Achtergrond

Invloed variaties in zonneactiviteit op het klimaat op aarde

De versterking van het broeikaseffect ten gevolge van de uitstoot van broeikasgassen, met name CO2, geniet al geruime tijd de belangstelling van de wetenschap en politiek: er staan immers grote belangen op het spel.

Enerzijds bestaat het risico van een gestage wereldwijde klimaatverandering, een toename van de gemiddelde temperatuur nabij het aardoppervlak in een tijdbestek van honderd jaar, die qua orde van grootte vergelijkbaar is met het verschil in gemiddelde temperatuur tussen de laatste ijstijd en nu. Anderzijds vergt het reduceren van de broeikasgasemissies een grote inspanning van de mensheid.

Investeren in milieutechnologie kan echter de economische schade beperken, die het gevolg is van zowel het reduceren zelf als de kosten voor toekomstige generaties door een snelle aanpassing van de infrastructuur aan klimaatveranderingen De lasten, die het terugdringen van de versterking van het broeikas-effect op korte termijn met zich meebrengt, geven aanleiding tot de vraag of de wetenschap het wel bij het rechte eind heeft. Met andere woorden: is de mens eigenlijk wel in staat om het klimaat ingrijpend te veranderen? Zo niet, zijn extra uitgaven voor het terugdringen van de CO2 emissies dan wel verantwoord? Hoewel ook het argument dat toch zuinig moet worden omgesprongen met de voorraad fossiele brandstoffen en in het algemeen met het leefsysteem 'Aarde' een legitieme reden is om de uitstoot te beperken, grijpen vele critici elke twijfel over het bestaan van het versterkte broeikaseffect aan om het draagvlak voor milieumaatregelen te verkleinen. 

Broeikasmythe

Zo verscheen in maart 1997 het artikel 'De broeikasmythe' [Rozendaal, Elsevier]. De ondertitel luidde 'Niet de mens maar de zon verhit de aarde. Weerbericht voor de volgende eeuw: koeler', naar aanleiding van wetenschappelijk onderzoek van twee Deense natuurkundigen over de invloed van de zonneactiviteit op het klimaat [Svensmark & Friis-Christensen, 1997]. De hamvraag in deze is natuurlijk of variaties in zonneactiviteit het temperatuurverloop van de afgelopen 150 jaar volledig kunnen verklaren waarmee deze theorie haaks zou komen te staan op de broeikastheorie. 
Deze hypothese is dan ook de drijfveer geweest voor nader wetenschappelijk onderzoek naar de rol van antropogene en natuurlijke oorzaken, waaronder de variaties in zonneactiviteit, die het klimaat kunnen beïnvloeden. Centraal in dit onderzoek staat de waargenomen wereldgemiddelde temperatuur sinds 1856 [Jones et al., 1997].

Stralingsforcering

Gebruik makend van de kennis omtrent de veranderingen in samenstelling van de atmosfeer sinds de preïndustriële revolutie, kan de stralingsforcering, de verstoring van de stralingsbalans van het aarde-atmosfeersysteem, geschat worden. Voor wat betreft de homogeen verdeelde broeikasgassen wordt een nauwkeurigheid van circa 15% gehaald. Voor andere actieve gassen, zoals troposferisch en stratosferisch ozon en voor sulfaataerosolen, die een koelend effect op het klimaat hebben, zijn de onzekerheidsmarges aanzienlijk groter. 
Uit de verstoring van de stralingsbalans kan met behulp van klimaatmodellen het uiteindelijke klimaateffect, zoals de temperatuurverandering nabij het aardoppervlak, berekend worden. Bij deze vertaalslag zijn de temperatuur-afhankelijke fysische processen in het klimaatsysteem van belang omdat zij terugkoppelen op de uiteindelijke temperatuurverandering. Hierin bestaat ook een relatief grote onzekerheid. Rekening houdend met alle mogelijke onzekerheden, kan de temperatuurstijging in 1990 door menselijke invloed geschat worden op 0.1 tot 1.5°C. De waargenomen temperatuurtrend sinds 1856 bedraagt ongeveer 0.6 °C.

Zonnevlekkencyclus en klimaat

De zonneactiviteit kenmerkt zich door een 11 jarige zonnevlekkencyclus (22 jarige magnetische cyclus) en een langzame variatie van circa 80 jaar (Gleissberg cyclus). De laatste manifesteert zich door een variatie van de lengte van de zonnevlekkencyclus (8 tot 12 jaar). 
Uit metingen blijkt dat de intensiteit van de zon zo'n 0.1% varieert met de 11 jarige zonnevlekkencyclus. Voor de variaties van de zonnecycluslengte is geen duidelijk fysisch mechanisme bekend. Dit betekent dat de amplitude van dit signaal in termen van fluctuaties van temperatuur nabij het aardoppervlak of stralingsforcing niet zonder meer met klimaatmodellen kan worden bepaald. Behalve de invloed van de mens en de zon, zijn ook temperatuur fluctuaties door interne variabiliteit via de oceaan-atmosfeer wisselwerking en door vulkanische activiteit mogelijk. 

Met behulp van statistische modellen kunnen we de tijdreeksen van de antropogene verstoring (exponentieel toenemend blijkens de metingen) en van de variaties in de zonneactiviteit (11 en 80 jaar) optimaal correleren aan de waargenomen temperatuur, waarbij de beste amplitude en eventuele tijdsvertragingen (door de grote warmtecapaciteit van de oceanen) voor de individuele signalen kunnen worden bepaald. Het blijkt dat als we de snelle fluctuaties uit de waargenomen temperatuur filteren, circa 90% van de variaties op een tijdschaal van 10 jaar en meer verklaard worden door de 80 jarige Gleissberg cyclus en het antropogene signaal. En, beide zijn nagenoeg even belangrijk! 

Omdat de karakteristieken van deze signalen onderling zeer sterk verschillen (statistische evaluatie was anders onmogelijk geweest), is het mogelijk om de periodes aan te geven waarin een van beide signalen domineert in de waargenomen wereld-gemiddelde temperatuur: zo lijkt de temperatuurstijging tussen 1910 en 1940 een gevolg van de zonneactiviteit, en de lichte afkoeling tussen 1940 en 1970 de optelsom van een daling door het zonnesignaal en een niet geheel compenserende temperatuurstijging door de broeikasgassen (verminderd met het aerosoleffect). De temperatuurtoename sinds 1980 kan echter hoofdzakelijk worden toegeschreven aan de menselijke invloed op het klimaat. 

Conclusie

Wanneer de zon, zoals hierboven beschreven, het klimaat beïnvloedt - en dit staat of valt met het vinden van een fysisch mechanisme voor deze invloed, zodat ook via een andere weg dan een statistische analyse de amplitude van het signaal kan worden bepaald - , kan het antropogene klimaateffect met grotere nauwkeurigheid worden berekend. Zo kan de temperatuurstijging in 1990 door broeikasgassen en sulfaat-aerosolen in geval van de onderzochte optimaal verklaarde temperatuurvariatie van 90% geschat worden op 0.25 tot 0.60°C. Al met al lijkt de invloed van de zon op het klimaat dus een goede verklaring voor de tot dusver onbegrepen temperatuurfluctuaties eerder deze eeuw, maar de zonnetheorie staat in geen geval haaks op de broeikas-theorie! 


Achtergrondinformatie symposium Zon en klimaat: de invloed van variaties in zonne-activiteit op het klimaat op aarde gehouden op 14 november 1997 in het Koninklijk Instituut van Ingenieurs in Den Haag.

Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen