Jos aurinkoenergia vaihtelee vain 0,1 prosenttia 11-vuotisen aurinkosyklin aikana, voisiko tällainen pieni variaatio johtaa suuriin muutoksiin maapallon sääkuvissa? Kyllä, sanovat kansallisen ilmakehän tutkimuksen keskuksen (NCAR) tutkijat, jotka käyttivät tutkimuksessaan yli vuosisadan säähavaintoja ja kolme voimakasta tietokonemallia. He löysivät hienovaraiset yhteydet aurinkosyklin, stratosfäärin ja trooppisen Tyynenmeren välillä, jotka toimivat synkronoidusti tuottaakseen ajoittaisia sääkuvioita, jotka vaikuttavat suureen osaan maailmaa. Tutkijoiden mukaan tämä auttaa ennustamaan vuosia etukäteen tiettyjen ilmasto-ilmiöiden, kuten Intian monsuunin ja trooppisen Tyynenmeren sateiden voimakkuutta.
"Aurinko, stratosfääri ja valtameret ovat yhteydessä toisiinsa tavalla, joka voi vaikuttaa tapahtumiin, kuten talvisateisiin Pohjois-Amerikassa", sanoo NCAR-tutkija, pääkirjailija. "Aurinkosyklin roolin ymmärtäminen voi antaa lisätietoja, kun tutkijat pyrkivät ennustamaan alueellisia sääkuvioita pariksi seuraavalle vuosikymmenelle."
Uusi tutkimus tarkasteli auringon vaikutuksen yhteyttä kahteen näennäisesti riippumattomaan alueeseen. Kemikaalit stratosfäärin ja merenpinnan lämpötiloissa Tyynellämerellä reagoivat auringon maksimissaan tavalla, joka vahvistaa Auringon vaikutusta joihinkin ilman liikkumisen näkökohtiin. Tämä voi voimistaa tuulia ja sateita, muuttaa merenpinnan lämpötilaa ja pilvien peittävyyttä tietyillä trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla ja vaikuttaa viime kädessä maailmanlaajuiseen säähän.
Ryhmä vahvisti ensin aikaisemman teorian, jonka mukaan stratosfäärin otsoni imee pienen määrän aurinkoenergiaa aurinkopisteiden tuotannon aikana. Energia lämmittää stratosfäärin ilmaa tropiikan yli, missä auringonvalo on voimakkainta, samalla kun se stimuloi ylimääräisen otsonin tuotantoa, joka imee vielä enemmän aurinkoenergiaa. Koska stratosfääri lämpenee epätasaisesti, ja selkein lämpeneminen tapahtuu alemmilla leveysasteilla, stratosfäärin tuulet muuttuvat ja toisiinsa kytkettyjen prosessien ketjun kautta lopulta vahvistaa trooppisia sateita.
Samaan aikaan lisääntynyt auringonvalo aurinkoenergian maksimilla aiheuttaa valtameren pintavesien lievän lämpenemisen subtrooppisella Tyynellämerellä, missä aurinkoa estäviä pilviä on yleensä vähän. Tämä pieni määrä ylimääräistä lämpöä johtaa lisää haihtumiseen, tuottaen lisää vesihöyryä. Kauppatuulet kuljettavat kosteutta puolestaan trooppisen Tyynenmeren länsiosien sateisiin alueisiin polttamalla raskaampia sateita ja vahvistamalla stratosfäärin mekanismin vaikutuksia.
Stratosfäärin ylhäältä alas suuntautuva vaikutus ja valtameren alhaalta ylöspäin suuntautuva vaikutus toimivat yhdessä vahvistaakseen tätä silmukkaa ja vahvistaakseen kaupallisia tuulia. Kun enemmän auringonpaistetta osuu kuivempiin alueisiin, nämä muutokset vahvistavat toisiaan, johtaen vähemmän pilviä subtroopeille, antaen vielä enemmän auringonvaloa päästä pintaan ja tuottaen positiivisen palautteen silmukan, joka edelleen kasvattaa ilmastovastetta.
Nämä stratosfäärin ja valtameren reaktiot auringon maksimien aikana pitävät Päiväntasaajan itäisen Tyynenmeren jopa viileämpänä ja kuivempana kuin tavallisesti, mikä tuottaa samanlaisia olosuhteita kuin La Nina -tapahtuma. Noin 1–2 astetta Fahrenheit-jäähdytys kohdistuu kuitenkin kauemmaksi itään kuin tyypillisessä La Ninassa, on vain noin puolet voimakkaammasta, ja se liittyy stratosfäärin erilaisiin tuulikuvioihin.
Maan vaste aurinkosyklille jatkuu vuoden tai kahden ajan auringonpisteen huipun jälkeen. Auringon maksimien laukaisema La Ninan kaltainen malli pyrkii muuttumaan El Ninon kaltaiseksi kuviona, koska hitaasti liikkuvat virrat korvaavat trooppisen Tyynenmeren itäosan kylmän veden lämpimämmällä vedellä. Merevaste on vain noin puolet voimakkaampi kuin El Nanolla, ja viivästynyt lämpö ei ole yhtä johdonmukaista kuin La Ninan kaltainen malli, joka esiintyy aurinkosyklin huippujen aikana.
Auringon maksimipotentiaali voi mahdollisesti parantaa todellista La Nina -tapahtumaa tai vaimentaa todellista El Nino -tapahtumaa. La Nina 1988-89 tapahtui lähellä aurinkoenergian maksimia. Tuo La Nina tuli epätavallisen vahvaksi, ja siihen liittyi merkittäviä sääkuvioiden muutoksia, kuten epätavallisen leuto ja kuiva talvi Yhdysvaltojen lounaisosassa.
Intian monsuuni, Tyynenmeren pinnan lämpötilat ja sateet sekä muut alueelliset ilmastomallit ohjaavat suurelta osin nousevaa ja uppoavaa ilmaa maan tropiikissa ja subtroopeilla. Siksi uusi tutkimus voi auttaa tutkijoita käyttämään aurinkosyklin ennusteita arvioidakseen, kuinka kierto ja siihen liittyvät alueelliset ilmastomallit voivat vaihdella seuraavan kymmenen vuoden aikana.
Ryhmä käytti kolmea erilaista tietokonemallia kaikkien muuttujien tarkasteluun ja jokaisella tuli sama tulos, että pienelläkin auringon energian muutoksella voi olla voimakkaita vaikutuksia maan päälle.
"Lisääntyneen laskentatehon ja parannettujen mallien sekä havainnollisten löytöjen avulla löydämme enemmän siitä, kuinka mekanismit yhdistävät auringonvaihtelun yhdistämisen säähän ja ilmastoon", Meehl sanoo.
Ryhmän tutkimus julkaistiin lehdessä Science.
