De ce încălzirea globală nu poate fi atribuită activităţii solare

Ultimul deceniu (2010-2019) a fost cel mai cald din înregistrările meteorologice și 5 din primii 10 cei mai călduroși ani au avut loc începând cu anul 2015, potrivit rapoartelor publicate de Serviciul Meteorologic al Marii Britanii și de Organizația Meteorologică Mondială.

Incendiile din Australia din acest an au fost, de asemenea, cele mai grave de până acum fiind consecinţa unei temperaturi medii crescute (cu aproximativ 1,5° C peste media pe termen lung) și reducerii precipitațiilor.

Putem atribui încălzirea globală unor cauze naturale şi nu efectelor antropice?

Activitatea solară, de exemplu, a fost asociată creşterii temperaturilor și uneori a fost considerată cauza schimbărilor climatice.

Cu toate acestea, noua noastră analiză oferă dovezi că activitatea solară nu reprezintă cauza încălzirii globale.

Soarele este sursa dominantă de energie pentru clima Pământului, astfel încât cuantificarea influenței sale asupra temperaturilor globale, începând cu revoluţia industrială, este foarte importantă.

Ca toate stelele, Soarele prezintă variații ale activităţii solare, ceea ce înseamnă că energia pe care o degajă variază în timp.

Suprafața vizibilă a Soarelui (pe care nu trebuie să o privim niciodată direct) se numește fotosferă. În imagini aceasta poate fi observată sub forma unui disc alb pe care, ocazional, se observă apariția petelor solare.

Petele solare sunt regiuni cu câmpuri magnetice intense care restricționează mișcarea gazului și îl determină să se răcească, ceea ce face ca aceste zone să devină întunecate.

Aceleași câmpuri magnetice intense conectează petele solare vizibile de pe fotosferă cu regiuni active pe care nu le putem vedea. Acestea sunt zone în care gazele, aflate la mii de kilometri deasupra suprafeței vizibile a Soarelui, sunt supraîncălzite la milioane de grade Celsius. Astfel de regiuni active emit radiaţii electromagnetice foarte intense, ultraviolete şi X.

Cel mai vechi și mai ușor mod de apreciere a activității solare, în orice moment, este acela de a număra, pur și simplu, numărul petelor solare vizibile pe fotosferă. Cu cât sunt mai multe pete solare, cu atât este mai intensă activitatea solară și, prin urmare, o cantitate mai mare de radiaţii ultraviolete și X ajung pe Pământ.

Radiaţia solară este, în mare parte, absorbită de atmosfera Pământului înainte de a ajunge la sol, provocând încălzirea acesteia (deși unele studii sugerează că acest proces este mult mai complicat).

Ca și planeta noastră, Soarele are și un câmp magnetic care se extinde spre exterior.

Câmpul magnetic solar definește dimensiunea Sistemului Solar și poate devia radiațiile formate din particule încărcate electric din spațiul cosmic, denumite radiaţia cosmică. Aceste raze cosmice au fost asociate cu apariţia unor elemente chimice în atmosfera Pământului, formarea norilor și producerea de fulgere violente, ceea ce înseamnă că ele afectează temperatura și vremea.

Cea mai mare pată solară din ciclul solar actual, observată în data de 18 octombrie 2014. Credit: NASA

Numărul de pete solare crește sau scade ca parte a unui ciclu al activităţii solare de aproximativ 11 ani. Intensitatea câmpului magnetic solar variază, de asemenea, conform acestui ciclu solar. El este cel mai slab la minimul solar și cel mai puternic la maximul solar.

Atunci când câmpul magnetic solar este slab, mai multe raze cosmice ajung în atmosfera Pământului și pot afecta clima acestuia.

Ciclul solar actual

Unele dintre primele observații științifice ale petelor solare au fost făcute de Galileo Galilei în anii 1610. Din anii 1700, astfel de observații astronomice au devenit mai regulate, ele constituind unele dintre cele mai vechi înregistrări continue de date din ştiinţă.

Primul ciclu solar observat (1755-1766) se numește ciclul solar 1, următorul ciclu solar 2 și așa mai departe. Cel mai recent este ciclul solar 24, care a început oficial în decembrie 2008 și este încă în desfășurare. Ne apropiem rapid de următorul minim solar, care este așteptat în cursul anului următor.

Ciclul solar 24 este neobișnuit de slab, cu un număr relativ redus de pete solare, în comparație cu ciclurile anterioare. Ultimul ciclu solar atât de slab a fost ciclul solar 14, care a început în ianuarie 1902.

Dacă activitatea solară a jucat un rol important în schimbările recente ale temperaturilor globale, atunci aceste temperaturi ar fi trebuit să rămână aproximativ la fel sau chiar să scadă în ultimul deceniu.

Un studiu din anul 2012 chiar a prezis o scădere a temperaturii cu 1,0° C. Această predicţie s-a dovedit greşită. Cel mai cald deceniu din înregistrările meteorologice a coincis cu cel mai slab ciclu solar din ultimul secol.

Având în vedere această combinație de factori, nu putem susţine că activitatea solară este într-adevăr responsabilă pentru schimbările climatice actuale, fără o modificare radicală a fizicii solare.

În graficele de mai jos am încercat să corelăm numărul petelor solare cu variațiile temperaturilor globale la suprafaţa oceanelor (preluate de la Agenția Meteorologică a Japoniei) și la suprafaţa Pământului (preluate din datele GISTEMP).

Graficele care arată variaţia temperaturii globale în funcție de an sau numărul de pete solare. Credit: Gareth Dorrian, Ian Whittaker

Graficele de sus arată tendința de încălzire și numărul petelor solare în funcţie de timp. Analiza noastră nu relevă nicio corelație semnificativă între activitatea solară, bazată pe numărul petelor solare și temperaturile atmosferei sau de la suprafața Pământului în ultimul secol. Diferența dintre numărul petelor solare și temperatură este deosebit de evidentă în cel mai recent ciclu solar.

Graficele de jos prezintă variaţia temperaturilor globale şi a temperaturilor de la suprafaţa oceanelor în funcţie de numărul petelor solare. Se observă din nou că nu există nicio corelaţie evidentă.

Din punct de vedere matematic, putem aprecia o corelație măsurând cât de aproape sunt punctele de date de o linie dreaptă. Într-un astfel de calcul, o valoare de 0 sugerează că datele sunt zgomote aleatorii, iar o valoare de 1 reprezintă o corelație perfectă. Am obținut valori cuprinse între 0,09 și 0,04, ceea ce sugerează că variația se datorează, în mare măsură, altor factori decât activității solare.

Atunci când analizăm temperaturile globale, valoarea medie servește ca bază și orice diferență observată de la aceasta se numește anomalie a temperaturii. Din graficele inferioare se observă că mărirea numărului de pete solare are un efect redus asupra anomaliei temperaturii globale.

Toate aceste observații ale ciclului solar actual infirmă ipoteza conform căreia activitatea solară este responsabilă, în cele din urmă, de tendința actuală de încălzire a Pământului. În schimb, ele susţin argumentul că influența umană este responsabilă pentru o mare parte din creșterea recentă a temperaturilor globale.

Deși Soarele este responsabil pentru condițiile climatice generale de pe Pământ, activitatea solară nu a variat atât de mult, începând cu epoca industrializării, încât să putem explica pe baza ei tendința actuală de încălzire globală.

Traducere şi adaptare după Four graphs that suggest we can’t blame climate change on solar activity