نظرة معمقة لعلاقة الدورات الشمسية بدرجات الحرارة في كوكبنا
If you can't explain the 'pause', you can't explain the cause...
Friday, June 13, 2014
تم نشر هذه الورقة في مجلة journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics وجدت ان:
كلما زاد طول الدورة الشمسية تنخفض درجات الحرارة خلال الدورة الشمسية التالية اي ان ما يحصل من اختلافات في طول المدة الزمنية للدورة الشمسية يظهر تأثيره في الدروة التي تليه، الفترة الزمنية (الفترة او الوحدة الزمنية المعتمدة في هذه الدراسة) هنا هي 11 عام وهي طول الدورة الشمسية الواحدة تقريبا، تشكل الرابط الاقوى حتى الان ما بين الشمس و حرارة الارض.
بالاستناد الى طول الدورة الشمسية رقم23 تم توقع انخفاض درجات الحرارة في بعض المناطق بمعدل 1.0 درجة مئوية خلال الفترة الزمنية 2009-2020.
كما يشير الكاتب بان الشمس تساهم على الاقل 40% من ارتفاع درجات الحرارة العالمية خلال القرن الماضي و اظهرت 3 محطات رصد في شمال الاطلسي بان النشاط الشمسي ساهم بنسبة 63-72% من ارتفاع الحرارة خلال اخر 150 عام, و هذه النقطة تدعم بقوة تأثير الشمس على ما يحدث للأطلسي في الوقت الراهن (خلال 150 عام - 1850-2014).
نذكر هنا بعض التفاصيل على ما سبق
لا وجود لتأثير حقيقي ما بين الدورة الشمسية و درجات الحرارة خلال نفس الدورة انما على ما تليها.
و تؤكد هذه الدراسة على وجود ارتباط ما بين معدلات الاوزون و الاشعة فوق البنفسجية التي ترتبط بالنشاط الشمسي و تقترح وجود علاقة عكسية متمثلة بالرياح الكونية و التي تزداد مع ضعف الدورات الشمسية، و من المعروف ان هذه الرياح تساعد على استقرار في نوى تكاثف الغيوم و بخاصة المنخفضة مسببة تأثير اخر لمنع وصول اشعة الشمس الى الارض حيث تستمد الارض حرارة من جراء تسخين سطحها
ان الاشعة الكونية ترتبط بشكل عكسيا مع المجال المغناطيسي للأرضو الاخيريتأثر طرديا مع شدة الدورة الشمسية حيث يتم تفسير ما سبق على معدلات الاوزون و سيادة النمط السلبي للتذبذب القطبي.
اجريت الدراسة ايضا على نظائر الكربون و البيريليوم و بيانات الجليد في البحار و قد كانت النتيجة بان اقل تغير طفيف في الطاقة الشمسية المنبعثة يحدث خلال عقد من الزمن او حتى الف عام يكون له اثر جوهري في المياه الباردة العميقة في الاطلسي و NADWو بدوره يؤثر على دورة الغلاف الجوي الحرارية global thermohaline circulation و اخيرا على المناخ العالمي.
ان علاقة الشمس-المحيط-المناخ sun–ocean–climate قد تكون ملاحظة خصوصا في منطقة شمال الاطلسي كون المحيط يستوعب كميات هائلة جدا من الطاقة (امتصاص او انبعاث)، حيث كما ورد في بداية الورقة بان التأثير لا يكون لحظيا.
عند مقارنة عدد البقع الشمسية مع انحراف درجات الحرارة في النصف الشمالي من الغلاف الجوي خلال الفترة ما بين 1861-1990، لاحظ Friis-Christensen and Lassenوجود تشابه في سلوك كلا المتغيرين لكنه ليس عمليا بما فيه الكفاية, و لكن تم ايجاد رابط اقوى و افضل بكثير ما بين طول الدورة الشمسية و انحراف درجات الحرارة.
و في التفاصيل، فقد اعتمدوا متوسط خمس دورات شمسية و بمعدل (weighted average) بنسبة ( 1 : 2 : 2 : 2 : 1 ) و اخذوا قراءات الحرارة في منتصف كل دورة شمسية , وهذه الطريقة هي عادة ما يتم استعمالها عند وصف سلوك النشاط الشمسي على المدى البعيد.
عند ملاحظة سلوك درجات الحرارة مع عدد البقع الشمسية خلال ال 150 عاما الأخيرة في مختلف المناطق و محطات الرصد المنتشرة في النصف الشمالي للكرة الأرضية بما فيها منطقة شمال الأطلسي و الدول الإسكندنافية، توضح الصور التالية وجود ميكانيكية (الية) فيزيائية تربط النشاط الشمسي بالمتغيرات المناخية.
يتم تحديد طول الدورة الشمسية الواحدة ابتداء من ظهور اول بقعة شمسية في العروض العليا للشمس حتى اختفاء اخر بقعة شمسية في خط الاستواء، يجدر الذكر بوجود تداخل ما بين الدورات الشمسية حيث انه قبل اختفاء اخر بقعة شمسية، تظهر أولى البقع في العروض العليا معلنة بداية الدورة الشمسية الجديدة قبل انتهاء السابقة و عادة ما يكون تداخل بمقدار عامين، و يتم تحديد قاع الدورة الشمسية بانها منتصف فترة التداخل الزمني ما بين نهاية و بداية كل دورتين شمسيتين.
من المعتقدات التي سادت لفترة طويلة من الزمن ان الدورة الشمسية هي حدث عشوائي بمعنى ان طول و شدة الدورة مستقلة عن ما قبلها, بين العالم Dicke عام 1978 بان للشمس ساعة او تايمر داخلي, بحيث انه بعد عدد معين للدورات الشمسية القصيرة (زمنيا) يتم إعادة ضبط مدة الدورة الشمسية ليعود الى معدل 11.2 سنة, كما تم تحليل طول الدورات الشمسية خلال الفترة 1610-2000 باستخدام متوسط الفترة الزمنية للدورات المتعاقبة و تحليل طاقة الطيف (O–C residuals) بالنسبة الى تاريخ اكبر و اقل عدد للبقع الشمسية– مما سبق تم تحديد فترة زمنية مقدارها 188±38 عاما كما وجدوا أيضا تطابق ما بين الدورات الشمسية الطويلة زمنيا و اقل عدد للبقع الشمسية, كما اقترحت الدراسة بان طول الدورات الشمسية المتعاقبة علينا حاليا ستزداد تدريجيا خلال ال75 عام تقريبا مترافقة بانخفاض تدريجي على عدد البقع الشمسية.
و في دراسة متصلة بالموضوع قام بها العالم Solanki et al. عام 2002 بين ان معرفة عمر الدورة الشمسية يعطينا فرصة جيدة للتنبؤ بعدد البقع الشمسية في الدولة التي تليها حيث ان الدورات القصيرة تتنبا بشدة اكبر و عدد البقع شمسية يكون اكثر.
ان التغيرات الدورية بطول الدورات الشمسية تؤثر ايضا على ايقاع درجات الحرارة العالمية و حيث ان الدورة الواحدة تستغرق 188 عام تقريبا (تناقص و تزايد مدة الدورات الشمسية), فان من الممكن التنبؤ بالمناخ (فترات باردة او دافئة) ضمن نسق اطول من حكاية ال30 عام, و حيث ان الفترة الاخيرة (30عام) تعبر عن المدى القصير للمناخ و لا تغطي الا 60 عام (تعاقب فترتين) و من هنا نفسر ما يحدث من ارتفاع الحرارة منذ عام 1850
تبسيط للموضوع: الفترات الباردة في الاونة الاخيرة ادفئ من الفترات الباردة في القرن ال19 و الاخيرة ادفئ من العصر ال18 و هو تفسير ناجح بالاعتماد على عدد البقع الشمسية و طول الدورات الشمسية (مثبت ارشيفيا لا يحتمل النقاش بعكس التنبؤ بالمستقبل).
كما تم ربط و اثبات طول الدورة الشمسية مع المناخ خلال مدة زمنية تمتد لقرون، و في دراسة إحصائية على 69 حلقة للأشجار تغطي فترة تجاوزت 594 سنة و أظهرت النتائج بان الحلقات العريضة (ظروف نمو جيدة) ارتبطت مع دورات شمسية قصيرة (زمنيا).
في الرسم البياني التالي, سوف تشاهدون العلاقة ما بين طول الدورات الشمسية (المحور العمودي مقلوب بالتدرج inverted) و درجات الحرارة و تم قلب المحور العمودي لكون العلاقة أصلا ما بين درجات الحرارة و طول الدورة الشمسية هي عكسية.
و اخيرا هذه بعض بيانات محطات الرصد