Uusi Maunderin minimikö?

Auringon aktiivisuuden vaihtelu
näkyy auringonpilkkujen ja muiden
Aurngossa tapahtuvien ilmiöiden
määrissä. Kuva Kari A. Kuure.

Auringon matala aktiivisuus on onnistunut ylittämään uutiskynnyksen. Sinällään se ei ole uutinen ainakaan tutkijoille ja alan harrastajille, sillä Auringon aktiivisuuden 11 vuoden jakson lisäksi siinä esiintyy useita muita jaksoja. Olen itsekin käsitellyt Auringon aktiivisuutta aikaisemmissa artikkeleissani ^[1].

Viimepäivien uutisoinnissa on viitattu Pieneen jääkauteen ja Maunderin minimiin, jolloin Auringon toiminta pysytteli minimissään puolisen sataa vuotta. Samaan aikaan ainakin Euroopassa koettiin epätavallisen kylmä kausi nälänhätineen. Katastrofi- ja kauhuskenaario-journalistit ja lehdet pyrkivät tietysti maksimoimaan lehtiensä myynnin jos vain vähänkin, edes epäsuoria viitteitä tulevista huonoista ajoista on näköpiirissä niistä kertovilla jutuillaan. Toistaiseksi mitään sellaista ei ole näkyvissä ainakaan tutkimuksen valossa asiaa tarkasteltuna. 

Maunderin minimi

Maunderin minimillä ymmärretään vuosien 1645 ja 1715 välistä ajanjaksoa, jolloin Auringon aktiivisuus oli minimissään ja auringonpilkkuja ei juuri esiintynyt. Luonnollisesti aurinkohavaintoja 1600-luvun loppupuolella teki vain muutama ihminen, mutta heidän jälkeensä jättämät muistiinpanot kertovat aika erikoisesta ajanjaksosta.

Auringon aktiivisuus vaihtelee ja se näkyy hiili-14
pitoisuuksissa orgaanisen materiaalin kerrostumissa.
Kuva Wikimedia Commons.

Auringon aktiivisuus oli hiipunut koko 1600-luvun alkupuolen ja jokaisella vuosikymmenellä tiedetään esiintyneen alle 10 auringonpilkkua. 1640- ja 1670-luvuilla pilkkuja ei havaittu lainkaan (tai aikanakaan niistä ei ole säilynyt tietoja) ja muillakin vuosikymmenillä vain muutamia pilkkuja.

Onneksi meidän ei tarvitse perustaa tietojamme vain näihin säilyneisiin muistiinpanoihin vaan pystymme rekonstruoimaan Auringon aktiivisuuden vaihtelut suhteellisen tarkasti hiili-14 (¹⁴C) ja beryllium-10 (¹⁰Be)määrityksiin. Molemmat aineet syntyvät ilmakehässä lähinnä kosmisen säteilyn vaikutuksesta: hiili-14 syntyy typestä ja beryllium-10 kosmisen säteilyn törmäyksissä niin ilmakehässä kuin tähtienvälisessä avaruudessa.

Beryllium-10 määrä jäätiköiltä
tehdyissä kairauksissa
osoittaa Auringon aktiivisuuden
vaihtelevan. Kuva Wikimedia
Commons.

Auringon aktiivisuus heijastuu kosmisen säteilyn määrään aurinkokunnan sisäosassa. Aktiivisina kausina kosminen säteily ei pääse tunkeutumaan niin syvälle aurinkokuntaan kuin minimin aikoina, joten molempia radioaktiivisia aineita syntyy aktiivisina kausina pienempiä määriä kuin minimin aikana. Kemiallisesti molemmat aineet toimivat kuten muut saman aineen isotoopit, eli hiili sitoutuu orgaanisiin aineisiin. Beryllium-10-pitoisuudet voidaan puolestaan määrittää erilaisista kerrostumista, yleisesti jäätiköillä tehdyistä kairausnäytteistä.

