Iako Sunce obezbeđuje skoro svu energiju potrebnu za zagrevanje planete, njegov doprinos klimatskim promenama ostaje pod velikim znakom pitanja. Mnoge empirijski zasnovane studije tvrde da ima značajan uticaj na klimu, dok druge (često zasnovane na kompjuterskim globalnim klimatskim simulacijama) tvrde da ima mali efekat.
Međuvladin panel za klimatske promene (IPCC) podržava ovo poslednje gledište i procenjuje da je skoro 100% uočenog zagrevanja Zemljine površine od 1850–1900 do 2020. uzrokovano emisijama koje je napravio čovek. Ovo je poznato kao teorija antropogenog globalnog zagrevanja (AGVT).
Pozabavio sam se ovim važnim paradoksom u novoj studiji objavljenoj u Geoscience Frontiers. Čini se da zagonetka proizilazi iz dve grupe neizvesnosti: (i) istorijske decenije i dugoročne varijacije u solarnoj aktivnosti su nepoznate; (ii) Sunce može uticati na klimu Zemlje kroz različite fizičke mehanizme od kojih mnogi nisu u potpunosti shvaćeni i ne postoje u GCM.
Važno je primetiti da se AGVT zasniva isključivo na kompjuterskim simulacijama globalnih klimatskih modela (GCM) koji koriste zapise o ukupnoj sunčevoj ozračenosti (TSI) sa veoma niskom višedekadnom i dugotrajnom varijabilnosti. Isti model takođe pretpostavlja da Sunce utiče na klimatski sistem samo kroz zračenje kao što je TSI, iako postoje dokazi da drugi solarni procesi mogu biti povezani sa solarnom magnetnom aktivnošću (sunčev vetar, kosmički zraci, međuplanetarna prašina, itd.) klima.
Dekadne i dugoročne promene u istorijskoj solarnoj aktivnosti su nepoznate jer ukupno sunčevo zračenje (TSI) koje stiže do Zemlje mogu tačno da izmere samo sateliti, a ovi zapisi su dostupni tek od 1978. Međutim, ovi podaci ostaju kontroverzni, jer se pojavljuju različiti trendovi u zavisnosti od kombinacije i obrade zapisa koje daju različiti eksperimentalni timovi.
Promene solarne aktivnosti tokom dužih perioda se modeluju korišćenjem brojnih proksija solarne aktivnosti (npr. zapisi o sunčevim pegama, zapisi o fakulama, kosmogeni zapisi 14 C i 10 Be, itd.). Proksi modeli su nesigurni za definiciju, a rezultat toga je da je naučna literatura pružila niz rekonstrukcija TSI-ja koje se međusobno u velikoj meri razlikuju i po svojim sekularnim trendovima i po višedekadnoj modulaciji.
Kombinovao sam nekoliko TSI proki modela i procenio njihove efikasne funkcije sunčevog zračenja koje će se koristiti za klimatske studije. Slika 1 upoređuje ih zajedno sa vulkanskim i antropogenim efektima. Funkcije solarne efektivne sile koje su prikazane na slici 1B razlikuju se u nekoliko aspekata.
Funkcija solarne sile koja se trenutno koristi u simulacijama CMIP6 GCM (zelena) ostala je skoro konstantna oko 200 godina i, štaviše, progresivno se smanjivala od 1970. do 2020. Prema tome, korišćenjem ovog TSI zapisa, CMIP6 GCM su mogli samo da zaključe da Sunce nije moglo da objasni skoro nijedno zagrevanje uočeno od predindustrijskog perioda (1850–1900), a posebno ono uočeno od 1980. do 2020.
Naprotiv, ostala tri TSI zapisa (crvena, žuta i crna) otkrivaju višedekadnu oscilaciju, kao i jasan rastući sekularni trend koji je usko povezan sa promenama uočenim u zapisima ukupne površinske temperature.
Ukupni uticaj Sunca na klimu ne može se proceniti korišćenjem samo TSI funkcija prisiljavanja jer se, na primer, tvrdi da alternativni mehanizmi povezani sa solarnom energijom direktno modulišu pokrivač oblaka. Međutim, pošto je fizika takvih mehanizama još uvek slabo shvaćena, oni se ne mogu implementirati u trenutne GCM. Međutim, ako se pokaže da je njihov uticaj veliki, trenutni GCM neće biti pogodni za modeliranje klimatskih promena.
Pozabavio sam se ovim pitanjem pretpostavkom da su dati TSI zapisi proksi za ukupnu sunčevu aktivnost (TSA) i usvojio sam empirijsku metodologiju za procenu TSA efekta procenom njegovog optimalnog klimatskog otiska zajedno sa onima koje proizvode antropogene i vulkanske radijativne funkcije koje su usvojene od strane CMIP6 GCM.
Model reprodukuje rezultate CMIP6 GCM-a kada se njihove originalne funkcije prisiljavanja primenjuju u sličnim fizičkim uslovima. U ovom slučaju, ravnotežna klimatska osetljivost (ECS) bila je 1,4°C–2,8°C, što je kompatibilno sa grupom CMIP6 GCM sa niskim ECS. To znači da oko dve trećine trenutnih GCM (čiji ECS varira između 1,8°C i 5,7°C) precenjuje antropogeno zagrevanje, kao što su potvrdile i druge nedavne studije.
Međutim, ako se predloženi solarni zapisi koriste kao TSA proksi i ako se dozvoli da se klimatska osetljivost na njih razlikuje od klimatske osetljivosti na radijacione sile, nalazi se mnogo veći sunčev uticaj na klimatske promene, uz značajno smanjen efekat zračenja. U ovom slučaju, utvrđeno je da je ECS 0,9°C–1,8°C, sa srednjom vrednošću od oko 1,3°C. To znači da je antropogeno zagrevanje u velikoj meri precenjeno.
Slika 2 upoređuje rekord globalne površinske temperature HadCRUT5 sa (A) srednjim zapisom ansambla CMIP6 GCM i (B) modelom energetskog bilansa koristeći predloženi TSA model koji ne koristi TSI zapis niske sekularne varijabilnosti GCM-a. GCM simulacija prikazana na slici 2A monotono se zagreva (zelena skica). Naprotiv, model dat na slici 2B ukazuje na oscilirajući obrazac koji se razvija oko trenda zagrevanja koji mnogo preciznije reprodukuje klimatski rekord.
Ovaj rezultat sugeriše da oko 80% sunčevog uticaja na klimu možda nije izazvano samo TSI forsiranjem, već drugim klimatskim procesima Sunca (npr. solarnom magnetnom modulacijom kosmičkih zraka i drugih fluksova čestica, i/ili drugi). Ovi alternativni mehanizmi moraju biti temeljno istraženi i fizički shvaćeni pre nego što se mogu kreirati pouzdani GCM-i koji će ispravno tumačiti klimatske promene i proizvesti pouzdane projekcije klimatskih promena za budućnost.
Ova priča je deo Science Ks Dialog, gde istraživači mogu izvesti nalaze iz svojih objavljenih istraživačkih članaka. Posetite ovu stranicu za informacije o ScienceKs dijalogu i kako da učestvujete.
