Bron: ESA.

Een bijdrage van Martijn van Mensvoort.

Samenvatting

Reconstructies voor de wereldwijde temperatuurontwikkeling tonen een opwaarts gerichte oscillatie voor de periode vanaf de 1880s t/m de 1980s. Deze oscillatie is in verband gebracht met natuurlijke variabiliteit en de bijbehorende temperatuurstijging tussen de 1910s en 1940s is meestal in verband gebracht met toegenomen activiteit van de zon.

Zowel de impact van de 11-jarige zonnecyclus [Schwabe cyclus] op de temperatuur als het betrokken natuurkundige mechanisme zijn onvoldoende begrepen.

Hier wordt voor de 22-jarige magnetische zonnecyclus [Hale cyclus] een zeewateroppervlaktetemperatuur impact beschreven van 0,215 °C (0,238 ± 0,05 °C per W/m2); voor de 11-jarige cyclus is de temperatuur impact lager: 0,122 °C (0,135 ± 0,03 °C per W/m2).

Ook wordt voor de zeewateroppervlaktetemperatuur [HadSST3] en de minima van de totale zonnestraling [LISIRD TSI] een parallel verloop beschreven na toepassing van een correctie op basis van de 22-jarige cyclus. De correctie heeft betrekking op twee categorieën zonneminima: (1) primaire minima ontstaan tijdens de fase met de magnetische polen in de oorspronkelijke positie en (2) secundaire minima ontstaan tijdens de fase wanneer de polen van positie zijn gewisseld.

Na toepassing van de correctie toont de combinatie van de primaire en secundaire minima voor de periode 1890-1985 een hoge zonnegevoeligheid: 1,143 ± 0,23 °C per W/m2 op basis van een verklaarde variantie van 91%. De impact van lange termijn fluctuaties van de zon blijkt 4,8x groter dan tijdens het korte termijn verloop van de 22-jarige cyclus en 8,4x groter dan tijdens de 11-jarige cyclus. Dit impliceert dat de zon voor een opwarming van 1,07 °C heeft gezorgd tussen het Maunder minimum (eind 17de eeuw) en het meest recente zonneminimum jaar 2017; dit betreft ruim meer dan de helft van de tussentijdse temperatuurstijging van ongeveer 1,5 °C. Het resultaat maakt duidelijk dat de 22-jarige cyclus een cruciale factor vormt om de relatie tussen de activiteit van de zon & temperatuurontwikkeling beter te begrijpen. Het negeren van zowel de 22-jarige cyclus als de versterkende factor voor het TSI signaal van de zon aan top van de atmosfeer leidt tot een onderschatting van de invloed van de zon in klimaatverandering in combinatie met overschatting van de impact van antropogene factoren en broeikasgassen zoals CO2.

INHOUD

Samenvatting
Introductie
Resultaten

• Totale zonnestraling (TSI) & temperatuur correleren hoger tijdens minima dan tijdens maxima
• Temperatuurprofiel voor de 22-jarige & 11-jarige zonnecyclus
• Primaire & secundaire TSI minima tonen hoge correlatie met zeewateroppervlaktetemperatuur
• Na correctie tonen meerjarige TSI minima vergelijkbaar verloop met zeewateroppervlaktetemperatuur

Discussie & Conclusie
Methode
Referenties

Introductie

In 2006 is in een Nederlands wetenschappelijk rapport van het KNMI in samenwerking met het NIOZ vastgesteld dat voorafgaand aan het jaar 1950 de invloed van de mens op de temperatuur verwaarloosbaar klein is geweest1. Dit maakt de periode voorafgaand aan het jaar 1950 bij uitstek geschikt om de invloed van de zon op de temperatuur te bestuderen.

In het huidige onderzoek wordt de invloed van de zon op de zeewateroppervlaktetemperatuur bestudeerd voor de periode 1890-1985. Dit tijdsbestek bevat 3 periodes waarin de temperatuurtrend van richting is veranderd en het bevat in totaal 10 zonneminima jaren. Volgens experts is voorafgaand aan het jaar 1880 onvoldoende data beschikbaar voor een betrouwbare inschatting van de mondiale zeewater oppervlaktetemperatuur van het zeewater; pas na het jaar 1950 is voor de meeste regionen van de wereld de onzekerheidsmarge afgenomen tot een laag niveau2. Tegelijkertijd is van belang dat onder de experts consensus bestaat dat de warmteinhoud van het oceaan systeem waarschijnlijk de beste indicator vormt voor de mondiale opwarming3; logischerwijs vormt de opwarming van de oppervlaktetemperatuur van het zeewater daarom waarschijnlijk een meer relevante indicator dan de opwarming van de atmosfeer. In dit onderzoek wordt voor de zeewateroppervlaktetemperatuur de HadSST3 dataset gebruikt.

Over de invloed van de zon op het klimaat bestaat controverse die betrekking heeft op een breed terrein van aspecten. Voor het temperatuureffect van de 11-jarige zonnecyclus [Schwabe cyclus] variëren de schattingen van minder dan 0,05 °C (nauwelijks registreerbaar)1 tot ruim 0,25 °C4. Echter, op basis van dezelfde hoeveelheid energie wordt bij langere termijn perspectieven een groter temperatuureffect verwacht. Voor een cyclus van 200 jaar is het temperatuureffect 2 tot 4 keer groter dan bij de 11-jarige cyclus t.g.v. met name opeenhoping van energie binnen het oceaan systeem1; voor nog langere periodes is de impact 5 tot 10 keer groter5,6.

De controverse betreft ook het aandeel van de zon in de opwarming van ~0,8 °C in de 20ste eeuw: beschikbare schattingen variëren van 7% (0,056 °C) tot 44-64% (0,35-0,51 °C)7. De samenstelling van de historische dataset voor de totale zonnestraling [TSI] vormt een belangrijk onderdeel van de controverse8. Sinds de jaren ’90 staat zelfs de wetenschappelijke legitimiteit ter discussie in relatie tot de werkwijze die betrokken onderzoeksgroepen hebben gebruikt; onder experts staat de kwestie bekend als de ACRIM-PMOD controverse9. Hierbij zijn grote verschillen van inzicht ontstaan m.b.t. de constructie methode voor de TSI. De veel gebruikte methode van Lean et al. (1995)10 berust op 2 magnetische componenten en resulteert in een beeld waarbij de hoogste TSI waarden eind jaren ’50 worden bereikt; terwijl bijvoorbeeld de methode van Hoyt & Schatten (1993)11 berust op 5 magnetische componenten waarbij de hoogste TSI waarden pas aan het begin van de 21ste eeuw worden bereikt. Dit verklaart waarom de diverse inschattingen m.b.t. de invloed van de zon op het klimaat zowel getalsmatig als fundamenteel in hoge mate verschillen; getalsmatig manifesteert de controverse zich in impact verschillen die oplopen tot in de orde van grootte van bijna een factor 10.

Binnen de klimaatwetenschap bestudeert men de invloed van de zon o.a. m.b.v. de 11-jarige zonnecyclus. Edoch, fundamenteel bezien staat sinds het begin van de vorige eeuw vast dat de 22-jarige zonnecyclus [Hale cyclus] de oorsprong vormt van de 11-jarige cyclus12. Dit is van belang omdat twee opeenvolgende 11-jarige cycli gepaard gaan met structurele verschillen; een voorbeeld hiervan vormt de Gnevyshev-Ohl regel13 die betrekking heeft op het aantal zonnevlekken tussen 2 opeenvolgende maxima.

Het is daarom opmerkelijk dat de 22-jarige cyclus binnen de klimaatwetenschap nauwelijks een rol speelt. In de rapporten van het IPCC wordt de 22-jarige Hale cyclus zelfs überhaupt niet besproken14. Uit beschrijvingen elders in de wetenschappelijke literatuur blijkt dat waarschijnlijk veelal is verondersteld dat de manifestaties van de 22-jarige cyclus niet gevoelig zouden zijn voor de polariteit verandering; echter, het is onduidelijk waarop dergelijke aannames zijn gebaseerd. Want in 2008 is bijvoorbeeld op basis van de 22-jarige cyclus vastgesteld dat sinds het Maunder minimum de koudste fase van de cyclus plaatsvindt (onder invloed van kosmische straling) tijdens de minima die ontstaan wanneer de polariteit positief is, d.w.z. wanneer de magnetische zonnepolen zich in de oorspronkelijke positie bevinden15.

In dit onderzoek is daarom onderscheid gemaakt tussen twee categorieën zonneminima: (1) primaire minima, welke ontstaan tijdens de fase waarbij de magnetische polariteit positief is met de polen in de oorspronkelijke positie; en (2) de secundaire minima, welke ontstaan tijdens de fase waarbij de magnetische polariteit negatief is en de polen van positie zijn gewisseld. Dit is van cruciaal belang omdat trend analyses gericht op de impact van de radiatieve forcering van de zon meestal zijn gebaseerd op zonneminima jaren, omdat rekening dient te worden gehouden met de fase van de zonnecyclus. De reden hiervoor betreft concreet het feit dat de minima zowel “meer stabiel” als “meer relevant” zijn dan de maxima14. In termen van de betrokken natuurkundige processen blijkt dit bijvoorbeeld uit dat het aantal zonnevlekken en zonnefakkels relatief klein is tijdens de minima; dit betreft de twee magnetische componenten in de methode van Lean die ook de grondslag vormen van de LISIRD TSI dataset die in dit onderzoek is gebruikt. Dit komt omdat de maxima gepaard gaan met relatief grote fluctuaties waarover bovendien meer onzekerheid bestaat dan bij de minima omdat het resultaat bij de maxima sterker dan bij de minima afhankelijk is van de magnetische componenten die bij de reconstructie zijn gebruikt10,11. Dit verklaart tevens de relevantie van de keuze om in dit onderzoek het perspectief van de zonneminimum jaren als belangrijkste referentiepunt te gebruiken bij het bestuderen van de klimaatimpact van de 22-jarige magnetische zonnecyclus.

Resultaten

Hier is gebruik gemaakt van de LISIRD TSI dataset16; dit betreft geen “officiële” TSI doch deze dataset bevat in de ogen van de auteur (LASP hoofdonderzoeker Dr. Greg Kopp) wel de beste waarden die beschikbaar zijn voor de experts. Voor het pre-satelliettijdperk maakt de LISIRD gebruik van de SATIRE-T TSI dataset in combinatie met enkele “verfijningen”17 en voor het satelliettijdperk (vanaf 1978) is de LISIRD gebaseerd op de Community-Consensus TSI Composite18. Voor de zeewateroppervlaktetemperatuur is gebruik gemaakt van de HadSST3 dataset van het Hadley Centre19.

Op basis van de Hale cyclus wordt eerst de correlaties tussen de TSI en de zeewateroppervlaktetemperatuur beschreven. Op basis van de periode rond de minima jaren 1890 t/m 1985 volgt een temperatuurprofiel waarmee de zonnegevoeligheid tijdens het verloop van de 22-jarige Hale cyclus is berekend (+ het profiel voor de 11-jarige Schwabe cyclus). Daarna volgt op basis van de minima jaren een beschrijving van de zonnegevoeligheid voor het lange termijn perspectief. Hierbij is onderscheid gemaakt tussen: (1) primaire minima ontstaan tijdens de fase met de magnetische polen in de oorspronkelijke positie; (2) secundaire minima ontstaan tijdens de fase wanneer de polen van positie zijn gewisseld.

• Totale zonnestraling (TSI) & temperatuur correleren hoger tijdens minima dan tijdens maxima

Figuur 1 beschrijft voor de TSI en de zeewateroppervlaktetemperatuur een stabiele correlatie (r = 0,42) met dezelfde omvang voor zowel de periode 1890-1985 als de periode 1880-2018. Echter, bij zowel de minima als de maxima van de zonnecyclus liggen de correlaties op een aanzienlijk hoger niveau; conform de verwachting15 is de impact van het effect voor de individuele fasen het grootst bij de minima.

Bovendien blijken de correlaties bij zowel de primaire & secundaire minima als bij de primaire & secundaire maxima een nog hoger niveau te bereiken t.o.v. de alle jaren tezamen. Voor de periode 1880-1985 worden bij zowel de primaire minima als de secundaire minima zelfs zeer hoge correlaties aangetroffen met bijna dezelfde waarde; bij de primaire en secundaire maxima worden dezelfde correlatie waarde aangetroffen. Hieruit blijkt dat tijdens het verloop van de 22-jarige cyclus de fluctuatie van de TSI-temperatuur correlatie een hoge mate van regelmaat toont.

De structureel hogere correlaties bij de primaire en secundaire minima series (t.o.v. de combinatie van beide series) is gerelateerd aan de Gnevyshev-Ohl regel; de impact is in figuur 1 bij zowel de TSI minima als de TSI maxima zichtbaar gemaakt met behulp van de onderbroken groene curves.

Impact zon op klimaat fors onderschat: IPCC negeert 22-jarige magnetische cyclus + versterkende factor top van de atmosfeer

Figuur 1: De individuele fasen van de zonnecyclus tonen correlaties voor de LISIRD TSI totale zonnestraling en HadSST3 zeewateroppervlaktetemperatuur die aanzienlijk hoger liggen t.o.v. de waarden voor de gehele cyclus. Bovendien tonen de minima structureel hogere correlatie waarden t.o.v. de maxima. Bij de TSI is sprake van een structurele impact t.g.v. de 22-jarige magnetische zonnecyclus welke tot uitdrukking komt in relatief hoge primaire TSI minima (P) en maxima (Ps); dit structurele fenomeen is in overeenstemming met de Gnevyshev-Ohl regel, welke in de literatuur enkel betrekking heeft op de maxima van de zonnevlekkencyclus13.

• Temperatuurprofiel voor de 22-jarige & 11-jarige zonnecyclus

Het HadSST3 zeewateroppervlaktetemperatuur profiel voor de 22-jarige zonnecyclus is bepaald op basis van de periode 1882-1988. Deze periode omvat respectievelijk: 5 secundaire maxima, 5 primaire minima, 5 primaire maxima en 5 secundaire minima; de gemiddelde waarden hebben hierbij als een afzonderlijk referentiepunt gefungeerd. Vervolgens is ook de gemiddelde waarde bepaald voor de jaren rond elk van deze 4 referentiepunten. Hierbij ontstaan 4 referentieprofielen waarbij het temperatuurverschil binnen ieder profiel 0,20-0,27 °C bedraagt binnen een 7 tot hooguit 11 jaar met een gemiddelde waarde van 0,236 °C. Bij elk van de 4 referentieprofielen is vervolgens de trend verwijderd. Tenslotte is op basis van de jaren direct rond de 4 referentiepunten het temperatuurprofiel samengesteld. Vooral de jaren rond de minima referentiepunten zijn hiervoor gebruikt omdat de jaren rond de beide maxima referentiepunten een minder consistent beeld tonen t.o.v. de overige 3 referentieprofielen (in de sectie methode wordt de gebruikte procedure in detail beschreven). Het profiel voor de 11-jarige Schwabe cyclus is geheel samengesteld op basis van het profiel van de Hale cyclus; hierbij hebben enkel de minima van het Hale profiel gefungeerd als referentiepunt.

Het resultaat voor het profiel van de Hale cyclus is weergegeven in figuur 2. De lengte van het Hale profiel bedraagt slechts 21 jaar omdat de gemiddelde lengte van de Hale cycli in de periode 1890-1985 ongeveer 21 jaar bedraagt; de Hale cycli waren in deze periode gemiddeld dus relatief kort. Binnen het Hale cyclus profiel wordt het grootste temperatuurverschil aangetroffen tussen de primaire minimum en de fase die 8 jaar na de primaire minima volgt. Het temperatuurverschil tussen de temperatuurpiek en het primaire minimum bedraagt 0,215 °C. Het temperatuurverschil tussen het primaire minimum en het secundaire minimum bedraagt 0,059 °C. Het primaire maximum ligt 4 jaar na het primaire minimum en het secundaire maximum ligt 5 jaar na het secundaire minimum. Het secundaire maximum valt tevens samen met de hoogste temperatuur waarde binnen het verloop van het secundaire minimum naar het primaire minimum.

Impact zon op klimaat fors onderschat: IPCC negeert 22-jarige magnetische cyclus + versterkende factor top van de atmosfeer

Figuur 2: Het temperatuurprofiel voor de Hale cyclus op basis van de periode 1882-1988 (welke 5 primaire minima en 5 secondaire minima omvat) toont een maximale impact voor de zeewateroppervlaktetemperatuur van 0,215 °C. Tijdens het eerste deel van de Hale cyclus zijn de fluctuaties groter dan tijdens het tweede deel. Het temperatuurprofiel voor de Schwabe cyclus toont een maximale impact voor de zeewateroppervlaktetemperatuur van slechts 0,122 °C.

Uit figuur 2 blijkt dat het eerste deel en het tweede deel van de Hale cyclus een asymmetrisch temperatuurverloop tonen; tijdens het eerste deel zijn de fluctuaties meer frequent en de amplitude is hoger t.o.v. het tweede deel. De temperatuur piekt relatief laat in het eerste deel en piekt relatief vroeg in het tweede deel. Bovendien toont het profiel van de Hale cyclus een oscillatie met fluctuaties die 2 tot 7 jaar in beslag nemen, wat exact overeenkomt met de variatie die wordt beschreven voor de duur van de ENSO cyclus; dit is niet geheel verrassend want het is bekend dat er sterke statistische relaties bestaan tussen ENSO en de activiteit van de zon20.

Voor de periode 1882-1988 toont de gemiddelde radiatieve forcering tussen alle aangrenzende maxima en minima een waarde van 0,86 W/m2. In combinatie met het gemiddelde maximale temperatuurverschil binnen het profiel van 0,215 °C resulteert dit in een zonnegevoeligheid binnen de Hale cyclus van 0,25 °C per W/m2 aan de top van de atmosfeer (TOA); omgerekend naar het aardoppervlak resulteert dit een waarde van 1,43 °C per W/m2 (via een omrekeningsfactor van 0,175: 25% op basis van de bolvormige aarde in combinatie met 70% albedo). Echter, hierbij is nog geen rekening gehouden met de impact van een versterkende factor voor het TSI signaal van de zon; in de sectie discussie & conclusie wordt op basis van een versterkende factor met een waarde 6x berekent dat de zonnegevoeligheid voor de Hale cyclus aan het aardoppervlak 0,238 °C per W/m2 bedraagt. Voor de 11-jarige cyclus is een aanzienlijk lagere zonnegevoeligheid gevonden aan het aardoppervlak: 0,135 °C per W/m2. Binnen het conceptuele denkkader van het IPCC is zowel de 22-jarige Hale cyclus als de versterkende factor genegeerd14.

Voor de volledigheid is in figuur 2 ook het temperatuurprofiel weergegeven voor de 11-jarige Schwabe cyclus (welke direct is afgeleid van het profiel voor de Hale cyclus). Een opvallend kenmerk bij het profiel voor de Schwabe cyclus is dat het 2 pieken bevat; dit is in overeenstemming met het feit dat voor de 11-jarige zonnevlekkencyclus ook 2 maxima zijn beschreven die ontstaan in een tijdsbestek van 2 tot 4 jaar. De literatuur beschrijft dat de eerste piek is gerelateerd aan UV straling en de tweede piek houdt verband met geomagnetische verstoringen (+ aurora verschijnselen)21.

• Primaire & secundaire TSI minima tonen hoge correlatie met zeewateroppervlaktetemperatuur

In figuur 3 wordt in het bovenste deel beschreven dat voor de periode 1890-1985 zowel bij zowel de primaire minima als de secundaire minima een hoge correlatie met een verklaarde variantie van 91% is aangetroffen voor de TSI en de zeewateroppervlaktetemperatuur. Het gaat hierbij om dezelfde correlaties die voor de minima in figuur 1 staan vermeld; echter, in figuur 3 is de TSI schaal aangepast om de dynamiek ook visueel te tonen. Voor beide minima perspectieven afzonderlijk volgt de temperatuur de richting van de trend bij de TSI; enkel bij de eerste overgang van de secundaire minima bewegen beide factoren in tegengestelde richting.
Opvallend is dat wanneer het onderscheid tussen de primaire en secundaire minima niet wordt gemaakt dan tonen 6 van de 9 overgangen een tegengestelde beweging tussen de TSI en de temperatuur. Dit beeld is duidelijk inconsistent met het beeld dat bij de primaire en secundaire minima afzonderlijk.

In de introductie is beschreven dat sinds het Maunder minimum de temperatuur tijdens de minima van de primaire fase het laagste niveau bereikt. T.a.v. het betrokken natuurkundige mechanisme is bekend dat tijdens de negatieve fase van de zonnecyclus de aanvoer van kosmische straling (welke in verband wordt gebracht met wolkvorming22) meer sensitief is omdat de aanvoer dan meer via de evenaar van de zon ontstaat, terwijl tijdens de positieve fase de aanvoer meer via de polen verloopt15. Dit impliceert dat op basis van de aanvoerrichting van kosmische straling kan worden gesteld dat de relatie tussen de TSI en de temperatuur direct afhankelijk is van de polariteit van de zon. Tijdens de negatieve fase (deze begint rond het primaire maximum, welke zich aandient in de loop van de overgang van het primaire minimum naar het secundaire minimum) is relatief weinig energie nodig voor een temperatuurstijging, terwijl tijdens de positieve fase (deze begint rond het secundaire maximum) meer energie nodig is voor dezelfde temperatuurstijging. Dit betekent dat er logischerwijs een structurele correctie nodig is om de relatie tussen de TSI en de temperatuur te kunnen beschrijven en beter te begrijpen – ofschoon het gebruik van een correctie in principe overbodig is bij een vergelijking tussen jaren die zich in dezelfde fase van de 22-jarige cyclus begeven.

Impact zon op klimaat fors onderschat: IPCC negeert 22-jarige magnetische cyclus + versterkende factor top van de atmosfeer

Figuur 3: (boven) HadSST3 zeewateroppvervlaktetemperatuur uitgezet t.o.v. de LISIRD TSI (+1360 W/m2) waar enkel bij de primaire en secundaire minima een zeer hoge correlatie wordt aangetroffen op basis van de periode 1890-1985; (onder) na een correctie van +0,142 W/m2 gericht op de secundaire TSI waarden wordt ook bij de combinatie van de minima een zeer hoge correlatie aangetroffen. M.b.v. een regressieanalyse is de zonnegevoeligheid aan de top van de atmosfeer (TOA) voor deze periode vastgesteld op: 1,20 °C per W/m2 m.b.t. de LISIRD TSI waarden boven 1360 W/m2 op basis van een verklaarde variantie van 91%. De verhouding van de schalen is hierop afgestemd en hierbij zijn de waarden voor het minimum jaar 1912 gebruikt als referentiepunt. Voor de primaire en secundaire minima afzonderlijk bedraagt de zonnegevoeligheid (TOA) respectievelijk: 1,10 °C per W/m2 en 1,22 °C per W/m2. Beide figuren zijn weergegeven met schaalverhoudingen gebaseerd op het resultaat inclusief de correctie. De zonnegevoeligheid aan het aardoppervlak levert waarden in dezelfde orde van grootte op (~95%) na rekening te hebben gehouden met correcties voor de vorm van de aarde (~25%), albedo (~70%) en een versterkende factor (~6x) voor het TSI signaal.

In het onderste deel van figuur 3 is een correctie toegepast op de secundaire TSI waarden. De gebruikte correctie heeft tot gevolg dat de correlatie voor de combinatie van de primaire en secundaire minima waarden op exact de gemiddelde waarde beland als de waarde voor beide minima afzonderlijk. Het gevolg is dat in het onderste deel van figuur 3 ook de verklaarde variantie voor de combinatie op dezelfde waarde beland als voor beide minima afzonderlijk, namelijk: 91%, terwijl in het bovenste deel van figuur 3 de verklaarde variantie slechts 57% bedraagt. Bovendien bewegen de TSI en de temperatuur na de correctie bij alle 9 overgangen in dezelfde richting. De zonnegevoeligheid bedraagt 1,20 °C per W/m2 aan de top van de atmosfeer (TOA), wat omgerekend naar het aardoppervlak een waarde oplevert van 6,86 °C per W/m2 (via een omrekeningsfactor van 0,175: 25% op basis van bolvormige aarde in combinatie met 70% albedo). Hierbij is nog geen rekening gehouden met de invloed van een versterkende factor voor het TSI signaal; in de discussie wordt uitgegaan van een versterkingswaarde van 6x; dit resulteert in een zonnegevoeligheid aan het aardoppervlak die slechts iets lager is dan aan de top van de atmosfeer, namelijk: 1,143 °C per W/m2.

De zonnegevoeligheid van 1,20 °C per W/m2 TOA (voor het aardoppervlak: 1,143 °C per W/m2) voor de periode 1890-1985 in combinatie met de zonnegevoeligheid tijdens de 22-jarige zonnecyclus van 0,25 °C per W/m2 TOA (voor het aardoppervlak: 0,238 °C per W/m2) impliceert dat de lange termijn zonnegevoeligheid 4,8x hoger is dan tijdens het korte termijn perspectief. Bij een vergelijking met de 11-jarige cyclus is de lange termijn zonnegevoeligheid 8,4x hoger.

Volgens de LISIRD TSI dataset is de totale zonnestraling tussen het Maunder minimum (1360,274 W/m2 TOA) en het meest recente primaire minimum jaar 2017 (1361,215 W/m2 TOA) gestegen met 0,941 W/m2 TOA. Op basis van de langetermijn zonnegevoeligheid van 1,143 °C per W/m2 en rekening houdend met zowel de vorm van de aarde (25%), albedo (70%) en de versterkende factor (6x) voor het TSI signaal bedraagt de temperatuurstijging aan het aardoppervlak 1,07 °C (op basis van het TSI signaal van 1,20 °C per W/m2 TOA ligt de waarde iets hoger: 1,13 °C).

De omvang van de correctie met een waarde van ruim 0,1 W/m2 betreft bij benadering ruim één tiende van de gemiddelde fluctuatie van de TSI tijdens een 11/22 jarige zonnecyclus. Dit betreft dezelfde orde van grootte die bij de structurele variaties bij de zonnevlekkencyclus worden aangetroffen op basis van de Gnevyshev-Ohl regel13.

• Na correctie tonen meerjarige TSI minima vergelijkbaar verloop met zeewateroppervlaktetemperatuur

De correctie methode gericht op de secundaire TSI minimum waarden is ook toegepast op de waarden rond de minima op basis van het 3-jarig, 5-jarig, 7-jarig, 9-jarige en 11-jarig gemiddelde. Uit figuur 4 blijkt dat de omvang van de correctie bij het 3-jarig t/m het 9-jarig gemiddelde iets kleiner (0,110-0,138 W/m2) uitpakt dan de waarde van de minima jaren (0,142 W/m2), doch het gaat wel consequent om dezelfde orde van grootte. Bij het 11-jarige gemiddelde wordt een nog kleinere correctie waarde aangetroffen (0,100 W/m2); echter, omdat hierbij overlap ontstaat tussen diverse periodes wordt het resultaat voor de 11-jarige periode verder buiten beschouwing gelaten.

Impact zon op klimaat fors onderschat: IPCC negeert 22-jarige magnetische cyclus + versterkende factor top van de atmosfeer

Figuur 4: Na toepassing van een correctie gericht op de secundaire minima tonen de 1-jarige, 3-jarige, 5-jarige, 7-jarige en 9-jarige periodes rond de minima een vergelijkbaar beeld. De eerste 5 waarden van zowel de LISIRD TSI als de HadSST3 liggen lager dan de laatste 5 waarden. Bij de eerste 5 waarden toont het 1912 minimum altijd de laagste waarde en het 1933 minimum toont de hoogste waarde; bij de laatste 5 waarden toont het 1976 minimum altijd de laagste waarde.

Figuur 4 toont voor de 1-jarige t/m de 9-jarige minima bij de eerste vijf waarden bij zowel de TSI als de zeewateroppervlaktetemperatuur een lager niveau dan bij de laatste vijf minima. Tevens tonen de eerste vijf waarden altijd het laagste niveau bij het jaar 1912 en het hoogste niveau bij het jaar 1933; bij de laatste vijf waarden toont het jaar 1976 altijd het laagste niveau.

Enkel de 1-jarige t/m 5-jarige minima tonen na de toepassing van de secundaire correctie bij alle 9 overgangen dezelfde richting van de trend voor de LISIRD TSI en de HadSST3 zeewateroppervlaktetemperatuur. Bij de 7-jarige en 9-jarige minima tonen 8 van de 9 overgangen dezelfde richting; hierbij toont enkel de overgang tussen 1943 en 1954 een tegengestelde richting. Figuur 1 biedt een verklaring hiervoor want het 1958 maximum (+ de direct omringende jaren) vormt de grootste uitschieter in de LISIRD TSI dataset. Dit fenomeen verklaart direct waarom in figuur 4 bij het 7-jarig en 9-jarig gemiddelde bij het 1954 minimum de hoogste gemiddelde TSI waarde wordt aangetroffen, terwijl bij het 1-jarig t/m 5-jarig gemiddelde zowel bij de TSI als de temperatuur het hoogste niveau bij het jaar 1943 wordt aangetroffen.