Maunderin minimi ei ole ainoa Auringon aktiivisuuden minimi, vaan vastaavia on esiintynyt suhteellisen säännöllisesti 200–250 vuoden välein.  Historiasta tunnetaan ainakin Homeerinen minimi (vuosina 950–800 eaa.), Oortin minimi (v. 1040–1080), Wolfin minimi (v. 1280–1350), Spörerin minimi (v. 1450–1550), Maunderin minimi (v. 1645–1715) ja Daltonin minimi (v. 1790–1820). Minimit eivät yleensä kuitenkaan tarkoita Auringon aktiivisuuden vähenemistä niin pitkään ja syvään vaiheeseen kuin mitä Maunderin minimissä tapahtui. Minikausienkin aikana jonkinlaista aktiivisuutta on ollut havaittavissa ja auringonpilkkuja on esiintynyt jonkin verran.

Daltonin minimin jälkeen Auringon aktiivisuus on ollut voimakasta koko 1900-luvun. Huippu saavutettiin vuonna 1958 aktiivisuusmaksimin aikaan. Edellisen kerran vastaavaa aktiivisuutta esiintyi noin 8 000 vuotta sitten. Näin ollen nykyinen aktiivisuuden hiipuminen, jos se nyt jatkuu seuraavien aktiivisuusjaksojen aikana, voidaan nähdä paluuna normaaliin olotilaan, jossa Aurinko tuottaa energiaa hyvin tasaisesti.

Pieni jääkausi

Pieneksi jääkaudeksi nimitetään vuosina 1450–1850 Pohjois- ja Keski-Euroopassa ollutta kylmää kautta. Tällöin lämpötilan arvioidaan olleen 2–3 °C viileämpää kuin nykyisin pitkäaikaiset keskiarvot. Ilmiö oli suhteellisen paikallinen ja se ehkä liittyy samanaikaiseen maapallon keskilämpötilan putoamiseen noin 0,6 asteella. Ajanjaksolla jäätiköt kasvattivat kokoaan niin Norjassa kuin Alpeilla. Kylmintä oli 1690-luvulla, jolloin koettiin useina vuosina täydellisiä viljakatoja ja ihmisiä kuoli nälkää suurin joukoin.

Pieneen jääkauteen johtanut lämpötilan aleneminen alkoi Keskiajan lämpökauden päättyessä joskus 1300-luvun viimeisen neljänneksen aikana. Suomessa Keskiajan lämpökauden huippu saavutettiin vuosina 980–1250, jolloin useat talvet Keski-Suomea myöten olivat lumettomia. Silloin maapallon keskilämpötila oli samaa luokkaa kuin nykyisin, saattoipa olla hieman korkeampikin.

Pienen jääkauden jälkeen viileää aikaa jatkui vielä 1850-luvun jälkeenkin ja esimerkiksi Suomessa koettiin Suuria nälkävuosia 1866–1868, joskin kehnot viljelyvuodet alkoivat jo vuosikymmen aikaisemmin.

Auringon aktiivisuus ja ilmasto

Auringon aktiivisuuden vaihtelu ja ilmaston muutokset (vaikkakin paikallisina) on liitetty voimakkaasti yhteen. Tilanne siinä suhteessa ei nykyisinkään ole muuttunut, sillä geomaantieteelliset olosuhteet ovat täysin sama kuin muutama vuosisata sitten. Nykyisin varsinaisena ilmastoa muuttavana tekijänä pidetään Pohjois-Atlantin oskillaation (NAO) ^[2] pitkään jatkunutta negatiivista vaihetta, jolloin Siperiasta Eurooppaan on päässyt purkautumaan erittäin kylmiä ilmamassoja.

Mikä sitten on saanut NAO-indeksin kääntymään negatiiviseksi, sillä yleisesti se on lähes jatkuvasti positiivinen? Yleisesti hyväksyttyä selitystä ei ole, mutta usein (ja syystä) selitykseksi on tarjottu Auringon aktiivisuuden vaihtelua.

Aktiivisuuden vaihtelulla on useita erilaisia vaikutusmekanismeja, alkaen matalalla olevan pilvisyyden vaihtelusta ja päätyen suurilmakehän kiertojärjestelmissä tapahtuviin muutoksiin. Ilmaston herkkyys näihin vaikutusmekanismeihin on kuitenkin täysin tuntematon. Tieteellisen todisteketjun ja vaikutusmekanismin puutteen vuoksi emme kuitenkaan voi varmasti todeta Auringon aktiivisuuden olevan ilmiön takana, vaikkakin tilastolliset näytöt tällaisesta riippuvuudesta kertovatkin.

Huomautukset

[1] Aikaisemmin olen käsitellyt Auringon aktiivisuutta artikkeleissa: Auringon magneettikenttä kääntyy (21.8.2013), Auringonaktiivisuusennuste aivan metsässä (3.3.20139) ja Auringon aktiivisuus notkahti (24.1.2013).

[2] Pohjois-Atlantin oskillaattiolla ymmärretään pysyvien matala- ja korkeapaineiden sijoittumista Pohjois-Atlantilla. NAOn positiivinen vaihe merkitsee pysyvää matalapainetta Islannissa ja sen eteläpuolella ja korkeapainetta Portugalin (Lissabonin) länsipuolisella merialueella. Tällöin suhteellisen leutoa ilmamassaa pääsee virtaamaan Atlantilta Pohjois-Eurooppaan pitäen ilmastolliset olosuhteet asutukselle sopivina.

Negatiivisen NAO-vaiheen aikana korkeapaine onkin Islannissa ja matalat etelämpänä Atlantilla. Tällöin siperialainen kylmä ilmamassa pääsee tunkeutumaan pitkälle Euroopan alueelle.

IPCC:n raportti ei huomioi Auringon aktiivisuuden vaihtelun vaikutusta

Auringon aktiivisuus lähentelee
jälleen minimia. Kuva Kari A. Kuure.

Perjantaina 27.9.2013 julkaistiin IPCC:n viidennen arviointiraportin ensimmäinen osa. Kuten arvata saattoi, IPCC näkee ilmastonmuutoksen ihmisen toiminnan aiheuttamaksi ja lämpenemisen olevan hyvin voimakasta näkyvissä olevan tulevaisuuden ajan. Raportti pelottelee lukijoitaan ja valtiollisia päättäjiä jopa viiden asteen maapallon keskilämpötilan nousulla tämän vuosisadan loppuun mennessä.

En tässä yhteydessä ryhdy ruotimaan raportin sisältöä, sen tulevat tekemään monet muut tahot. Raportista varmasti löytyy virheitä ja paljon ja yksi näitä virheitä etsivä ja osoittava taho on NIPCC eli Valtioista riippumaton kansainvälinen ilmastopaneeli. ”NIPCC on nimensä mukaisesti tiedemiesten ja tutkijoiden

yhteenliittymä, jonka tarkoituksena on ymmärtää ilmastonmuutoksen syitä ja seurauksia.” Näin he määrittelevät itse oman toimintansa.

NIPCC on julkaissut oman raporttinsa IPCC:n neljännen arviointiraportin perusteella. Raportin nimi on ”Ilmastonmuutos uudelleen harkittuna II Fysikaalinen tiede. Raportti sinällään on laaja ja siitä tehty yhteenvetokin 24-sivuinen. Näin ollen yhteenvedonkin käsitteleminen tai esitteleminen on tässä yhteydessä mahdotonta. Niinpä nostankin esiin raportista vain kohdan jossa käsitellään Auringon vaikutusta maapallon ilmastoon. Se kun tuntuu unohtuneen kokonaan IPCC:n neljännestä arviointiraportista. Nyt julklaisuvuorossa oleva IPCC viides arviointiraportti tulee saamaan samanlaisen käsittelyn ja ehkä jo ensivuonna saamme lukea mitä virheitä uuteen raporttiin on onnistuttu lisäämään.

