なぜ気候変動を太陽活動のせいにできないのか

なぜ気候変動を太陽活動のせいにできないのか NASAの太陽力学観測所の大気イメージングアセンブリによる太陽。 米航空宇宙局(NASA)

過去2010年間(2019-10)が記録上最もホットで、2015年以降のトップXNUMXの温暖なシングル年のうちXNUMXつがすべて発生しています。 英国気象庁世界気象機関.

現在 オーストラリアの山火事危機記録上最悪、平均気温の上昇(長期平均を約1.5°C上回る)と降雨量の減少の組み合わせにより出現しました。

しかし、これを人為的影響よりも自然なものに帰することができますか? 例えば、太陽活動 以前にリンクされた 温度に 時々非難 気候変動のため。 しかし、私たちの新しい分析は、そうではない理由の証拠を提供します。

太陽は地球の気候の主要なエネルギー源であるため、工業化が地球の気温に与えた影響を定量化することは非常に重要です。

すべての星と同様に、太陽は太陽活動の変動を受けます。つまり、エネルギー出力は時間とともに変化します。 太陽の目に見える表面(直接見ないでください)は、光球と呼ばれます。 画像化されると、白い円盤のように見えますが、黒点の出現によって時々斑点が付きます。

これらの黒点は、磁場の強い領域であり、ガスの動きを制限し、ガスを冷まして、これらの領域を暗く見せます。 しかし、これらの同じ強烈な 磁場がつながる 私たちが見ることができないアクティブ領域を持つ光球上の目に見える黒点。 これらは、目に見える表面の数千キロメートル上のガスの領域であり、数百万度に過熱されています。 そのような活性領域は、 紫外線およびX線放射.

任意の時点で太陽活動を概算する最も古くて簡単な方法は、単に光球に見える太陽黒点の数を数えることです。 黒点が多いほど、太陽活動が多くなるため、紫外線とX線の全体的な放出が大きくなります。 これらの放出は、地上に到達する前に地球の大気によって大部分が吸収され、加熱を引き起こします(ただし、状況によっては より複雑).

私たちの惑星のように、太陽にも外側に広がる磁場があります。 太陽磁場は、太陽系のサイズを定義し、宇宙線と呼ばれる宇宙からの入射荷電粒子放射を偏向させることができます。 これらの宇宙線は 地球の大気化学, 播種雲の形成 極端な雷雨、温度と天気に影響することを意味します。

なぜ気候変動を太陽活動のせいにできないのか 18年2014月XNUMX日に見られた太陽サイクルの最大の黒点。 米航空宇宙局(NASA)

黒点の数は、およそ11年の間に上昇および下降します 太陽活動サイクル。 太陽の極大には多くの黒点があり、それに関連する紫外線とX線の放出が多く、太陽の極小には太陽黒点がほとんどまたはまったくありません。

太陽の磁場はまた、この太陽周期に応じて強度が異なります。 太陽の最小で最も弱く、太陽の最大で最も強くなります。 太陽の磁場が弱いと、より多くの宇宙線が地球の大気に到達し、 気候に影響を与える (同様に 放射線環境 スペースの)。

現在のサイクル

最も初期の科学的な黒点観測のいくつかは、によって行われました 1610年代のガリレオガリレイ。 1700年代から、そのような観察はより規則的になりました。 それらはすべての科学の中で最も長い歴史的に連続したデータセットの1755つを構成します。 最初に観測された太陽サイクル(1766-1)は、太陽サイクル2、次の太陽サイクル24などと呼ばれます。 最新のものは太陽サイクルXNUMXです。 正式に始まった 2008年XNUMX月にまだ進行中です。 私たちは、来年かそこらに予想される次の太陽極小に急速に近づいています。

太陽サイクル24は、以前のサイクルと比較して、太陽黒点の数が比較的少なく、非常に弱いです。 最後の弱点は、14年1902月に始まった太陽サイクルXNUMXです。

地球の気温の最近の変化に太陽活動が重要な役割を果たしていた場合、それらの温度は過去XNUMX年間でほぼ同じか、さらには低下しているはずです。 A 2012からの紙 温度が1.0°C低下すると予測されていました。 明らかに、これは事実ではありませんでした。 記録上最も暑いXNUMX年は、XNUMX世紀以上にわたって最も弱い太陽サイクルと一致しました。

この要因の組み合わせを考えると、太陽物理学の理解を根本的に揺さぶることなく、太陽活動が現在の気候変動に実際に関与しているという立場を擁護することはかなり困難です。 以下のグラフでは、黒点の数を全球の海面温度の変動と相関させようとしました( 気象庁)、および全球表面温度(から取得 GISTEMPデータ).

なぜ気候変動を太陽活動のせいにできないのか 年または黒点の数の関数としての温度の変化を示すグラフ。 著者提供

上部のパネルには、時間の経過とともに温暖化傾向と黒点数が表示されます。 我々の分析は、黒点数に基づく太陽活動と、前世紀の大気または海面温度との間に有意な相関関係がないことを明らかにしています。 黒点の数と温度の違いは、最近の太陽サイクルで特に顕著です。

下のパネルは、温度に対する太陽黒点の数の散布図を示しており、やはり明確な関係は見えません。 データポイントが直線にどれだけ近いかを測定することにより、相関がどれほど良いかを数学的に計算できます。 このような計算では、値0はデータがランダムノイズであることを示し、値1は完全な相関を表します。 0.09から0.04の値が得られました。これは、変動が太陽活動以外の要因に大きく起因していることを示唆しています。

地球全体の気温を見るとき、平均値はベースラインとして機能し、これとの差異は温度異常と呼ばれます。 下のパネルから明らかなように、黒点の数を増やしても、地球の温度異常にほとんど影響はありません。 そうだとすれば、各プロットで右上がりの線の周りに点が集まっているのがわかります。

現在の太陽サイクルのこれらの観察は、太陽活動が世界の現在の温暖化傾向の最終的な原因であるという立場を擁護することを非常に難しくしています。 代わりに、人間の影響が最近の地球の気温の大幅な上昇の原因であるという議論に合致しています。

太陽は地球の全体的な気候条件に関与していますが、現在の地球温暖化の傾向を完全に説明するには、工業化以来の太陽活動の長期的な違いは十分ではありません。会話

著者について

Gareth Dorrian、宇宙科学博士研究員、 バーミンガム大学 Ian Whittaker、物理学の講師、 ノッティンガムトレント大学

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