Bij de 1-jarige t/m 9-jarige minima wordt na toepassing van de correctie gericht op de secundaire minima een verklaarde variantie gevonden binnen de bandbreedte van 89-93%. Bij het oplopen van de lengte van de minima periode fluctueert de waarde van de verklaarde variantie hierbij dus slechts enkele procenten van de 91% verklaarde variantie die bij de 1-jarige minima consequent is aangetroffen bij zowel de primaire als secundaire minima, als ook bij de combinatie van beide minima na de correctie.

Discussie & Conclusie

In dit artikel is de impact van de zon op het klimaat onderzocht op basis van de 22-jarige magnetische zonnecyclus. De zonnegevoeligheid is hierbij in 3 vormen beschreven: in termen van de TSI aan de top van de atmosfeer; deze waarde is vervolgens omgerekend naar het aardoppervlak via een correctie voor de bolvormige aarde (~25%) en de albedo factor (~70%); tenslotte is ook gecorrigeerd voor een versterkende factor die de temperatuur impact van het TSI signaal aan de top van de atmosfeer vergroot. Voor een berekening van de temperatuur impact van de zon over een bepaalde periode is het niet strikt noodzakelijk om de omrekening naar het aardoppervlak te maken wanneer rekening wordt gehouden met de fase verschillen binnen de 22-jarige cyclus. Voor een beschrijving van de zonnegevoeligheid aan het aardoppervlak in termen van de radiatieve forcering is dit echter wel noodzakelijk; daarom wordt hier nu eerst dieper ingegaan op de impact van de versterkende factor (zonder in te gaan op de mogelijke betrokken natuurkundige mechanismen).

Al sinds de jaren ’90 is door experts gespeculeerd over de impact van een versterkende factor voor het TSI signaal van de zon aan de top van de atmosfeer. In de literatuur is rekening gehouden met de mogelijkheid dat de omvang van de versterkende factor in theorie mogelijk zou kunnen variëren in de orde van 2x tot 10x23. Over de exacte omvang bestaat echter geen consensus; feitelijk bestaat daarom ook over dit onderwerp controverse. De schattingen blijken o.a. afhankelijk van de TSI dataset waarmee is gewerkt24. Op basis van data die betrekking heeft op de 20ste eeuw zijn schattingen beschikbaar die variëren van 2x-3x24, 3x23, 4x-6x25 tot 4x-8x26; het IPCC erkent dat grote onzekerheid bestaat m.b.t. de radiatieve forcering van de zon24. De meest gedetailleerde schattingen zijn beschreven op basis van de 11-jarige zonnecyclus; hierbij liggen de waarden voor de versterkende factor relatief hoog: 5x-7x27. Voor zover bekend zijn er geen beschrijvingen waaruit blijkt dat er concrete redenen zijn om aan te nemen dat ook de omvang van de versterkende factor van het TSI signaal fluctueert. Daarom is hier de aanname gemaakt dat er sprake is van een stabiele versterkende factor met een waarde van 6x in combinatie met een bandbreedte van 5x-7x. Dit impliceert dat de zonnegevoeligheid voor het aardoppervlak iets lager is t.o.v. de waarde gemeten aan de top van de atmosfeer. Nadat met alle factoren rekening is gehouden komt het resultaat via de gekozen versterkingswaarde (6x) uit op 95% van TOA waarde; indien de versterkende waarde iets lager zou zijn dan wordt bij het aardoppervlak nagenoeg dezelfde waarde aangetroffen als op basis van de TSI aan de top van de atmosfeer (bij een versterkende waarde van 5,7x wordt vrijwel exact dezelfde waarde aangetroffen). De bandbreedte voor de versterkende factor wordt hier gebruikt om een indicatie te geven m.b.t. de onzekerheidsmarge van de zonnegevoeligheid specifiek voor het perspectief van het aardoppervlak nadat met alle factoren rekening is gehouden.

Voor de drie onderzochte perspectieven zijn m.b.t. de zonnegevoeligheid de volgende waarden gevonden:

• 11-jarige cyclus:
– Zonnegevoeligheid op basis van TSI aan top van atmosfeer: 0,142 °C per W/m2
– Zonnegevoeligheid omgerekend naar aardoppervlak (25% & 70%) zonder versterkende factor: 0,81 °C per W/m2
– Zonnegevoeligheid omgerekend naar aardoppervlak met versterkende factor (5-7x): 0,135 ± 0,03 °C per W/m2

• 22-jarige cyclus:
– Zonnegevoeligheid op basis van TSI aan top van atmosfeer: 0,25 °C per W/m2
– Zonnegevoeligheid omgerekend naar aardoppervlak (25% & 70%) zonder versterkende factor: 1,43 °C per W/m2
– Zonnegevoeligheid omgerekend naar aardoppervlak met versterkende factor (5-7x): 0,238 ± 0,05 °C per W/m2

• Periode 1890-1985:
– Zonnegevoeligheid op basis van TSI aan top van atmosfeer: 1,20 °C per W/m2
– Zonnegevoeligheid omgerekend naar aardoppervlak (25% & 70%) zonder versterkende factor: 6,86 °C per W/m2
– Zonnegevoeligheid omgerekend naar aardoppervlak met versterkende factor (5-7x): 1,143 ± 0,23 °C per W/m2

Uit dit overzicht blijkt dat de zonnegevoeligheid bij het aardoppervlak zeer sterk afhankelijk is van de omvang van de versterkende factor. De waarde van de zonnegevoeligheid bij het aardoppervlak stijgt wanneer de versterkende factor daalt. Dit geldt ook voor de albedo factor want een lagere albedo waarde leidt tot hogere resultaat bij de berekening voor de zonnegevoeligheid voor het aardoppervlak.

Bovenstaande impliceert dat de zonnegevoeligheid voor het lange termijn perspectief ruim 4x (4,8x) hoger is dan tijdens het korte termijn perspectief van de 22-jarige magnetische zonnecyclus; bij een vergelijking met het perspectief van de 11-jarige zonnevlekkencyclus ligt de waarde voor het lange termijn perspectief ruim 8x (8,4x) hoger. Deze waarden liggen ongeveer 2x hoger dan de verhoudingen tussen de tijdspannes die in de literatuur t.o.v. van de 11-jarige zonnecyclus zijn beschreven1,5,6. Het resultaat bevestigt bovendien eerdere beschrijvingen gebaseerd op periodes die verder teruggaan in de tijd waarbij de temperatuur impact in dit onderzoek tijdens de 22-jarige cyclus 76% groter is dan tijdens de 11-jarige cyclus; in een studie van Scafetta & West28 werd een 54% hogere waarde voor de 22-jarige cyclus (0,17 ± 0,06 °C per W/m2) t.o.v. de 11-jarige cyclus (0,11 ± 0,02 °C per W/m2). Tevens bevestigt de betreffende literatuur dat de wisseling van de magnetische polariteit hierbij een sleutelrol speelt15.

In AR5 2013 beschrijft het IPCC een temperatuur effect voor de 11-jarige cyclus met fluctuaties in de orde van 0,03-0,07 °C (gemiddelde waarde ~0,05 °C)14; het temperatuurprofiel voor de 11-jarige cyclus in figuur 2 toont fluctuaties met een gemiddelde waarde van 0,122 °C die ruim 2x hoger ligt dan de beschrijving van het IPCC.

Op basis van de lange termijn zonnegevoeligheid is berekend dat de zon sinds het Maunder minimum verantwoordelijk is geweest voor een temperatuurstijging van ongeveer 1,1 °C. Schattingen voor de totale opwarming sinds het Maunder minimum liggen in de orde van 1,5 °C29. Schattingen voor het temperatuurverschil tussen een passieve en actieve zon liggen in de orde van 1 °C5 tot 2°C. Sinds het begin van het Holoceen 11.700 jaar geleden heeft de activiteit van de zon tussen het Maunder minimum en het begin van de 21ste eeuw de hoogste verandering in activiteit getoond30. Tevens is een schatting beschikbaar die beschrijft dat de toename van de activiteit van de zon sinds het ontstaan van het leven op aarde ongeveer de helft tot 2/3 van de temperatuurtoename kan verklaren31,7. Deze reeks van schattingen toont een consistent geheel met de beschreven lange termijn zonnegevoeligheid op basis van de periode 1890-1985.

Omdat de zonneminima jaren niet samenvallen met het begin en het einde van de 20ste eeuw is het niet mogelijk om op basis van de minima een exacte berekening te maken voor het aandeel van de zon in de zeewateroppervlaktetemperatuur opwarming die tussen 1900 en 2000 is ontstaan, die ongeveer 0,416 °C bedraagt. Een indicatieve berekening kan in dit perspectief wel worden gemaakt op basis van de secundaire minima in de periode 1902-2008 (deze periode omvat bijna de gehele 20ste eeuw). Voor het aandeel van de zon bedraagt het percentage hierbij 62,1% van de 0,671 °C opwarming die tussen 1902 en 2008 bij de zeewateroppervlaktetemperatuur is ontstaan; het percentage 62,1% zit niet ver onder de bovengrens van 69% die Scafetta & West beschrijven voor de periode 1900-200532. M.b.t. de periode 1890-2017 levert de zon een aandeel van 58,2% in de opwarming van 0,928 °C. Beide percentages begeven zich rond de 60% en zitten vlak onder de bovengrens van 64% van de bandbreedte die in de introductie is beschreven voor de opwarming in de 20ste eeuw7.

Voor de 21-ste eeuw levert een vergelijking tussen de primaire minimum jaren 1996 en 2017 een opmerkelijk beeld op want op basis van de zonnegevoeligheid van 1,2 °C per W/m2 wordt zelfs de gehele temperatuurstijging (103,6%) door de zon verklaard. Echter, een vergelijking tussen de primaire minimum jaren 1954 en 2017 levert voor het aandeel van de zon een percentage dat ruim de helft lager ligt (46,4%).

Energetisch bezien presenteert de zonnegevoeligheid voor het lange termijn perspectief aan het aardoppervlak met een waarde van 1,143 ± 0,23 °C per W/m2 een maat voor de evenwicht klimaatgevoeligheidsparameter (λ). De temperatuurimpact hiervan is vergelijkbaar met een klimaatgevoeligheid voor de verdubbeling van CO2 met een bandbreedte van 3,38-5,08 °C (op basis van: 3,7 W/m2 x 1,143 ± 0,23 °C per W/m2); het midpoint van deze bandbreedte ligt bij de waarde 4,23 °C, welke onder de bovengrens ligt van de bandbreedte die het IPCC hanteert voor de klimaatgevoeligheid: 1,5-4,5 °C14. Een relevante kanttekening hierbij ontstaat op basis van de periode 1912-1965.

Op basis van de dynamiek in het onderste deel van figuur 3 toont de periode 1912-1965 een bijna perfecte correlatie (+ verklaarde variantie van 99%) tussen de minima waarden van LISIRD TSI en de HadSST3 zeewateroppervlaktetemperatuur. Wanneer de berekening op basis van de periode 1912-1965 zou worden gemaakt dan daalt de zonnegevoeligheid van 1,20 °C per W/m2 naar een 1,05 °C per W/m2 (op basis van een ongewijzigde correctie gericht op de secundaire minima van 0,142 W/m2). De opwarming sinds het Maunder minimum zou op basis van de periode 1912-1965 uitkomen op 0,99 °C en de zonnegevoeligheid zou op basis van de versterkende factor (6x) uitkomen op 1,00 ± 0,20 °C per W/m2, wat energetisch bezien vergelijkbaar is met een klimaatgevoeligheid voor een verdubbeling van CO2 met een bandbreedte van 2,96-4,44 °C. Deze bandbreedte komt overeen met de bovenzijde van de bandbreedte van het IPCC. De verklaarde variantie van 99% voor de 53-jarige periode 1912-1965 biedt hierbij nauwelijks ruimte voor andere invloeden dan de zon; dit suggereert dat de zon zeer waarschijnlijk tenminste t/m 1965 verantwoordelijk is geweest voor het temperatuurverloop. Op basis van de periode 1912-1965 is de zonnegevoeligheid voor het lange termijn perspectief ruim 4x (4,2x) hoger dan het korte termijn perspectief van de 22-jarige cyclus en ruim 7x (7,4x) hoger dan het korte termijn perspectief van de 11-jarige cyclus.

De gebruikte correctie maakt duidelijk dat er sprake is van een tegengesteld temperatuureffect rond het fenomeen dat is gerelateerd aan de Gnevyshev-Ohl regel; bovendien blijkt het fenomeen zelf in de periode vanaf 1880 van toepassing op zowel de TSI maxima als de TSI minima (zie figuur 1).

De omvang van de correctie blijkt min of meer onafhankelijk van de lengte van de minima periode waarop de berekening is gebaseerd; de bandbreedte varieert van 0,110-0,148 W/m2 voor de waarden op basis van 1 t/m 9 jarige periodes rond de TSI minima. Dit betekent dat er sprake is van een structureel temperatuureffect dat qua orde van grootte bij benadering overeenkomt met de gemiddelde impact van de fluctuaties op basis van de Gnevyshev-Ohl regel. De richting van het temperatuureffect kan worden verklaard op basis van het sensitiviteit verschil voor de invloed van de kosmische straling tijdens de positieve en negatieve fase van de Hale cyclus15. Tijdens de negatieve fase blijkt het klimaat meer gevoelig voor de aanvoer van kosmische straling dan tijdens de positieve fase. Het secundaire minimum valt midden in de negatieve fase (zie figuur 5) waardoor de invloed van het wegvallen van kosmische straling t.g.v. het poloïdale maximum dan relatief groot is, met als gevolg: relatief hoge temperaturen tijdens de secundaire TSI minima. Zowel het mechanisme dat betrokken is bij het ontstaan van het temperatuureffect t.g.v. de wisseling van de magnetische zonnepolen, als ook de omvang van de bijbehorende impact van het temperatuureffect is hiermee in grote lijn beschreven.

Het is mogelijk dat de temperatuurontwikkeling direct samenhangt met de achtergrond zonnestraling [background solar irradiance, ofwel: BSI]; dit betreft de straling van de zon exclusief de invloed van zonnefakkels en zonnevlekken. Het gaat hierbij om een dynamische component bovenop het basisniveau in het signaal van de zon. De onzekerheidsmarges voor het basisniveau (sinds 2008 ingeschat op ongeveer 1361 W/m2) zijn aanzienlijk lager dan voor de TSI fluctuaties die ontstaan t.g.v. magnetische activiteit in de vorm van zonnefakkels [TF] en zonnevlekken [TS]. Onderstaande formule33 beschrijft dat de TSI [T(t)] de som vormt van de verschillende componenten. In de formule zitten slechts 2 magnetische componenten verwerkt (conform de methode van Lean10); hierbij ontbreekt een dynamisch BSI element dat fluctueert in het verloop van de tijd bovenop de component van het basisniveau [TQ]:

T(t) = TQ + △TF(t) + △TS(t)

Voor de periode 1890-1985 toont de LISIRD TSI dataset hoge correlaties met de NRLTSI2 dataset (0,903), IPCC AR5 dataset (0,938) en Satire S&T dataset (0,944); tussen de overige 3 TSI datasets worden in deze periode onderlinge correlaties aangetroffen die vallen binnen de bandbreedte 0,927-0,998. Voor de periode 1985-2012 toont de LISIRD TSI dataset vooral een hoge correlatie met de NRLTSI2 dataset (0,961), echter de correlaties met IPCC AR5 dataset (0,846) en Satire S&T dataset (0,868) zijn duidelijk lager; tussen de overige 3 TSI datasets worden in deze periode onderlinge correlaties aangetroffen die vallen binnen de bandbreedte 0,941-0,984. Voor de gehele periode 1890-2012 toont de LISIRD ook vergelijkbare correlaties met de overige datasets (0,916-0,926) t.o.v. de datasets onderling (0,925-0,995).

De conclusie luidt dat de zon verantwoordelijk is voor het ontstaan van de klimaat oscillatie met opwaarts gerichte helling. Op basis van de 22-jarige cyclus laten de hoge verklaarde varianties in de bandbreedte 89-93% voor de diverse minima periodes rond de 1890-1985 (99% voor de 1912-1965 minima) weinig ruimte voor een grote invloed van andere factoren, zoals bijvoorbeeld CO2. Wanneer de 22-jarige cyclus wordt genegeerd dan is het niet mogelijk om dit sterke verband tussen de activiteit van de zon en de temperatuur te merken, laat staan te beschrijven.

In de klimaatmodellen van het IPCC wordt geen rekening gehouden met temperatuureffecten die ontstaan t.g.v. de wisselingen van de magnetische zonnepolen binnen de 22-jarige cyclus; hetzelfde geldt voor de invloed van een versterkende factor voor de impact van het TSI signaal aan de top van de atmosfeer. Klimaatmodellen houden ook geen rekening met de dynamiek die ervoor zorgt dat de zonnegevoeligheid binnen de 11-jarige TSI cyclus aanzienlijk lager is dan in het multidecadale lange termijn perspectief. Bij het bepalen van korte termijn trends is in klimaatmodellen meestal ook geen rekening gehouden met de impact van de opwaartse fase van de multi-decennium cyclus, welke op basis van dit onderzoek direct in verband kan worden gebracht met de Gleissberg cyclus minima van de zon34. Het ontbreken van deze reeks van 4 factoren in klimaatmodellen wijst in de richting van een forse structurele onderschatting van de impact van de zon op het klimaat, wat leidt tot een overschatting van de invloed van CO2 en andere natuurlijke broeikasgassen.

Fundamenteel is van belang dat de grootste temperatuureffecten t.g.v. de wisseling van de magnetische polen kunnen worden verwacht rond de zonneminima omdat tijdens deze periodes de omvang van het poloïdale magnetische veld de hoogste omvang bereikt – zie figuur 5. Een kanttekening hierbij vormt de waarneming dat de invloed van de mens op het klimaatsysteem met name blijkt uit de aantasting van de ozonlaag t.g.v. gebruik van kunstmatige broeikasgassen (vooral CFK’s); ondanks de relatief grote invloed van de zon dient de impact van anthropogene invloeden daarom wel te worden onderkend.

Impact zon op klimaat fors onderschat: IPCC negeert 22-jarige magnetische cyclus + versterkende factor top van de atmosfeer

Figuur 5: De amplitude van het poloïdale magnetische veld is het grootst tijdens de jaren rond de TSI minima; het veld verandert van polariteit tijdens de TSI maxima (bron: WSO35). De blauwe en rode grafiek betreft respectievelijk de activiteit van de magnetische noordpool en de geïnverteerde zuidpool; de zwarte grafiek betreft de gemiddeld magnetische activiteit (de dikke lijn betreft het afgevlakte gemiddelde). De LISIRD TSI staat vermeld in lichtblauwe kleur aan de onderzijde.

Methode

De Excel data file beschrijft voor de periode 1880-2019 de LISIRD TSI dataset en de HadSST3 dataset + alle correlaties (op basis van Pearson correlatie coefficient) en verklaarde varianties (op basis van R2 methode via lineaire regressie) die in figuur 1 t/m 4 staan vermeld. De getoonde data zit als volgt in de excel file verwerkt:

• Figuur 1: LISIRD TSI (kolom C), HadSST3 (kolom D); kolommen I t/m AW tonen de data + de correlaties m.b.t. de periodes 1880-2018 en 1880-1985 voor respectievelijk: de maxima, primaire maxima, secundaire maxima, minima, primaire minima & secundaire minima.

• Figuur 2: Temperatuurprofiel Hale cyclus (kolom CW), temperatuurprofiel Schwabe cyclus (kolom CX); in de kolommen BB t/m CS wordt de onderliggende rekenmethode gepresenteerd waarop het temperatuurprofiel voor de Hale cyclus is gebaseerd. Bij elk van de 4 referentieprofielen die hierbij ontstaan is de trend verwijderd op basis van een helling die overeenkomt met een temperatuurstijging van 0,0028 °C per jaar (= 0,28 °C per 100 jaar); een hogere of lagere waarde leidt ertoe dat het tweede primaire minimum in figuur 2 niet exact op de waarde nul eindigd. Het Hale profiel vormt een samenstelling uit 4 series data rond de TSI minima en maxima jaren, waarbij het profiel van de primaire minima jaren in 2 delen is opgesplitst (kolom BX en kolom CN bevat daarom dezelfde data). Enkel de waarden gelabeld met een * zitten in het Hale profiel verwerkt. Het Schwabe profiel is afgeleid van het Hale profiel.

• Figuur 3: [TOP] LISIRD (kolom DY), HadSST3 (kolom DZ); [BODEM] LISIRD met gecorrigeerde secundaire minima (kolom EG), HadSST3 (kolom EH). De correctie waarde betreft de laagste waarde waarbij voor de combinatie de gemiddelde correlatie waarde wordt gevonden van de primaire en secundaire data.

• Figuur 4: 1-jarig gemiddelde LISIRD gecorrigeerd (kolom FH), HadSST3 (kolom FI); 3-jarige gemiddelde LISIRD gecorrigeerd (kolom GG), HadSST3 (kolom GH); 5-jarige gemiddelde LISIRD gecorrigeerd (kolom HF), HadSST3 (kolom HG); 7-jarige gemiddelde LISIRD gecorrigeerd (kolom IE), HadSST3 (kolom IF); 9-jarige gemiddelde LISIRD gecorrigeerd (kolom JD), HadSST3 (kolom JE); 11-jarige gemiddelde LISIRD gecorrigeerd (kolom KC), HadSST3 (kolom KD). De correctie waarde betreft voor iedere minima periode de laagste waarde waarbij voor de combinatie de gemiddelde correlatie waarde van de primaire en secundaire data wordt gevonden.

Download: Excel data file

Figuur A: Het magnetisch veld van de zon & het magnetisch veld van de aarde.

Impact zon op klimaat fors onderschat: IPCC negeert 22-jarige magnetische cyclus + versterkende factor top van de atmosfeer

 

Referenties:

1. de Jager, C., Versteegh G.J.M. & van Dorland, R. Climate Change Scientific Assessment and Policy Analysis – Scientific Assessment of Solar Induced Climate Change, Rapport KNMI & NIOZ, 14 (2006).
2. Smith, T.M. & Reynolds, R.W. Extended Reconstruction of Global Sea Surface Temperatures Based on COADS Data (1854-1997), J. Clim., 16, 1495-1510 (2003).
3. Cheng, L., Zhu, J., Abraham, J., Trenberth, K.E., Fasullo, J.T., Zhang, B., Yu, F., Wan, L., Chen, X. & Song, X. 2018 Continues Record Global Ocean Warming, Adv. Atmos. Sci., 36, 249-252 (2019).
4. Camp, C.D. & Tung, K.K. Surface warming by the solar cycle as revealed by the composite mean difference projection, Geophys. Res. Lett., 1-5 (2007).
5. Shavif, N.J. The Role of the Solar Forcing in the 20th century climate change, International Seminar on Nuclear War and Planetary Emergencies, 44, 279-286 (2012).
6. Shavif, N.J. On climate response to changes in the cosmic ray flux and radiative budget, J. Geophys. Res, 110, A08105 (2005).
7. Scafetta, N. Discussion on common errors in analyzing sea level accelerations, solar trends and global warming, Pattern Recogn. Phys., 1, 37-57 (2013).
8. Solanki, S.K., Krivova, N.A. & Haigh, J.D. Solar Irradiance Variability and Climate, Annu. Rev. Astron. Astrophys., 51, 311-351 (2013).
9. Scafetta, N., Willson, R.C., Lee, J.N. & R.C. Wu, D.L. Modeling Quiet Solar Luminosity Variability from TSI Satellite Measurements and Proxy Models during 1980-2018, Remote Sens., 11 (21), 2569 (1-27), (2019).
10. Lean, J., Beer, J. & Bradley, R. Reconstruction of solar irradiance since 1610: Implications for climate change, Geophys. Res. Lett., 22 (23), 3195-3198 (1995).
11. Hoyt, D.V., & Schatten, K.H. A Discussion of Plausible Solar Irradiance Variations, 1700-1992, J. Geophys. Res., 98 (A11), 18,895-18,906 (1993).
12. Hale, G.E. On the probable existence of a magnetic field in sun-spots, ApJ, 28, 315-343 (1908)
13. Zolotova, N.V. & Ponyavin, D.I. The Gnevyshev-Ohl Rule and Its Violations, geomagn aeronomy+, 55 (7), 902-906 (2015).
14. IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp. (2013). Citaat pagina 689: “The year 1750, which is used as the preindustrial reference for estimating RF, corresponds to a maximum of the 11-year SC. Trend analysis are usually performed over the minima of the solar cycles that are more stable. For such trend estimates, it is then better to use the closest SC minimum, which is in 1745. … Maxima to maxima RF give a higher estimate than minima to minima RF, but the latter is more relevant for changes in solar activity.”
15. Hiyahara, H., Yokoyama, Y. & Masude, K. Possible link between multi-decadal climate cycles and periodic reversals of solar magnetic field polarity, Earth Planet. Sci. Lett., 272, 290-295 (2008).
16. Lasp Interactive Solar Irradiance Datacenter: Historical Total Solar Irradiance Reconstruction, Time Series, author: Greg Kopp
17. Kopp, G., Krivova, N., Wu, C.J. & Lean, J. The Impact of the Revised Sunspot Record on Solar Irradiance Reconstructions, Sol. Phys., 291, 2951-2965 (2016).
18. Dudok de Wit, T., Kopp, G., Frölich, C. & Schöll, M. Methodology to create a new total solar irradiance record: Making a composite out of multiple data records, Geophys. Res. Lett., 44 (3), 1196-1203 (2017).
19. Met Office Hadley Centre observations datasets: HadSST3.1.1.0 Data [annual globe] (2019).
20. Narsimha, R. & Bhattacharyya, S. A wavelet cross-spectral analysis of solar-ENSO-rainfall connections in the Indian monsoons, Appl. Comput. Harmon. Anal., 28, 285-295 (2010).
21. Gnevyshev, M.N. Essential features of the 11-year solar cycle, Sol. Phys., 51, 175-183 (1977).
22. Svensmark, H. Cosmic rays, clouds and climate, Europhys. News, 46 (2), 26-29 (2015).
23. Stott, P.A., Jones, G.S. & Mitchell, J.F.B. Do Models Underestimate the Solar Contribution to Recent Climate Change?, J. Clim., 16, 4079-4093 (2003).
24. Haigh, J.D. The Sun and the Earth’s Climate, Living Rev. Sol. Phys., 46 (2), 26-29 (2007).
25. Ziskin, S. & Shavif, N.J. Quantifying the role of solar radiative forcing over the 20th century, Adv. Space Res., 50, 762-2776 (2012).
26. Holmes, R.I. Thermal Enhancement on Planetary Bodies and the Relevance of the Molar Mass Version of the Ideal Gas Law to the Null Hypothesis of Climate Change, Earth Sciences., 7 (3), 107-123 (2018).
27. Shavif, N.J. Using the oceans as a calorimeter to quantify the solar radiative forcing, J. Geophys. Res. Solid Earth, 113 (2008).
28. Scafetta, N. & West, B.J. Estimated solar contribution to the global surface warming using the ACRIM TSI satellite composite, Geophys. Res. Lett., 32, L18713: 1-4 (2005).
29. PAGES 2k Consortium Consistent multi-decadal variability in global temperature reconstructions and simulations over the Common Era (Supplementary Materials), Nat Geosci., 12 (8), 643-649 (2019).
30. Usoskin, I.G., Solanki, S.K. & Kovaltsov, G.A. Grand minima and maxima of solar activity: new observational constraints, Astron. Astrophys., 471, 301-309 (2007).
31. Karof, C. & Svensmark, H. How did the Sun affect the climate when life evolved on the Earth? – A case study on the young solar twin κ1 Ceti, Astron. Astrophys., 471, 301-309 (2007).
32. Scafetta, N. & West, B.J. Is climate sensitive to solar variability?, Phys. Today, 61 (3), 50-51 (2008).
33. Coddington, O., Lean, J.L., Pilewskie, P., Snow, M. & Lindholm, D. A solar irradiance climate data record, Bull. Amer. Meteor., 1265-1282 (2016).
34. The Wilcox Solar Observatory: Solar Polar Field Strength [.gif] (2020).
35. Feynmann, J. & Ruzmaikin, A. The Centennial Gleissberg Cycle and its association with extended minima, J. Geophys. Res. Space Physics,, 19, 6027-6041 (2014).

 

Deel dit bericht a.u.b.
LinkedInMastodonWhatsApp

Gerelateerd: