Solens rolle

Vedlagte artikel – på 68 tætskrevne sider – er et forsøg på at opsummere forskningens viden om solens virkning på Jordens temperatur gennem årene. Var det solen, der styrede Jordens temperatur før 1850 og dermed også er medvirkende til den opvarmning, vi ser nu, eller har variationer i solens stråling aldrig betydet det store her på Jorden?

Artiklen starter med en indledning, der ser på IPCC’s konklusioner vedrørende naturlig versus menneskeskabt opvarmning. Her gentages budskabet fra rapport til rapport, at al opvarmningen siden 1950 er forårsaget af udledningerne af drivhusgasser og at 1981-2012 var den varmeste 30-års periode i mere end 1400 år.

Mange forskere har undervejs givet udtryk for uenighed, men deres synspunkter finder ikke vej til IPCC’s rapporter. Årsagen hertil er bl.a., at IPCC ønsker at tale ”med én stemme for klimavidenskaben”.

Artiklen beskriver derefter sit hovedformål, at give en oversigt over solens rolle i forbindelse med klimaet, baseret på de forskningsresultater der findes, og som i vid udstrækning er blevet undertrykt af IPCC.

Det ville jo være nærliggende at antage, at Jordens temperatur hang sammen med variationer i solindstrålingen. Mere sollys og varme, højere temperatur hos os. IPCC ser bort fra denne simple sammenhæng, men den studeres nærmere i artiklen her.

Det første problem er at finde pålidelige tal for solindstrålingen. Langt hen ad vejen har man baseret sig på tælling af solpletter, det har man gjort siden 1600-tallet og fundet variationer, både over 11-års cykler men også over længere perioder. Man ved, at mange pletter giver en mere aktiv sol og dermed antageligvis en kraftigere indstråling på Jorden. Det stemmer overens med iagttagelser fra Den Lille Istid, hvor der i lange perioder var meget få solpletter. Men er det så simpelt?

Siden omkring år 1900 har man gjort forsøg på systematisk at måle solens indstråling direkte, men det viste sig at være svært, indtil man omkring 1980 begyndte at tage satellitter i brug. Her fik man endeligt nogle direkte mål, der ikke afhang af korttidsvariationer i atmosfæren, f.eks. efter vulkanudbrud.

Desværre har det ikke resulteret i éntydige tal for solindstrålingen. De mange satellitdata skal sammenstilles og fortolkes, og her er videnskaben uenige om resultaterne. Og nu er der tilmed gået politik i diskussionen. Der er nu to grundlæggende fortolkninger af målingerne. Den ene har som resultat, at solens indstråling har været svagt faldende siden 1980, det passer jo fint med tesen om, at CO₂ er den væsentligste faktor for Jordens temperatur. Men den anden fortolkning resulterer i en stigende solindstråling over den samme periode, stor nok til på egen hånd at være drivkraften bag hovedparten af temperaturstigningen fra 1980 til nu.

Det store spørgsmål, når man vil gå tilbage til perioden før satellitterne, er selvfølgeligt, om der så er en god sammenhæng mellem antallet af solpletter og solens indstråling. Igen er meningerne her delte. For at kaste lys på spørgsmålet, har forskerne kigget på de såkaldte proxyer, andre ting man kan måle, og som formodes at have en sammenhæng med solindstrålingen.

Også her er der stor uenighed, fig. 1 og fig. 2 viser de to principielle bud på hvordan indstrålingen har udviklet sig siden år 1800. Fig. 1 er tydeligvis i god samklang med ideen om drivhusgasser som hoveddrivkraften, her er variationerne i solindstrålingen små og ubetydelige. Fig. 2 er så et eksempel på det stik modsatte. De to kurver viser begge 11-års cyklussen, men derudover er der meget lidt enighed.

Hvis man nu vil prøve at få indsigt i solindstrålingens betydning for den globale temperaturudvikling over årene, løber man ind i to problemer, der bliver mere og mere alvorlige, jo længere man går tilbage i tiden. Dels er der uenigheden om solindstrålingens variationer over tid, jfr. fig. 1 og 2. Men dertil kommer uenigheden om, hvordan fortidens temperatur udviklede sig. Var det en hockeystav helt uden udsving frem til år 1850, eller var der f.eks. både en Lille Istid og en Middelalderlig Varmeperiode, der skal forklares?

Hvorfor er der overhovedet svingninger i solens udstråling, og hvorfor er nogle af dem regelmæssige, f.eks. den over 11 år? Forklaringen er antageligvis, at planeternes tyngdekraft trækker i solen i forskellige retninger og påvirker gasserne i solens indre. Når to eller flere planeter står i samme retning, bliver dette træk større end til andre tider. Planeterne bevæger sig jo rundt om solen i nogenlunde faste baner og bruger hver gang den samme tid til et omløb. Derfor vil to eller flere af dem også stå på linje med regelmæssige mellemrum i tid. I videnskaben er der en livlig debat om, hvor meget denne effekt betyder, og præcist hvilke kombinationer af planeternes stilling, der forårsager hvad.

Interessant nok har man ofret store kræfter på at studere andre sol-lignende stjerner i universet. Svinger deres udstråling af lys over tid, og hvor stor forskel er der mellem maksimum og minimum? Der er mange spændende resultater men ikke nogen afklaring, vi umiddelbart kan bruge. Nogle stjerner svinger stort set ikke, mens andre, pudsigt nok, også ser ud til at have cyklusser tæt på 11 år.

Et grundlæggende problem, hvis man mener, at solen har direkte indflydelse på Jordens temperatur, er at solens 11-årige cyklus ikke umiddelbart giver et tilsvarende udsving i Jordens temperatur over den samme periode. Jordens temperatur svinger en del op og ned på kortere sigt, men ikke i takt med solens 11-års cyklus. Der er så foreslået adskillige veje, hvor effekten fra solen virker mere indirekte, f.eks. i form af ultraviolet lys, se fig. 3.

En anden forklaring på Jordens manglende respons på 11-år-cyklussen kan også være, at en stor del af varmen ved stigende solindstråling i første omgang opsuges af havet, og det er en langsom proces, hvor det kan tage flere år, før havtemperaturen igen er i ligevægt med atmosfæren. Og på det tidspunkt er solindstrålingen måske allerede faldende igen. Havet vil derfor udjævne disse variationer over kort tid.

Opvarmningen foregår i forskelligt tempo i forskellige områder. Her kommer usikkerheden omkring målingerne af den faktiske opvarmning ind i billedet igen, ikke mindst den stigende virkning af byvarmeø-effekten. Prøver man at se på sammenhængen mellem solindstrålingen og temperaturen kun fra målestationer på landet, kan man i mange tilfælde få en god korrelation med en kurve som vist på fig. 2. Det vender vi tilbage til senere.

Mange af teorierne om effekten af solens indstråling er baseret på antagelsen, at afstanden mellem solen og Jorden er konstant. Det er den jo ikke i virkeligheden, da Jordens bane omkring solen ikke er en perfekt cirkel, men derimod en ellipse. I øjeblikket er Jorden tættest på solen i januar, hvor den modtager 6,5 % mere indstråling end den gør seks måneder senere, hvor den er længst væk. I gennemsnit over et år skulle indstrålingen gerne være den samme, da gennemsnitsafstanden jo er uforandret år for år. Men solens variationer i udstrålingen falder jo ikke præcist på samme tidspunkt i kalenderåret og derfor vil f.eks. en top i solstrålingen i januar tilføre Jorden relativt mere energi, end en top i juli måned, se fig. 4.

Over længere tidsrum er der naturligvis alle ændringerne i Jordens bevægelser, dels dens bane omkring solen (der går fra mere til mindre elliptisk), dels det faktum, at Jorden ikke altid er nærmest solen i januar, og når den f.eks. er nærmest i juli, medfører det ændringer i den opsamlede varme, fordi den nordlige halvkugle, hvor solen nu står højt på himlen om dagen, rummer meget mere landjord og mindre hav, end den sydlige halvkugle. Der er andre variationer og de kendes generelt som Milankovitch-cyklusserne. Disse fænomener anses for at være hoveddrivkraften bag de vekslende istider og mellemistider de sidste par millioner år.

Artiklen vender tilbage til spørgsmålet om temperaturmåleseriernes pålidelighed. For den nordlige halvkugle viser de fleste serier en opvarmning på ca. 1 grad celsius siden omkring år 1900. Men et forsøg med kun at bruge data fra målestationer ude på landet (væk fra byerne og deres varmeø-effekter) gav et noget lavere tal. Det er forventeligt, at man får højere tal, når man medtager byernes måleserier, men situationen bliver værre af, at man ofte har dækket ”hullerne” i de landlige serier ved at bruge tallene fra nærliggende byer til at supplere dem op. Tilsvarende resultater får man, hvis man ”homogeniserer” data, fordi forskellene mellem nærliggende by- og landstationer synes at være for store. Igen tørrer man noget byvarme af på målingerne fra landet.

Forfatterne introducerer en ny definition på, hvornår en station er på landet, delvist på landet og i byen. Fig. 5 viser antallet af stationer af hver kategori over tid (1840 – 2020). Forfatterne udvælger fire regioner, hvor der er mange stationer på landet, og vælger at betragte disse som repræsentative for hele den nordlige halvkugle. Der er gennemført en række analyser, for at bedømme om disse antagelser er rimelige, og resultatet viser, at det må de anses for at være.

Den resulterende temperaturkurve er vist på fig. 6. Fra 1840 til 1880 svinger temperaturen en del, men i 1880 starter en opvarmning, der slutter omkring 1940, hvorefter der er en afkøling frem til 1970. Fra 1970 og til nu er der atter en periode med opvarmning. Temperaturen i dag er lidt højere end i 1940, men hastigheden af de forudgående opvarmninger ligger på samme niveau. Opvarmningen i dag går altså ikke hurtigere end ”nogensinde før i Jordens historie”.

Fig. 7 sammenligner kurven i fig. 6 med en tilsvarende kurve, hvor forfatterne medtog alle vejrstationerne vist på fig. 5. Hvor de landlige temperaturer indikerer en stigning på 0,41 grader / århundrede, viser alle målestationerne en stigning på 0,86 grader. Endnu værre bliver det dog, hvis man tager en af de officielle temperaturkurver, her HadCRUT, hvor man har skruet yderligere på data og opnået en temperaturstigning på 1,12 grader / århundrede.

Artiklen fortsætter med at gennemgå forskellige andre metoder til måling af fortidens temperaturer, herunder havoverflade-målinger, træers årringe og udviklingen i gletsjeres udbredelse. Fig. 8 viser et interessant eksempel på en årringe-baseret rekonstruktion; den originale fra Briffa i år 2000. Man bemærker ”the decline” i den sidste ende (tæt på nutiden), den der som bekendt senere blev fjernet, da den modsagde hockeystaven.

I fig. 9 er så temperaturkurver fra alle de benyttede metoder gengivet. Man ser, at de alle viser en stigning fra slutningen af 1800-tallet og til nu. Der var en nedgang – eller i hvert fald en pause i opvarmningen fra ca. 1940 til 1970 og derefter en stigning frem til i dag. Der er forskelle mellem kurverne, men det kan argumenteres, at det skyldes at proxyerne måske ikke bare afspejler temperaturen, men også andre aspekter af klimaet.

Artiklen tager derefter den menneskeskabte påvirkning (forcing) med i betragtning, og for en stribe scenarier og teorier bliver temperaturudviklingen sammenlignet med påvirkningen fra hhv. solen og drivhusgasserne. Det grundlæggende problem er stadigvæk de to markant forskellige kurver for variationerne i solens indstråling, som vist på fig. 1 og 2.

Fig. 10 viser så, hvordan den af IPCC foretrukne kurve for solindstrålingen matcher temperaturudviklingen for hhv. landlige målestationer og alle målestationer. Her er vist bidraget fra solen, bidraget fra drivhusgasserne og kombinationen af de to. Man ser hvorledes, der er god overensstemmelse mellem temperaturkurven fra alle målestationer og så kombinationen af drivhusgassernes store indflydelse og den minimale effekt fra solen. Så passer det hele jo smukt sammen. Det går straks mindre godt, når man kun kigger på temperaturkurven fra målestationerne ude på landet.

Imidlertid er der jo meget, der taler for, at solens indflydelse er noget større, end vist på fig. 1. Tager vi nu fig. 2 som udgangspunkt og sammenligner med temperaturkurverne, fås billedet vist på fig. 11. Her opnår man en meget interessant overensstemmelse mellem temperaturmålingerne fra landet og solens indstråling. Sidstnævnte stemmer fint overens med afkølingen fra 1940-1970. Drivhusgasserne på egen hånd passer meget dårligt med temperaturen, mens kombinationen af de to påvirkninger giver et ganske overbevisende resultat. Det bliver ikke bedre, når man tager alle målestationerne med, men der har man jo formentligt også introduceret en ny fejl, byvarmeø-effekten.

Det er beklageligt, at IPCC i forbindelse med forberedelserne til den store sjette rapport, specifikt instruerede forskerne bag CMIP6 klimamodellerne til kun at bruge en solindstrålingskurve som vist på fig. 1. Hele uenigheden og tvivlen skulle fejes ind under gulvtæppet for at bevare troen på den menneskeskabte del af påvirkningen som den altdominerende faktor.

Artiklen anbefaler, at der ses nøjere på temperaturkurverne og de problemer, de har med varmeø-effekter og andre fejlkilder. Bare fordi de lige nu passer godt ind i fortællingen om CO₂’s skadelige indflydelse, er det ikke noget bevis på, at de er korrekte.

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-4527/21/6/131/pdf