Якщо енергія від сонця коливатиметься лише на 0,1 відсотка протягом 11-річного сонячного циклу, чи може така невелика варіація спричинити серйозні зміни погодних умов на Землі? Так, кажуть дослідники Національного центру атмосферних досліджень (NCAR), які в своєму дослідженні використовували понад століття спостережень за погодою та три потужні комп'ютерні моделі. Вони виявили тонкий зв’язок між сонячним циклом, стратосферою та тропічним Тихим океаном, які працюють синхронно для створення періодичних погодних зразків, які впливають на більшу частину земної кулі. Вчені кажуть, що це допоможе передбачити інтенсивність певних кліматичних явищ, наприклад, індійського мусону та тропічних тихоокеанських опадів на роки наперед.
"Сонце, стратосфера та океани пов'язані між собою так, що можуть впливати на такі події, як зимові опади в Північній Америці", - говорить головний вчений NCAR Джеральд Мел. "Розуміння ролі сонячного циклу може дати додаткове розуміння, коли вчені працюють над прогнозуванням регіональних погодних ситуацій на найближчі пару десятиліть".
У новому дослідженні було розглянуто зв'язок впливу Сонця на два, здавалося б, неспоріднених регіони. Хімічні речовини стратосфери та температури моря в Тихому океані реагують під час сонячного максимуму таким чином, що посилює вплив Сонця на деякі аспекти руху повітря. Це може посилити вітри та опади, змінити температуру морської поверхні та хмарний покрив над певними тропічними та субтропічними регіонами та, зрештою, вплинути на глобальну погоду.
Команда вперше підтвердила більш ранню теорію, що незначне збільшення сонячної енергії під час пікового виробництва сонячних плям поглинається стратосферним озоном. Енергія нагріває повітря в стратосфері над тропіками, де сонячне світло найінтенсивніше, а також стимулює вироблення там додаткового озону, який поглинає ще більше сонячної енергії. Оскільки стратосфера прогрівається нерівномірно, при цьому найбільш виражене потепління відбувається на нижчих широтах, стратосферні вітри змінюються і через ланцюг взаємопов’язаних процесів закінчуються посиленням тропічних опадів.
У той же час посилення сонячного світла при сонячному максимумі викликає незначне потепління поверхневих вод океану через субтропічний Тихий океан, де хмари, що блокують Сонце, зазвичай дефіцитні. Ця невелика кількість додаткового тепла призводить до більшого випаровування, утворюючи додаткову водяну пару. У свою чергу, волога переноситься вітром до нормально дощових районів західного тропічного Тихого океану, підживлюючи сильніші дощі та посилюючи дію стратосферного механізму.
Вплив стратосфери та вплив океану знизу вгору працюють разом, щоб посилити цю петлю та посилити торговельні вітри. Оскільки більше сонячного світла потрапляє на більш сухі ділянки, ці зміни посилюють одна одну, призводячи до меншої кількості хмар у субтропіках, дозволяючи ще більше сонячного світла виходити на поверхню, і створюючи позитивний цикл зворотного зв'язку, що ще більше збільшує кліматичну реакцію.
Ці стратосферні та океанські реакції під час сонячного максимуму зберігають екваторіальний східний Тихий океан ще прохолоднішим та сухішим, ніж зазвичай, створюючи умови, схожі на подію Ла-Ніни. Однак охолодження приблизно на 1-2 градуси за Фаренгейтом зосереджено далі на схід, ніж у типовій Ла-Ніні, лише приблизно вдвічі сильніше і пов'язане з різними моделями вітру в стратосфері.
Реакція Землі на сонячний цикл триває рік-два після пікової активності сонячних плям. Модель, що нагадує Ла-Ніна, ініційована сонячним максимумом, має тенденцію перетворюватися на схему, схожу на Ель-Ніно, оскільки повільні течії замінюють прохолодну воду над східним тропічним Тихим океаном більш теплою водою. Відповідь на океан лише приблизно вдвічі сильніша, ніж у Ель-Ніно, і відстале тепло не настільки послідовне, як у Ла-Ніни, як картина, що виникає під час піків сонячного циклу.
Сонячний максимум потенційно може посилити справжню подію Ла Ніни або приглушити справжню подію Ель Ніно. "Ла-Ніна" 1988-89 років відбулася біля піку сонячного максимуму. Ця Ніна стала незвично сильною і була пов'язана зі значними змінами погодних особливостей, наприклад, надзвичайно м'якою і сухою зимою на південному заході США.
Температура індійського мусону, тихоокеанська морська поверхня та опади та інші регіональні кліматичні структури значною мірою обумовлені підйомом та затопленням повітря в тропіках та субтропіках Землі. Тому нове дослідження може допомогти вченим використовувати прогнози сонячного циклу, щоб оцінити, як ця циркуляція та пов'язані з нею регіональні кліматичні зміни можуть змінюватися протягом наступних десятиліть чи двох.
Команда використовувала три різні комп'ютерні моделі для перегляду всіх змінних, і кожна з них вийшла з однаковим результатом, що навіть невелика змінна енергія сонця може мати глибокий вплив на Землю.
"За допомогою збільшення обчислювальної потужності та вдосконалених моделей, а також спостережливих відкриттів ми розкриваємо більше, як механізми поєднуються в сонячній мінливості з нашою погодою та кліматом", - каже Мел.
Дослідження команди були опубліковані в журналі Наука.
