Κυριακή, 13 Ιανουαρίου 2013

~ * Ηλιακή μεταβλητότητα του κλίματος και επίγεια * ~



8 Ιανουαρίου, 2013:   Στο γαλαξιακό σχέδιο των πραγμάτων, ο ήλιος είναι ένα αστέρι αξιοσημείωτα σταθερή. Ενώ μερικά αστέρια παρουσιάζουν δραματική παλμούς, άγρια ​​yo-yoing σε μέγεθος και φωτεινότητα, και μερικές φορές ακόμη και έκρηξη, η φωτεινότητα του ήλιου μας διαφέρει τιποτένιος 0,1% κατά τη διάρκεια της 11-ετούς ηλιακού κύκλου. 
Υπάρχει, ωστόσο, μια ανατέλλει συνειδητοποίηση μεταξύ των ερευνητών ότι ακόμη και αυτές οι εμφανώς μικροσκοπικές παραλλαγές μπορούν να έχουν σημαντική επίδραση στην επίγεια κλίμα. Μια νέα έκθεση που εκδίδεται από το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (NRC), "Οι Επιπτώσεις της ηλιακής μεταβλητότητα για το κλίμα της Γης," θέτει μερικά από τα εκπληκτικά πολύπλοκους τρόπους ότι η ηλιακή δραστηριότητα μπορεί να γίνει αισθητή στον πλανήτη μας.





Αυτά τα έξι ακραία UV εικόνες του ήλιου, που λαμβάνονται από Solar Dynamics Observatory της NASA, παρακολουθεί την άνοδο της στάθμης της ηλιακής δραστηριότητας, καθώς ο ήλιος ανεβαίνει προς την κορυφή της τελευταίας 11-ετή κύκλο των ηλιακών κηλίδων. Περισσότερα
Κατανοώντας τον ήλιο-κλίμα σύνδεση απαιτεί εύρος της τεχνογνωσίας σε τομείς όπως η φυσική πλάσματος, η ηλιακή δραστηριότητα, ατμοσφαιρική χημεία και δυναμική των ρευστών, ενεργητικός σωματιδιακής φυσικής, και ακόμη και επίγεια ιστορία. Κανένας ερευνητής έχει το πλήρες φάσμα των γνώσεων που απαιτούνται για την επίλυση του προβλήματος. Για να υπάρξει πρόοδος, η NRC έπρεπε να συγκεντρώσει δεκάδες εμπειρογνώμονες από πολλά πεδία σε ένα μόνο εργαστήριο. Η έκθεση συνοψίζει τις συνδυασμένες προσπάθειες τους για να πλαισιώσει το πρόβλημα σε ένα πραγματικά διεπιστημονικό πλαίσιο.
Ένας από τους συμμετέχοντες, Greg Kopp του Εργαστηρίου Ατμοσφαιρικής και Διαστημικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, τόνισε ότι ενώ οι διακυμάνσεις της φωτεινότητας κατά τη διάρκεια της 11-ετούς ηλιακού ποσό κύκλο μόνο το ένα δέκατο του ενός τοις εκατό της συνολικής παραγωγής του ήλιου, ένα τέτοιο μικρό κλάσμα είναι ακόμη σημαντική. "Ακόμα και τυπικά βραχυπρόθεσμα παραλλαγές του 0,1% σε ακτινοβολία περιστατικό υπερβαίνει όλες τις άλλες πηγές ενέργειας (όπως η φυσική ραδιενέργεια στον πυρήνα της Γης), σε συνδυασμό," λέει.
Ιδιαίτερης σημασίας είναι ακραία υπεριώδη του ήλιου (EUV) ακτινοβολία, η οποία κορυφώνεται κατά τη διάρκεια των ετών γύρω από ηλιακό μέγιστο. Εντός της σχετικά στενής ζώνης των EUV μήκη κύματος, η παραγωγή του ήλιου μεταβάλλεται όχι από μια μικροσκοπική 0,1%, αλλά από επιβλητικά παράγοντες των 10 ή και περισσότερο. Αυτό μπορεί να επηρεάσει έντονα την χημεία και θερμική δομή της ανώτερης ατμόσφαιρας.







Διαστημικών μετρήσεις της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας (ΤΠΔ) δείχνουν περίπου 0,1 τοις εκατό παραλλαγές με την ηλιακή δραστηριότητα σε 11-έτος και μικρότερη χρονοδιαγράμματα. Αυτά τα στοιχεία έχουν διορθωθεί για αντισταθμιστικά οφέλη βαθμονόμησης μεταξύ των διαφόρων μέσων που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της ΤΠΔ. ΠΗΓΗ: Ευγενική προσφορά του Greg Kopp, Πανεπιστήμιο του Κολοράντο.
Αρκετοί ερευνητές συζήτησαν για το πώς οι αλλαγές στην ανώτερη ατμόσφαιρα μπορούν να φθάσουν μέχρι την επιφάνεια της Γης. Υπάρχουν πολλά "top-down" μονοπάτια για την επιρροή του ήλιου. Για παράδειγμα, ο Charles Jackman του Goddard Space Flight Center περιέγραψε πώς τα οξείδια του αζώτου (NOx), που δημιουργήθηκε από ηλιακά ενεργητικά σωματίδια και τις κοσμικές ακτίνες στην στρατόσφαιρα θα μπορούσαν να μειώσουν τα επίπεδα του όζοντος κατά λίγες εκατοστιαίες μονάδες. Επειδή το όζον απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία, το όζον λιγότερο σημαίνει ότι περισσότερο από την υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου θα φτάσει στην επιφάνεια της Γης.
Ισαάκ Held του NOAA πήρε αυτό το ένα βήμα παραπέρα. Περιέγραψε πως η απώλεια του όζοντος στην στρατόσφαιρα θα μπορούσαν να μεταβάλουν τη δυναμική της ατμόσφαιρας κάτω από αυτό. "Η ψύξη της στρατόσφαιρας πολικές συνδέονται με την απώλεια του όζοντος αυξάνει την οριζόντια κλίση της θερμοκρασίας κοντά στην τροπόπαυση», εξηγεί. «Αυτό αλλάζει την ροή της στροφορμής μέχρι τα μέσα του γεωγραφικού πλάτους δίνες. [Στροφορμή είναι σημαντικό επειδή] η γωνιακή ορμή του προϋπολογισμού της τροπόσφαιρας ελέγχει τις δυτικοί επιφάνεια. " Με άλλα λόγια, η ηλιακή δραστηριότητα αισθητός στην ανώτερη ατμόσφαιρα μπορεί, μέσα από μια πολύπλοκη σειρά των επιρροών, πιέστε κομμάτια καταιγίδα επιφάνεια εκτός πορείας.







Πώς εισερχόμενες γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία και τα ηλιακά πρωτόνια διαπερνούν την ατμόσφαιρα. ΠΗΓΗ: Γ. Jackman, η NASA Goddard Space Flight Center, "Η επίδραση της βροχής Ενεργειακά σωματιδίων στην ατμόσφαιρα," παρουσίαση του εργαστηρίου σχετικά με τις επιπτώσεις της ηλιακής μεταβλητότητα για το κλίμα της Γης, 9 Σεπτέμβρη του 2011.
Πολλοί από τους μηχανισμούς που προτείνονται στο εργαστήριο είχε μια Rube Goldberg-σαν ποιότητα. Επικαλούνται το multi-βήμα αλληλεπιδράσεις μεταξύ πολλαπλά στρώματα της ατμόσφαιρας και των ωκεανών, κάποια βασίζονται στη χημεία για να κάνουν τη δουλειά τους, άλλοι που κλίνει σε θερμοδυναμική ή υγρό φυσικής. Αλλά μόνο και μόνο επειδή κάτι είναι περίπλοκο δεν σημαίνει ότι δεν είναι πραγματικό.
Πράγματι, Gerald Meehl του Εθνικού Κέντρου για την Ατμοσφαιρική Έρευνα (NCAR) παρουσίασε πειστικές αποδείξεις ότι η ηλιακή μεταβλητότητα αφήνει ένα αποτύπωμα για το κλίμα, ειδικά στον Ειρηνικό. Σύμφωνα με την έκθεση, όταν οι ερευνητές δούμε τα δεδομένα της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας κατά τη διάρκεια των ηλιακών κηλίδων χρόνια ακμής, το τροπικό Ειρηνικό δείχνει μια έντονη La Nina-όπως σχέδιο, με ψύξη του σχεδόν 1 o C στον ισημερινό ανατολικό Ειρηνικό. Επιπλέον, «υπάρχουν ενδείξεις ενισχυμένης καθίζηση στον Ειρηνικό ITCz (Inter-Τροπική Ζώνη Σύγκλισης) και SPCZ (Νότιος Ειρηνικός Ζώνη Σύγκλισης), καθώς και πάνω από το κανονικό επίπεδο της θάλασσας πίεσης στα μέσα του βορείου γεωγραφικού πλάτους και Νότιο Ειρηνικό," συσχετίζεται με αιχμές στον κύκλο των ηλιακών κηλίδων.
Τα ηλιακά σήματα κύκλος είναι τόσο ισχυρή στον Ειρηνικό, ότι Meehl και οι συνεργάτες του έχουν αρχίσει να αναρωτιούνται αν κάτι στο κλιματικό σύστημα Ειρηνικού ενεργεί για να τους ενισχύσει. "Ένα από τα μυστήρια σχετικά με το κλιματικό σύστημα της Γης ... είναι το πώς οι σχετικά μικρές διακυμάνσεις του 11-ετούς ηλιακού κύκλου μπορεί να παράγει το μέγεθος των παρατηρούμενων σημάτων κλίμα στον τροπικό Ειρηνικό." Χρησιμοποιώντας μοντέλα υπερυπολογιστή του κλίματος, δείχνουν ότι δεν είναι μόνο "top-down", αλλά και "bottom-up" των μηχανισμών που αφορούν ατμόσφαιρα-ωκεάνιες αλληλεπιδράσεις που απαιτούνται για να ενισχύσουν ηλιακό εξαναγκασμό στην επιφάνεια του Ειρηνικού.









Composite μέσους όρους για Δεκέμβριος-Ιανουάριος-Φεβρουάριος κορυφή για ηλιακά έτη. ΠΗΓΗ: GA Meehl, JM Arblaster, Κ. Matthes, Φ. Sassi, και H. van Loon, ενισχύοντας το κλίμα Ειρηνικού απόκριση του συστήματος σε ένα μικρό 11 χρόνια ηλιακό κύκλο αναγκάζοντας, Science 325:1114-1118, 2009? Ανατυπώνεται με την άδεια του AAAS.
Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές έχουν εξετάσει το ενδεχόμενο ότι ο ήλιος παίζει ρόλο στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Μετά από όλα, ο ήλιος είναι η κύρια πηγή θερμότητας για τον πλανήτη μας. Η έκθεση προτείνει NRC, ωστόσο, ότι η επίδραση της ηλιακής μεταβλητότητας είναι περισσότερο από ό, τι περιφερειακό παγκόσμια. Η περιοχή του Ειρηνικού είναι μόνο ένα παράδειγμα. 
Caspar Αμμάν της NCAR επισημαίνεται στην έκθεση ότι «Όταν ισοζύγιο ακτινοβολίας της Γης μεταβάλλεται, όπως και στην περίπτωση της αλλαγής στο ηλιακό κύκλο αναγκάζοντας, δεν είναι όλες οι θέσεις επηρεάζονται εξίσου. Η ισημερινή κεντρικού Ειρηνικού είναι γενικά πιο δροσερές, η απορροή των ποταμών στο Περού μειώνεται, και ξηρότερες συνθήκες επηρεάζουν το δυτικό τμήμα των ΗΠΑ. " 
Raymond Bradley του UMass, ο οποίος έχει μελετήσει τα ιστορικά αρχεία της ηλιακής δραστηριότητας αποτυπώνεται με ραδιοϊσότοπα σε δακτυλίους των δέντρων και τους πυρήνες του πάγου, λέει ότι οι περιφερειακές βροχοπτώσεις φαίνεται να επηρεάζονται περισσότερο από τη θερμοκρασία. "Αν υπάρχει όντως μια ηλιακή επίδραση στο κλίμα, γεγονός που αποδεικνύεται από τις αλλαγές στη γενική κυκλοφορία και όχι σε άμεση σήμα θερμοκρασίας." Αυτό ταιριάζει με τη σύναψη της IPCC και οι προηγούμενες εκθέσεις NRC ότι η ηλιακή μεταβλητότητα δεν είναι η αιτία της υπερθέρμανσης του πλανήτη τα τελευταία 50 χρόνια.
Πολλά έχουν γίνει από την πιθανή σύνδεση μεταξύ της ελάχιστης Maunder, ένα 70-year έλλειμμα των ηλιακών κηλίδων στα τέλη του 17 ου -αρχές του 18ου αιώνα, και το πιο κρύο μέρος της Μικρής Εποχής των Παγετώνων, κατά την οποία η Ευρώπη και η Βόρεια Αμερική υποβλήθηκαν σε πικρά κρύους χειμώνες. Ο μηχανισμός για την εν λόγω περιφερειακή ψύξη θα μπορούσε να έχει μια πτώση στην έξοδο EUV του ήλιου? Αυτό είναι, εν τούτοις, κερδοσκοπικές.







Το ετήσιο μέσο όρο των ηλιακών κηλίδων αριθμός για μια περίοδο 400 χρόνων (1610-2010). ΠΗΓΗ: Ευγενική παραχώρηση της NASA Marshall Space Flight Center.
Dan Lubin του Ινστιτούτου Ωκεανογραφίας Scripps τόνισε την αξία της κοιτάζοντας άστρα σαν τον ήλιο σε άλλα μέρη του Γαλαξία για να καθορίσει τη συχνότητα παρόμοιων μεγάλο ελάχιστα. "Από τις πρώτες εκτιμήσεις των μεγάλων ελάχιστη συχνότητα του ηλιακού τύπου αστέρια κυμαίνονταν από 10% έως 30%, γεγονός που συνεπάγεται την επιρροή του ήλιου θα μπορούσε να είναι ακατανίκητη. Πιο πρόσφατες μελέτες χρησιμοποιώντας δεδομένα από Hipparcos (α Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος αστρομετρία δορυφορική) και αντιπροσωπεύουν σωστά την μεταλλικότητα των άστρων, τοποθετήστε την εκτίμηση της τάξης κάτω του 3%. "Αυτό δεν είναι ένας μεγάλος αριθμός, αλλά είναι σημαντικό. 
Πράγματι, ο ήλιος θα μπορούσε να είναι στο κατώφλι μιας μίνι-Maunder περίπτωση αυτή τη στιγμή. Συνεχίζεται Solar Cycle 24 είναι το πιο αδύναμο σε περισσότερα από 50 χρόνια. Επιπλέον, υπάρχει (αμφιλεγόμενη) στοιχεία μακροπρόθεσμη τάση εξασθένησης στην ένταση του μαγνητικού πεδίου των ηλιακών κηλίδων. Matt Penn και William Livingston του Εθνικού Παρατηρητηρίου Ηλιακής προβλέπουν ότι από τη στιγμή που Solar Cycle 25 φθάνει, μαγνητικά πεδία στον ήλιο θα είναι τόσο αδύναμη που λίγα, εάν υπάρχουν ηλιακές κηλίδες θα σχηματιστεί. Ανεξάρτητη γραμμές της έρευνας που αφορούν ηλιοσεισμολογία επιφάνεια και πολικές πεδία τείνουν να υποστηρίξουν τη σύναψή τους. (Σημείωση: Penn και Livingston δεν συμμετείχαν στο εργαστήριο NRC).
"Αν ο ήλιος είναι πραγματικά εισέρχεται ένα άγνωστο φάση του ηλιακού κύκλου, τότε θα πρέπει να εντείνουμε τις προσπάθειές μας να κατανοήσουμε τον ήλιο-σύνδεση κλίμα», σημειώνει ο Λίκα Guhathakurta της NASA Ζώντας με ένα πρόγραμμα Star, το οποίο συνέβαλε στη χρηματοδότηση της μελέτης του NRC. "Η έκθεση προσφέρει κάποιες καλές ιδέες για το πώς να ξεκινήσετε."


Σε μια συζήτηση στρογγυλής τραπέζης με τη σύναψη, οι επιστήμονες εντόπισαν μια σειρά από πιθανά επόμενα βήματα. Πρώτιστος μεταξύ αυτών ήταν η ανάπτυξη ενός ραδιομετρική απεικόνισης. Συσκευές που χρησιμοποιούνται σήμερα για τη μέτρηση της ολικής ηλιακής ακτινοβολίας (ΤΠΔ) να μειώσει το σύνολο ήλιο για ένα μόνο αριθμό: η συνολική φωτεινότητα αθροιστικά για όλα τα γεωγραφικά πλάτη, μήκη, και μήκη κύματος. Αυτή η ολοκληρωμένη αξία γίνεται ένα μοναχικό σημείο σε μια σειρά χρόνο παρακολούθησης παραγωγή του ήλιου.
Στην πραγματικότητα, όπως ο Peter Foukal του Heliophysics, Inc, τόνισε, η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη. Ο ήλιος δεν είναι μια μπάλα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της ομοιόμορφης φωτεινότητας. Αντ 'αυτού, ο ηλιακός δίσκος είναι διάσπαρτη από τα σκοτεινά πυρήνες των ηλιακών κηλίδων και πιτσιλιστεί με έντονο μαγνητικό αφρό γνωστό ως faculae. Ραδιομετρικές απεικόνισης θα ήταν, κατ 'ουσίαν, χαρτογραφήσει την επιφάνεια του ήλιου και να αποκαλύψει τις εισφορές του καθενός να φωτεινότητα του ήλιου. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι faculae. Ενώ σκούρα ηλιακές κηλίδες έχουν την τάση να εξαφανίζονται κατά τη διάρκεια της ηλιακής ελάχιστα, το φωτεινό faculae δεν το κάνουν. Αυτό μπορεί να είναι γιατί τα αρχεία παλαιοκλίμα από τον ήλιο-ευαίσθητα ισοτόπων C-14 και Be-10 δείχνουν μια αμυδρή 11-ετή κύκλο στο χώρο εργασίας, ακόμη και κατά τη διάρκεια της Ελάχιστο Maunder. Η ραδιομετρική απεικόνισης, το οποίο αναπτύσσεται σε κάποια μελλοντική διαστημικό παρατηρητήριο, θα επιτρέψει στους ερευνητές να αναπτύξουν την κατανόηση που χρειάζονται για να προβάλει τον ήλιο και το κλίμα της σύνδεσης σε ένα μέλλον παρατεταμένη άσπιλο.
Ορισμένοι συμμετέχοντες τόνισαν την ανάγκη να τεθεί ήλιο κλίμα δεδομένων σε τυπικές μορφές και τα καθιστούν ευρέως διαθέσιμα για διεπιστημονική μελέτη. Επειδή είναι περίπλοκη οι μηχανισμοί για την επίδραση του ήλιου στο κλίμα, ερευνητές από πολλούς τομείς θα πρέπει να εργαστούν μαζί για να διαμορφώσει τους με επιτυχία και να συγκρίνουν ανταγωνιστικά αποτελέσματα. Η συνεχής και βελτιωμένη συνεργασία μεταξύ της NASA, NOAA και το NSF είναι τα κλειδιά σε αυτή τη διαδικασία.
Hal Maring, ένας επιστήμονας του κλίματος στα κεντρικά γραφεία της NASA ο οποίος έχει μελετήσει την έκθεση, σημειώνει ότι «πολλές ενδιαφέρουσες δυνατότητες προτάθηκαν από τους ομιλητές. Ωστόσο, λίγοι, αν υπάρχουν, έχουν ποσοτικοποιηθεί σε σημείο που μπορούμε να αξιολογήσει οριστικά τις επιπτώσεις τους στο κλίμα. Σκλήρυνση τις δυνατότητες »σε συγκεκριμένες, φυσικά, ολοκληρωμένων μοντέλων αποτελεί βασική πρόκληση για τους ερευνητές.
Τέλος, πολλοί συμμετέχοντες επισήμαναν τη δυσκολία στην αποκρυπτογράφηση τον ήλιο-σύνδεση κλίμα από τα αρχεία παλαιοκλίμα όπως δακτυλίους των δέντρων και τους πυρήνες του πάγου. Παραλλαγές στο μαγνητικό πεδίο της Γης και ατμοσφαιρική κυκλοφορία μπορεί να επηρεάσει την εναπόθεση των ραδιοϊσοτόπων πολύ περισσότερο από την πραγματική ηλιακή δραστηριότητα. Η καλύτερη μακροπρόθεσμη καταγραφή της ακτινοβολίας του ήλιου θα μπορούσε να κωδικοποιηθεί σε βράχους και ιζήματα της Σελήνης ή του Άρη. Μελετώντας άλλους κόσμους μπορεί να κρατούν το κλειδί για τη δική μας.
Το πλήρες κείμενο της έκθεσης, "Οι Επιπτώσεις της ηλιακής μεταβλητότητα για το κλίμα της Γης», είναι διαθέσιμη από το National Academies Press στο http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=13519 .





Η εικόνα του ανώτερου φωτόσφαιρα του Ήλιου δείχνει φωτεινό και σκοτεινό μαγνητικές δομές υπεύθυνες για τις διακυμάνσεις στην ΤΠΔ. ΠΗΓΗ: Ευγενική προσφορά του Π. Foukal, Heliophysics, Inc


http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/08jan_sunclimate/


Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου