Gerău și activitatea solară: firele cosmice ale vremii terestre

Introducere: căutarea legăturii în haosul climatic

Întrebarea despre influența activității solare asupra fenomenelor meteorologice, în special asupra severității gerurilor, este una dintre cele mai captivante și controversate în climatologie și heliوفизică modernă. La nivelul vieții de zi cu zi, se pot auzi adesea afirmații despre legătura «a uraganilor solari» și a răcirilor anormale. Cu toate acestea, imaginea științifică este mult mai complexă: influența directă și univocă a exploziilor solare sau a numărului de Wolf asupra temperaturii zilei de mâine este un mit. Este vorba de corelații slabe, dar statistice, în cicluri pe termen lung și prin complexe lanțuri de procese atmosferice. Căutarea acestor legături este o poveste de detectiv cu mulți intermediari: magnetosfera, stratosfera, curentele oceanice.

Activitatea solară: indicatori principali

Indicatorii cheie ai activității Soarelui sunt:

Numărul de Wolf (W) — index care ia în considerare numărul de pete solare și grupurile acestora. Reflectă ciclul de 11 ani al activității solare.

Vântul solar — flux de particule încărcate (în principal protoni și electroni), viteza și densitatea căruia variază.

Razele ultraviolete (UV) și razele X — cresc brusc în timpul exploziilor.

Razele cosmice galactice (GCR) — particule cu energie înaltă provenite din afara Sistemului Solar. Fluxul acestora este anti-correlated cu activitatea solară: în anii de maxim al Soarelui, câmpul magnetic și vântul solar îl protejează mai bine pe Pământ de GCR.

Mecanisme hipotetice de influență asupra vremii și climatului

Există câteva canale intermediari pe care îi studiază oamenii de știință:

Influența prin schimbarea fluxului general de UV: În perioadele de activitate solară înaltă, radiația UV poate crește cu 6-8%. Acest lucru duce la încălzirea suplimentară și la schimbarea circulației în stratosferă (strat la înălțimea de 10-50 km). Vânturile stratosferice, la rândul lor, pot «proiecta» în jos, influențând unde troposferice (de exemplu, oscilația arctică — AO) și distribuția presiunii atmosferice. Mutarea AO în faza negativă favorizează ieșirea aerului rece arctic în latitudini medii, ceea ce poate duce la geruri severe în Europa, America de Nord și Asia.

Ipoteza legăturii prin razele cosmice galactice (GCR) și norii (Teoria Swensmark): Acesta este cel mai controversat, dar și cel mai intens studiat mecanism. Omul de știință danez Henrik Swensmark a presupus că GCR, ajungând în straturile inferioare ale atmosferei, pot servi ca centre de condensare, favorizând formarea norilor deasă. Mai mulți GCR (în minimul Soarelui) > mai multe nori deasă > mai mult albedo (reflecția luminii solare) > răcire la suprafață. Cu toate acestea, în comunitatea științifică nu există consens privind importanța acestui efect pentru climă, iar multe studii nu găsesc dovezi convingătoare ale unei legături puternice.

Influența asupra intensității undelor planetare și asupra anticiclωνi blocați: Unele lucrări (de exemplu, ale fizicianului heliофizic rus I.Y. Vitinsky) au indicat o legătură statistică între ciclurile solare și intensificarea proceselor meridionale în atmosferă. Acest lucru poate duce la formarea anticiclωνi blocați stabili iarna, care «încarcă» aerul rece la nivel continental, cauzând geruri prelungite (de exemplu, iarna anormal de rece din 1978-79 în America de Nord).

Ce spune statistica și paleoclimatologia?

Analiza datelor instrumentale din ultimele 100-150 de ani nu identifică o corelație simplă și puternică. Iernile în anii de maxim solar și minim solar pot fi atât de calde, cât și de reci.

Testimoniale indirecte: Există studii care arată că în minimurile activității solare (de exemplu, în perioada minimului profund Dalton la începutul secolului al XIX-lea, care a coincis cu «perioda de îngheț mică») crește puțin probabilitatea gerurilor iernii extreme în Eurasia. Cu toate acestea, este doar o creștere mică a probabilității, nu o garanție.

Minimul mare al lui Maundر (1645-1715): Perioada de activitate solară extrem de scăzută (aproape absența petelor) a coincis cu cea mai rece fază a «perioadei de îngheț mică» în Europa. Acesta este cel mai convingător argument istoric în favoarea influenței climatice pe termen lung. Cu toate acestea, evaluările moderne arată că scăderea directă a radiației solare a fost mică (aproximativ 0.1%), iar alte factori (activitatea vulcanică, variabilitatea internă a climătului) au jucat, probabil, un rol.

De ce nu se poate prevedea gerul prin explozia solară?

Inerția sistemului climatic: Principala «dirijoră» a vremii de sezon în latitudinile medii este inerția termică a oceanelor și starea stratului de zăpadă și gheață. Influența lor este cu mai multe ordine de mărime decât semnalele slabe ale Soarelui.

Zgomotul circulației atmosferice: Atmosfera este un sistem haotic în care efectul «bătăliei fluturilor» este imens. A separa semnalele slabe de influența solară în fața fluctuațiilor interne puternice (El Niño, oscilația nord-atlantică) este extrem de dificil.

Lagul temporal și nelocalitatea: Chiar dacă există o legătură, aceasta se manifestă nu instantaneu, ci cu întârzieri de la săptămâni la luni și nu local, ci în schimbarea paternelor globale ale circulației.

Fapte interesante și exemple

Geruri record la activitate solară înaltă: Unul dintre cele mai severe geruri de iarnă din Europa de Est în secolul XX a avut loc în ianuarie 1940 (sub Moscova sub -40°C), când Soarele se apropia de maximul 17-lea ciclu. Acesta este un exemplu clar de absență a unei legături inverse.

«Efectul crestei» deasupra Rusiei: Cercetătorii ruși (G.V. Kuznetsova și alții) au observat că în minimurile activității solare iarna se formează mai frecvent un anticlon stabil deasupra Siberiei, ceea ce poate duce cu adevărat la vremuri mai reci și mai puțin zădărnice în regiunile centrale ale Rusiei, dar mai calde — în Europa.

Experimentul CLOUD la CERN: Un grup internațional de fizicieni la Colliderul de Proiectanți de la CERN desfășoară experimente pentru modelarea influenței razele cosmice asupra formării aerozoai în atmosferă. Datele preliminare confirmă că GCR pot întări formarea particulelor, dar contribuția lor la numărul total de nuclei de condensare a norilor, conform estimărilor recente, nu depășește 10-20%.

Ciclurile solare și fluxurile rurale: O legătură mai clară se observă nu cu temperatura, ci cu ciclul hidrologic. Există corelații statistice semnificative între ciclul de 22 de ani al lui Haya (dublatul de 11 ani) și nivelul precipitațiilor/stocului râurilor mari (Volga, Nil), ceea ce poate influența indirect climă regională.

Concluzie

Influența activității solare asupra severității gerurilor nu este un termostat simplu, care poate fi pornit sau oprit. Este un modulator slab al sistemului climatic complex, influența căruia poate apărea doar ca o mică deplasare a probabilității unor scenarii anumite ale circulației atmosferice în cicluri pe termen lung.

Ordinul direct al Soarelui: «Mâine va fi -30°C» este imposibil. Cu toate acestea, în perspectivă pe termen lung (decenii, secole) minimurile profunde și prelungite ale activității solare, pare să favorizeze intensificarea proceselor meridionale și creșterea riscului de invazii iernii severe ale aerului arctic în anumite regiuni, dar doar în combinație cu alți factori. Încercările de a folosi datele solare pentru prognoza vremii pe termen scurt sunt fără perspective. Principalele motoare ale vremii de iarnă rămân starea Arcticii, fluctuațiile oceanice și fluctuațiile interne puternice, dar accidentale ale atmosferei. În acest mod, legătura «ger — activitate solară» există, dar este atât de subtilă și mediată, încât urmele sale trebuie căutate în modele statistice complexe și arhive paleoclimatice, nu în calendarul exploziilor solare.
© elib.ro

Permanent link to this publication: