Если энергия Солнца изменяется только на 0,1 процента в течение 11-летнего солнечного цикла, может ли такое небольшое изменение вызвать серьезные изменения в погодных условиях на Земле? Да, скажем, исследователи из Национального центра атмосферных исследований (NCAR), которые использовали в своих исследованиях более века наблюдений за погодой и три мощные компьютерные модели. Они обнаружили тонкие связи между солнечным циклом, стратосферой и тропическим Тихим океаном, которые работают синхронно, создавая периодические погодные условия, которые влияют на большую часть земного шара. Ученые говорят, что это поможет в прогнозировании интенсивности некоторых климатических явлений, таких как индийский муссон и тропические осадки в Тихом океане, за несколько лет до этого.
«Солнце, стратосфера и океаны связаны таким образом, что могут влиять на такие события, как зимние дожди в Северной Америке», - говорит ведущий автор NCAR Джеральд Мил. «Понимание роли солнечного цикла может дать дополнительное понимание, поскольку ученые работают над прогнозированием региональных погодных условий на ближайшие пару десятилетий».
Новое исследование рассматривало связь между воздействием Солнца на два, казалось бы, не связанных региона. Химические вещества в стратосфере и температуры поверхности моря в Тихом океане реагируют во время солнечного максимума таким образом, что усиливает влияние Солнца на некоторые аспекты движения воздуха. Это может усилить ветры и осадки, изменить температуру поверхности моря и облачность в некоторых тропических и субтропических регионах и в конечном итоге повлиять на глобальную погоду.
Команда сначала подтвердила более раннюю теорию, что небольшое увеличение солнечной энергии во время пика образования солнечных пятен поглощается стратосферным озоном. Энергия нагревает воздух в стратосфере над тропиками, где солнечный свет наиболее интенсивен, а также стимулирует выработку там дополнительного озона, который поглощает еще больше солнечной энергии. Поскольку стратосфера прогревается неравномерно, причем наиболее заметное потепление происходит в более низких широтах, стратосферные ветры изменяются и через цепь взаимосвязанных процессов в конечном итоге усиливают тропические осадки.
В то же время увеличение солнечного света в максимуме солнечного света вызывает небольшое потепление поверхностных вод океана в субтропическом Тихом океане, где обычно не хватает облаков, защищающих от солнца. Это небольшое количество дополнительного тепла приводит к большему испарению, производя дополнительный водяной пар. В свою очередь, влага переносится пассатами в обычно дождливые районы западной части тропического Тихого океана, что приводит к сильным дождям и усиливает воздействие стратосферного механизма.
Нисходящее влияние стратосферы и восходящее влияние океана работают вместе, чтобы усилить этот цикл и усилить пассаты. По мере того, как больше солнечного света попадает в более сухие районы, эти изменения усиливают друг друга, приводя к уменьшению облаков в субтропиках, позволяя еще большему количеству солнечного света достигать поверхности, и создавая положительную обратную связь, которая еще больше увеличивает реакцию климата.
Эти реакции стратосферы и океана во время солнечного максимума делают экваториальную восточную часть Тихого океана еще более прохладной и сухой, чем обычно, создавая условия, подобные событиям в Ла-Нине. Тем не менее, охлаждение примерно на 1-2 градуса по Фаренгейту сфокусировано дальше на восток, чем в типичном Ла-Нине, оно примерно в два раза сильнее и связано с различными направлениями ветра в стратосфере.
Реакция Земли на солнечный цикл продолжается в течение года или двух после пиковой активности солнечных пятен. Образец, подобный Ла-Нине, запускаемый солнечным максимумом, имеет тенденцию превращаться в образец, подобный Эль-Ниньо, поскольку медленные потоки заменяют холодную воду в восточной тропической части Тихого океана более теплой водой. Реакция океана примерно в два раза ниже, чем в Эль-Ниньо, а отставшее тепло не так стабильно, как в образе Ла-Нины, который наблюдается во время пиков в солнечном цикле.
Солнечный максимум потенциально может усилить истинное событие в Ла-Нине или ослабить настоящее событие в Эль-Ниньо. Ла-Нина 1988-89 гг. Произошла вблизи пика солнечного максимума. Эта Ла-Нина стала необычайно сильной и была связана со значительными изменениями погодных условий, такими как необычно мягкая и сухая зима на юго-западе Соединенных Штатов.
Индийский муссон, температура поверхности Тихого океана и количество осадков, а также другие региональные климатические модели в значительной степени обусловлены восходящим и опускающимся воздухом в тропиках и субтропиках Земли. Поэтому новое исследование может помочь ученым использовать прогнозы солнечного цикла для оценки того, как эта циркуляция и связанные с ней региональные климатические особенности могут изменяться в течение следующего десятилетия или двух.
Команда использовала три разные компьютерные модели, чтобы посмотреть на все переменные, и каждая из них дала один и тот же результат, что даже небольшая изменчивость солнечной энергии может оказать глубокое влияние на Землю.
«С помощью увеличения вычислительной мощности и улучшенных моделей, а также открытий наблюдений мы раскрываем больше того, как комбинируются механизмы, чтобы связать изменчивость солнечной энергии с нашей погодой и климатом», - говорит Мейл.
Исследование команды было опубликовано в журнале Наука.
