan nivå än Rockströms standardförklaring till klimatförändringar – en gas med magiska krafter …
Tack Gabriel
Solens varians är intressant.
Men det som vi ser av solen och inte döljs av moln är mer intressant.
Att inte inse att 20% fler soltimmar på 40 år är relevant för klimatet är förbryllande minst sagt. Men det kanske kommer lite fler artiklar som denna:
https://notrickszone.com/2022/06/16/scientists-link-1950s-present-climate-change-in-europe-to-sunshine-duration-natural-factors/
Kan det eventuellt vara solen som jobbar med ozonets täthet och utbredning också? ”Hålet” har ju varit rekordtunt och rekordstort de senaste åren. Eller är det den förbaskade kinesiske fabrikören som fortfarande använder freon? Missade alla forskare, konferenser och lagar denne på 80-talet?
Det finns faktiskt en fullt tillfredsställande förklaring till ENSO. Jag har kortfattat beskrivit den i min bok ”Vad händer med klimatet”.
För de som behöver mer detaljerad beskrivning hänvisar jag till diverse läroböcker. Här finns lite allmän information
https://www.weather.gov/mhx/ensowhat
Det finns ingen som helst rimlig förklaring till att ENSO drivs av variationer i solemission, åtminstone inte en vetenskaplig sådan.
PS
Den har överhuvud inget samband heller med ökningen av växthusgaserna i atmosfären. ENSO är en intern variation i klimatsystemet.
Varför är så många klimatforskare solförnekare? Är det inte vetenskapligt belagt att solen finns?
För de som har ögonen öppna räcker det att betrakta första bilden ovan okulärt.
Solcykeln börjar ENSO negativ för att sedan toppa direkt efter solmax och sedan gå ner i La Nina innan avslut positivt i tydlig El Nino.
Mönstret är ju ganska lika varje solcykel!
Nej, inte vetenskapligt kanske men ser faktiskt högst rimligt ut och tillräckligt för att studera vidare. Att konstatera att solcykeln startar med ENSO negativ är en mycket bra början.
#4 Lennart
Forskningsartikeln jag refererar till är peer reviewad och heter ”Termination of Solar Cycles and Correlated Tropospheric Variability” och är publicerad i AGU/Earth and Space Science. Den bygger på en mängd annan solforskning som på senare år lyft fram betydelsen av magnetband och ’terminatorer’. Jag tror inte man kan ifrågasätta betydelsen av dessa vad gäller solcykelns dynamik.
Författarna är etablerade forskare: Robert J. Leamon, Scott W. McIntosh, Daniel R. Marsh
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020EA001223
Du menar alltså att de resultat som visar på samband mellan solcykelns övergång till en ny solcykel och att en La Niña kommer igång är felaktiga?
Den länk du ger till en kortare överblick över ENSO säger ingenting om detta. Vad är din förklaring till att en La Niña triggas igång?
Den uppsjö modeller som försöker förutspå ENSOs växlingar är generellt sett svaga prognosverktyg och genererar prognoser med mycket stor spridning, se bild i min artikel här på KU igår. Särskilt under den s.k. ’spring break’ (på våren) är modellerna dåliga, medan de är något mer träffsäkra för vinterperioden. Dessa forskare förutsåg nuv. Nina hela 3 år i förväg.
Vore verkligen intressant att höra vad din förklaring är till att La Niña kommer igång!
Jordens interna klimatsystem är ingen perpetuum mobile som är självgående utan någon tillförsel av energi utifrån. Den huvudsakliga yttre källan är solen och dess variationer i tillförsel av energi på både lång och kort sikt. Ofrånkomligt har ENSO och andra oscillationer ett beroende av variationer över tid i instrålningen, för det är ju denna energi som primärt driver klimatsystemet. Det är en komplicerad empirisk forskning för att se samband mellan klimatvariationer och variation i utifrån kommande instrålning. Utan denna förståelse lever vi farligt, för vårt interna klimatsystem undgår inte den modulerande kraften som finns i solvariationen.
http://solarcyclescience.com/
#4 Lennart
Du refererar till din bok ”Vad händer med klimatet”. Det är en utmärkt bok som jag läst med stor behållning och brukar rekommendera till alla som vill lära sig om klimatet. Den borde vara obligatorisk läsning på gymnasiets N-linje brukar jag säga.
Det din bok har att säga om ENSO är kortfattat, på sid 54 näst sista stycket beskriver du övergången, men ger dig inte in på någon förklaring av vad det är som triggar igång förloppet. Annat än att du säger att det är ”gravitationskrafter” som styr detta. Gravitationen är ju en och samma hela tiden, överallt på Jorden. Jag förstår inte hur den i sig kan trigga en La Niña. Har du någon referens till detta?
Inte heller på sid 57 går du in på vad som driver växlingarna mellan de olika faserna i ENSO.
Gabriel, låt mig spekulera om vad som triggar förloppet
ENSO-fenomenen hänger ju ihop med vindarna över Stilla Osceanen: Varmt ytvatten samlas på ett ställe tills det hela plötsligt vänder och kallt djupvatten väller upp.
Jag har inte gjort någon djupdykning i detta men så vitt jag förstår så hänger vindar, och vindriktning, samman med jetströmmarnas utbredning på breddgraderna. Men så mycket mer än så vet vi egentligen inte.
Nu visar dina källor att det finns en viss korrelation mellan solcykler och ENSOs uppförande. Det kan naturligtvis vara en slump, men anta att den visar på en kausal process. I så fall borde ju solcyklerna påverka jetströmmarna i första hand. Finns det någon korrelation där?
#11 Ingemar
Forskarna testar ju för ’slump’ och tillbakavisar att det kan vara slump med p<0,01, dvs det är ett synnerligen signifikant fenomen, korrelationen finns där.
Man visar att kopplingen har funnits i mer än 60 år, varje gång terminatorerna i solens aktivitetsband gått igång så har vi också fått en La Niña här nere på Jorden.
Detta bevisar inte kausalitet, men samtidigt frågar jag mig (och Lennart), vad är den alternativa förklaringen? Solen är totalt exogen i förhållande till Jorden, så svaret att det skulle vara 'interna variationer' eller 'kaos' som är orsaken är svagt.
Eftersom det nu finns en stark hypotes om kausalitet från sol till Jorden bör de som hänvisar till 'kaos' då också förklara varför solen INTE har någon roll i ENSO. Det är ju precis det som Lennart skriver i #4: "Det finns ingen som helst rimlig förklaring till att ENSO drivs av variationer i solemission, åtminstone inte en vetenskaplig sådan."
Lennarts utsaga är felaktig, eftersom det nu faktiskt finns en fullt rimlig förklaring till att ENSO drivs av variationer i solemission, och dessutom är det en vetenskaplig sådan.
Gabriel #12,
Ja, men jag frågar efter den fysikaliska mekanismen, inte efter statistiska korrelationer. Vi vet ju båda att korrelation kan uppstå på grund av exempelvis en gemensam orsak (A) till två andra fenomen (B och C) utan att det finns något kausalt samband mellan B och C.
Jag brukar ta det här exemplet för mina studenter: Antag att min barometer (B) därhemma på vardagsrumsväggen visar på dåligt väder i morgon. Morgondagen kommer och det blir regn (C). Hög korrelation med en fungerande barometer. Men det är inte min barometer som orsakade det dåliga vädret utan att det beror på ett lågtryck A som orsakar både B och C.
#13
Solens roll är i fokus för denne man som kommer med dagliga inslag här:
https://www.youtube.com/user/Suspicious0bservers/videos
Intressant för den som är öppen för alternativa förklaringsmodeller , både inom astronomin och utvecklingen på jorden.
Hans videor brukar även ta upp ny forskning om klimatet.
Väl värd de dagliga 4 minuter.
Botanisera där och du skall finna hur lite vi vet om solens roll idag och vad som kan komma att visas framöver!
#13 Ingemar
Jag tycker din teori låter mycket intressant. Solens UV strålning har stor effekt på stratosfären (värmer den).
Vid låg solaktivitet (lågt magnetfält / få solfläckar) så minskar solens UV kraftigt (av någon anledning). Effekten är att stratosfären kyls av och drar ihop sig.
Jag har för mig att jag läst att detta orsakar att jetströmmarna börjar slingra sig, vilket borde kunna påverka vindarna i troposfären.
Finns säkert många som har bättre koll än jag, men i mina ögon låter sambandet: solen – jetströmmar – vindmönster i troposfären – ENSO , som en fullt möjlig förklaringsmodell.
Det finns inga övertygande bevis vare sig för eller emot att solaktivitet dominerar som orsak till klimatförändringar. Å andra sidan är det uppenbart att förändringar i koldioxidhalten inte kan förklara klimatförändringar. Så vad annat än solaktivitet skulle då kunna vara orsak?
Det är ett område som behöver mer forskning. Men det vill naturligtvis inte de som har snöat in på växthusgasutsläppshypotesen och inte vill se några alternativ. Solens beteende går dessutom inte att beskatta, som koldioxidutsläpp gör.
#11, 13 Ingemar
#15 JonasW
Klimatsystemet är extremt komplext och det finns inga enkla förklaringar. Men vissa större samband kan vi se.
Jag får bli ett närmare svar skyldig till på onsdag, då det är planerat att komma ytterligare en artikel på just detta tema. Där går jag in mer på hur kopplingen ser ut från sol till ENSO till mer långsiktiga fenomen som PDO. Det är ju där den verkliga cloun ligger, att dessa samband möjligen kan handla om ’klimat’ och inte bara om ’kaos’ eller ’väder’.
Hej Gabriel, jag uppskattar dina inlägg. Vill bara lägga till att meningsfulla signifikanstest svårligen kan genomföras i efterhand. I princip allt vi observerar är statistiskt osannolikt om vi bara beskriver det tillräckligt brett och detaljerat och blir signifikant vid prövning mot en i efterhand väl vald nollhypotes. Till det att vi förstås testar ett smalt eget urval.. Vi har varit inne på det här tidigare.
Lennart 4
Enligt de forskare som Gabriel hänvisar till är ju sannolikheten väldigt låg för att inget samband finns.
Enkelt uttryckt kan man väl se ENSO som en tidsdomänsignal eller Fourier funktion
som är sammansatt av flera påverkanssignaler med olika svängningstal, amplitud och fasförskjutningar. Dessa kan vara gravitiella från andra planeter, Havsströmmar, Vind. Temperatur, Solinstrålning, Undervattensvulkanism, Undervattens jordbävningar och Kosmisk strålning. Alltså mycket komplext till sin natur.
Men faktum är att den övergripande uppvärmningen av planeten fortgår, om man ska tro på uppmätta globala temperaturer, och som till övervägande del orsakas av människor. Detta är grundproblemet som vi inte förmår att lösa.
Lars Kamel
Som jag nämnde så har ENSO ( El Nino – Southern Oscillation) inget med vare sig solen eller växthusgaserna att göra. Det är en intern cykel på cirka 4 år och har funnits så långt man känner till. Det finns ingen statistisk robust relation till solcykeln. Om detta är fallet vore jag tacksam för en övertygande artikel empirisk, teoretisk eller båda. Man spekulerade i detta under tiden före andra världskriget. Dagens bättre klimatmodeller simulerar ENSO hyggligt bra. Jag har publicerat en artikel i ämnet. Den detaljerade prognosen av ENSO som ett initialvärdesproblem är dock begränsad till ca 6-9 månader. Prognoser publiceras av NOAA varje månad.
Willie Soon har visat hur temperaturen i kanadensiska städer varierar med solens aktivitet.
Kan månen påverka tillgången på lax utanför Norge, så borde solen ha påverkan på jorden.
Denna vinter har vi kunnat se hur jetströmmarna påverkar väder. Vad får jetströmmarna att börja bukta?
Lennart, 21
Referensen fanns redan länkad i artikeln , samt för tydlighets skull utskriven i #8. Här är den igen:
#4 Lennart
Forskningsartikeln jag refererar till är peer reviewad och heter ”Termination of Solar Cycles and Correlated Tropospheric Variability” och är publicerad i AGU/Earth and Space Science.
Författarna är etablerade forskare på bl.a NASA: Robert J. Leamon, Scott W. McIntosh, Daniel R. Marsh
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020EA001223
Som framgår i artikeln är sambandet statistiskt robust.
#23 Gabriel, ser att du är vaken. Tycker nog att du skulle fundera på #18. God natt.
Eilif 18
”meningsfulla signifikanstest svårligen kan genomföras i efterhand. I princip allt vi observerar är statistiskt osannolikt om vi bara beskriver det tillräckligt brett och detaljerat och blir signifikant vid prövning mot en i efterhand väl vald nollhypotes. Till det att vi förstås testar ett smalt eget urval.”
Statistiska test, t ex hypotesprövning mot nollhypotes är bara en hjälp att få stöd för någon form av vetenskaplig förklaring.
I detta fall har vi fysikaliska processer som vi tror kan förklara ett samband mellan ’sol’ och ’La Nina’. Jag skriver om dessa här på KU i artikel idag.
Vi kan få stöd i statistiska beräkningar för att sambandet inte är slumpmässigt, att det finns en hög korrelation.
Bara genom att studera de fysikaliska processerna kan vi slutgiltigt påvisa kausalitet, såväl kvalitativt som kvantitativt. Detta återstår att göra, särskilt kvantifieringen.
Vet inte om jag besvarade ditt spörsmål?
#25, Gabriel, jag hade inget spörsmål. Jag ville bara tona ned betydelsen av efterhandsanalysens signifikanstest (p<0.01) för det numeriska sambandet
mellan solens magnetfältsterminatorer och omslag till La Niña. Skulle gärna vilja se den exakt formulerade nollhypotesen. Detta är nu inte så viktigt, jag är kanske lite överkänslig för att använda sannolikhetslära på områden som går utanför sannolikhetsläran.