Toivottavasti NIPCC ja sen suomentajajoukko ei vedä hernettä nenäänsä kun julkaisen heidän työstään lainauksena listauksen 7 ”Avainfaktoja Auringon vaikutuksista”:

• Kasvavien todisteiden mukaan Maan pintalämpötila määräytyy vahvasti Auringon aktiivisuuden (vaihtelujen) mukaan. Esimerkkeinä aurinkoperäisestä lämpimästä ajanjaksosta voi mainita keskiajan lämpökauden, pikku jääkauden sekä 1900-luvun alun lämpimän vaiheen.

• Auringon vaikutus 1900-luvulla havaittuun lämpenemiseen voi olla 66 %, mahdollisesti enemmän.

• Auringon aktiivisuuden on empiirisesti raportoitu korreloivan vahvasti monien ilmastollisten indeksien kanssa, ml. lämpötilat, sademäärät, kuivuus, tulvat, virtaamat ja monsuunit.

• IPCC:n mallit eivät ota huomioon todennettuja empiirisiä korrelaatioita Auringon aktiivisuuden, kosmisen säteilyn ja (ala)pilvien muodostumisen välillä.

• Auringon ja CO2:n väliset riippuvuudet eivät ole selvillä; nykyisen ilmastomallit eivät ota useitakaan auringon vaikutuksista huomioon.

• Auringon viimeaikainen passiivisuus ja aurinkosyklien vaiheiden ekstrapolointi tulevaisuuteen viittaavat planeetan kylmenemiseen lähivuosikymmeninä.

Lähde: “Chapter 3. Solar Forcing of Climate,” Climate Change Reconsidered II: Physical Science (Chicago, IL: The Heartland Institute, 2013).

Suomenkielinen yhteenveto löytyy täältä^[1] ja alkuperäinen englanninkielinen raportti täältä^[3].

Tässä yhteydessä suuri mielenkiinto kohdistuu NIPCC:n raportin kappaleeseen 3 Solar Forcing of Climate^[4], jonka perusteella edellä esitetty lista Auringon vaikutuksista on laadittu. Raportin kappaleen 3 pituus on 102 sivua, joten kahlattavaa riittää.

Seuraavaksi lainaan itseäni vuodelta 2008, jolloin kirjoitin lehtiartikkelin Mikä vikana Auringossa?

Artikkelissa käsittelin Auringon toimintaa käsitteleviä tutkimuksia ja nostin esille brittitutkimuksen tulevista auringonpilkkujaksoista. Nyt hieman yli viisi vuotta myöhemmin näyttää siltä, että tutkimus on ainakin näin ennusteen alkupäässä osunut täydellisesti kohdalleen.

Lainaus alkaa

Brittitutkimuksen ennuste tulevista
auringonpilkkujaksoista. Nykyinen
jakso 24 on toteutunut täysin
ennusteen mukaisena. Tumma viiva
on toteutunut aktiivisuus ja harmaa
on ennuste.

Syyskuussa 2006 julkaistiin Space Weather  -tiedejulkaisussa tutkimus, joka käsitteli juuri Auringon erilaisia jaksollisia ilmiöitä ja niiden vaikutusta Auringon aktiivisuuteen ja sitä tietä myös auringonpilkkujen esiintymiseen. Tutkimusta johti brittiläinen tutkija Mark A Clilverd ja mukana oli myös Sodankylä geofysiikan observatoriossa työskennellyt Thomas Ulich. Tutkimuksen tulos on erittäin mielenkiintoinen, sillä sen antama ennuste poikkeaa selvästi NASAn ja NOAAn ennusteista.

Brittitutkimuksen mukaan Auringon toimintaan vaikuttavien jaksojen pituudet ovat perinteisen 22-vuoden jakson (2×11 vuotta) lisäksi 53, 88, 106, 213 ja 420 vuoden jaksot. Luultavasti Auringossa on vieläkin pitempiaikaisia jaksoja (noin 1500 ja 2300 vuotta), mutta ne tunnetaan huonosti ja niiden huomioon ottaminen aktiivisuusennusteita laadittaessa on tavattoman vaikeaa. Tutkimuksessa tarkasteltiin Auringon aktiivisuutta 1700-luvun puolivälistä alkaen. Tutkijoiden laatiman mallin antamilla tuloksilla on hyvä vastaavuus todellisuuteen aina näihin päiviin asti. Näin ollen tuntuisi uskottavalta, että brittitutkimus pystyisi ennakoimaan varsin hyvin myös tulevat aktiivisuuskaudet ja niiden voimakkuudet.

Tutkimusryhmä ennustaa jakson 24 voimakkuuden olevan huomattavasti heikompi kuin NASAn ja NOAAn ennusteiden mukaan tulisi olemaan. Brittitutkijat ennustavat jakson aktiivisen huipun asettuvan alle puoleen siitä arvosta mitä NOAA ennustaa. Tämä merkitsee suunnilleen Oortin minimin (1000-luvulla) valinnutta tasoa. 

Tutkimuksen mukaan Auringon aktiivisuuden hiljainen vaihe tulee kestämään vielä pidempään.  Ennusteen kertoo, että jaksojen 25–27 aktiivisuushuiput olisivat hyvin matalia ja nykyiselle tasolle päästäisiin vasta jaksossa 28, joskus vuoden 2044 tienoilla. Sen jälkeen seuraisi joukko aktiivisuudeltaan normaaleina pidettäviä jaksoja, kunnes vuoden 2100 jälkeen jakso 33, olisi jo huomattavasti heikompi. Alamäki jatkuu ja seuraava, jakso 34 jää käytännössä välistä pois, ja jakso 35 tulisi olemaa heikko, tasoltaan suunnilleen jakson 33 tasoinen. Julkaistu ennuste ei ulotu tämän pidemmälle.

Lainaus päättyy

Edellisessä lainauksessa korostin vahvennetulla tekstillä tämän nykyisen auringonpilkkujakson täysin kohdalleen osunutta ennustetta. Viimeisen kappaleen ”nykyisellä tasolla” tarkoitin auringonpilkkujakson 23 voimakkuutta, joka oli suunnilleen 1900-luvun keskitasoa. Artikkelini kirjoitusajankohta oli alkuvuosi 2008 ja nykyinen jakso 24 alkoi vuoden 2008 lopulla tai aivan 2008/2009 vuosien vaihetuessa.

Vuoden 1998 jälkeen maapallon keskilämpötila on laskenut. Merkittävää on huomata, että hiilidioksidin määrä samassa ajassa on kohonnut 8 %, mutta se ei näy mitenkään keskilämpötilassa. Samaan aikaan Auringon aktiivisuus on mennyt sekin alamäkeä ja tilanne siis näyttäisi pysyvän samansuuntaisena tulevina vuosina. Tämä kehityssuunta näyttäsi vahvistavan sitä ajatusmallia, että Auringon aktiivisuus ja sen vaihtelut ovat määräävät tekijät maapallon ilmastollisessa kehityksessä. Maunderin minimi ja koko Pieni jääkausi aiheutui aktiivisuusminimistä ja jos Auringon aktiivisuus tulevina vuosikymmeninä pysyy edelleen minimitasolla, ilmastonmuutoksessa ei ole odotettavissa ainakaan lämpenemistä. Kysymys kuuluu, että riittääkö hiilidioksidipäästöt edes kumoamaan odotettavissa olevaa viilenemistä?

Linkit

[1] http://www.ilmastofoorumi.fi/wp-content/uploads/2013/09/ccr-ii-fysikaalinen-tiede-yhteenveto-paattajille.pdf

[2] Ilmastofoorumi, http://www.ilmastofoorumi.fi/2013/09/26/riippumaton-tieteellinen-yhteenvetoraportti-halventaa-huolia-ilmastonmuutoksesta/

[3] http://climatechangereconsidered.org/

[4] http://heartland.org/media-library/pdfs/CCR-II/Chapter-3-Solar-Forcing.pdf