Meer kosmische straling door lage zonne-activiteit

In de periode 1950 tot 2000 was de activiteit van de Zon, gemeten in het aantal zonnevlekken, vrij hoog. Zeker in vergelijking met de periode 1500 – 1800.

De periode tussen 1950 en 2000 wordt door zonne-onderzoekers ook wel het Moderne Maximum genoemd.

De lage zonneactiviteit in de periode 1600-1750 wordt het Maunder-minimum genoemd en in die periode was het klimaat op Aarde kouder. Klimatologen noemen die periode de Kleine IJstijd.
Ook het Dalton-minimum tussen 1800 en 1850 viel samen met een koude periode.
Er zijn klimatologen, die een verband zien tussen lage zonne-activiteit (weinig zonnevlekken) en afkoeling op Aarde. De Deen Svensmark heeft zelfs een theorie over het onderliggende mechanisme.

Svensmark denkt dat een verzwakt magneetveld van de Zon ervoor zorgt dat er meer kosmische straling doordringt in de atmosfeer van de Aarde. Die kosmische straling zou een kleine maar meetbare invloed hebben op de hoeveelheid lage bewolking in de atmosfeer. Bij meer kosmische straling ontstaan meer condensatiekernen en ontstaan er meer wolken.
Door een kleine toename in de hoeveelheid bewolking wordt er iets meer zonlicht weerkaatst en daardoor koelt het langzaam af. Dit effect zal pas op lange termijn merkbaar worden door de bufferende werking van de oceanen.

Zonnecyclus 24
De laatste jaren zijn er weinig zonnevlekken en is het magneetveld van de Zon zwakker geworden. Dat is te merken aan de hoeveelheid kosmische straling, die het aardoppervlak bereikt.
In het Finse Oulu wordt de kosmische straling, die het aardoppervlak bereikt gemeten.
Hieronder een grafiek van de metingen sinds 1965: om een vloeiende curve te kunnen maken heb ik het voortschrijdend gemiddelde over 5 jaar berekend.

Sinds het jaar 2000 stijgt de curve snel. Over de gehele periode is een stijgende trend waar te nemen.

Als je het voortschrijdend gemiddelde over een periode van 10 jaar berekend, krijg je het plaatje hieronder.

In de periode 1975-2000 was de kosmische straling gemiddeld vrij laag. In die periode warmde het klimaat sterk op. In de laatste 10 jaar is de kosmische straling verhoogd en pauzeert de opwarming van het klimaat. Dit zou erop kunnen wijzen dat de theorie van Svensmark klopt.

Zonnevlekken en zonne-activiteit blijven achter bij voorspelling

In 2006 maakte Dr. David Hathaway, bij NASA de expert op het gebied van zonne-activiteit, een lange-termijn voorspelling voor de activiteit van de Zon voor de periode tot 2022.
Hathaway voorspelde dat de Zon tijdens zonnecyclus 24 (van 2008 tot 2019) meer zonnevlekken zou vertonen, dan tijdens cyclus 23 (1996-2007).

Tijdens het maximum van cyclus 24 verwachtte Hathaway een zonnevlekkengetal van 150 tot 180. Het maximum-zonnevlekkengetal voor cyclus 23 was ca. 120.

Sinds 2006 heeft Dr. Hathaway zijn voorspelling meermalen aangepast, want het aantal zonnevlekken bleef de afgelopen jaren achter bij zijn prognose. Op de website van NASA verscheen onlangs een update over het zonnevlekkengetal tijdens cyclus 24. In de afgelopen maanden werd een maximum-zonnevlekkengetal van 67 bereikt en dat zal waarschijnlijk niet meer overtroffen worden tijdens zonnecyclus 24.

Hieronder een grafiek waarin het waargenomen zonnevlekkengetal wordt vergeleken met een van de prognoses van NASA.

De magnetische activiteit van de Zon is momenteel ook een stuk lager dan tijdens de vorige zonnecyclus. Dit wordt geïllustreerd met de Ap-index. Hoe zwakker het magneetveld van de Zon, hoe lager de Ap-index.

Er zijn wetenschappers, die denken dat bij een verzwakt magneetveld van de Zon, meer kosmische straling kan doordringen in de aardse atmosfeer. En die verhoogde kosmische straling, zou kunnen leiden tot meer bewolking en een koeler klimaat. Deze theorie biedt een elegante verklaring voor de wereldwijde afkoeling in de periode tussen 1450 en 1850 (de Kleine IJstijd), toen het magneetveld van de Zon ook zwakker was.

Dr. Hathaway en NASA durven nog niets te voorspellen hoe actief de Zon zal zijn tijdens zonnecyclus 25 (2019-2030). Het is dan ook veel te voorbarig om nu al te denken dat we aan het begin staan van een nieuwe Kleine IJstijd.

Meer zonnevlekken, maar magneetveld van de zon blijft zwak

Zonnecyclus 24 is dan eindelijk op gang gekomen. In november 2011 liep het gemiddeld zonnevlekkengetal op tot boven de 90.

(klik voor vergroting)

Het zonnevlekkengetal is nu hoger dan de voorspellingen.

Maar aan de andere kant blijft het magneetveld van de Zon zwak. Dat kun je aflezen aan de planetaire Ap-index.

(klik voor vergroting)

In december 2008 verzwakte het magneetveld rond de Aarde tot een waarde die nog lager was dan het record uit 1933.
Inmiddels ligt de Ap-index weer wat hoger, maar nog niet zo hoog als we tijdens een normale zonnecyclus zouden verwachten.

Als het magneetveld rond de Aarde zwakker is dan ‘normaal’ dan kan er meer kosmische straling doordringen in de atmosfeer. Dat blijkt ook uit de metingen van bijv. de neutronenteller in Oulu.

(klik voor vergroting)

De hoeveelheid neutronen of kosmische straling is het laatste jaar wel afgenomen, maar nog niet op het ‘normale niveau’ van de periode 2000-2005.

Volgens de theorie van Henrik Svensmark kan de verhoogde kosmische straling leidden tot meer bewolking en dus tot afkoeling van het klimaat.
Naar mijn bescheiden mening is het verzwakte magneetveld en de toegenomen kosmische straling een mogelijke verklaring voor het uitblijven van opwarming in de periode 2005 – 2011.

Waar zijn de tropische zomers gebleven?

“Goedemiddag, wij komen voor het herfstarrangement.”

De zomer van 2011 lijkt alweer voorbij: met (tot nu toe) slechts één tropische dag (temperatuur boven de 30°C). Het gemiddeld aantal tropische dagen over de periode 1981 -2010 is drie.
De laatste jaren vallen de zomers tegen: ze tellen minder tropische dagen.

(klik voor vergroting)

(over de periode 1999 – 2010 komt het gemiddelde op 4 dagen)

Het KNMI meldt in haar klimaatscenarios uit 2006 dat het aantal tropische dagen juist zal toenemen. Rond 2020 zal het gemiddeld aantal tropische dagen (in De Bilt) liggen tussen 5 en 9.

Het hoogste aantal tropische dagen, 16, werd opgetekend in 1947, toen het klimaat nog normaal was.
Uit die tijd stamt ook het record van de hoogste maximumtemperatuur ooit in Nederland gemeten. Op 23 augustus 1944 werd het in Warnsveld 38,6 °C.

Er zijn een aantal redenen waarom het in Nederland niet veel warmer kan worden dan 38 °C.
1. De hoeveelheid zonne-energie, die het landoppervlak ontvangt, is nog even groot als tijdens de bestaande recordzomers.
2. Verdamping: Nederland kent veel oppervlaktewater en vegetatie: verdamping van water zorgt voor afkoeling.
3. Convectie: de warme lucht stijgt op. Daardoor wordt de luchtdruk op zeeniveau verlaagt en stroomt er lucht uit de omgeving (vanuit zee) het land op. Dit zorgt voor afkoeling.
4. Wolkvorming: in de opstijgende warme lucht ontstaan cumuluswolken, die veel zonlicht weerkaatsen en daardoor ook voor afkoeling zorgen.

De afkoelende factoren, verdamping, convectie en wolkvorming, zorgen er ook op wereldschaal voor dat de maximumtemperaturen niet veel hoger kunnen oplopen.
De opwarming van het klimaat vindt voornamelijk plaats door verhoging van nachtelijke minimumtemperaturen en door hogere temperaturen in koude seizoenen.

Deze week verscheen de ‘Kennismontage Hitte en Klimaat in de Stad‘ over hitte-eilanden in stedelijke gebieden. Interessant leesvoer voor een regenachtige dag in juli.

Aantal zonnevlekken valt tegen

In maart en april van dit jaar verschenen er steeds meer zonnevlekken. Het magneetveld van de Zon werd sterker.
Maar in de maanden mei en juni verdwenen de extra zonnevlekken weer.

Het maximumaantal zonnevlekken wordt over 2 jaar verwacht, medio 2013.

Het magneetveld van de zon, dat de aarde en de atmosfeer afschermt tegen kosmische straling blijft zwakker dan we gewend zijn. De Ap-index, een maat voor dat magneetveld, is nog altijd laag.

Sommige klimatologen menen dat de zonne-activiteit een belangrijke rol speelt in het klimaat. Zij vergelijken de huidige toestand van de Zon met zonnecyclus 5, die liep van 1798 tot 1810.

In de periode 1790 – 1830, was de gemiddelde temperatuur op Aarde lager. Dat kan verband houden met de verlaagde zonne-activiteit, het zogenaamde Dalton-minimum. Anderen denken dat een toename van vulkaanuitbarstingen de afkoeling veroorzaakte.

Sommige astronomen denken dat de verlaagde zonne-activiteit van de afgelopen jaren een voorbode is van een periode zonder zonnevlekken. In dat geval krijgen we een herhaling van het Maunder-minimum, de periode 1645 – 1715. Ook tijdens het Maunder-minimum koelde de aarde af. Men noemt die periode de Kleine IJstijd.

De invloed van kosmische straling op het klimaat

De Deense natuurkundige Henrik Svensmark heeft een hypothese bedacht, die de afkoeling tijdens de Kleine IJstijd kan verklaren. Volgens Svensmark zorgen geladen deeltjes uit kosmische straling voor wolkvorming. Als er meer straling de atmosfeer bereikt worden er meer wolken gevormd en die wolken weerkaatsen zonlicht en zorgen voor afkoeling van het klimaat.
De laatste weken zijn er twee onderzoeken gepubliceerd, die de theorie van Svensmark ondersteunen.

Roy Spencer schrijft op zijn blog over de publicatie van Laken et al., die een rechtstreeks verband laat zien tussen kosmische straling en wolkvorming. Een korte afname van de hoeveelheid kosmische straling leidt tot minder bewolking en een tijdelijke verhoging van de temperatuur. Als er minder wolken zijn bereikt meer zonlicht (energie) het aardoppervlak.

Vervolgens laat Spencer zien dat er voor de periode 2001 – 2010 een correlatie bestaat tussen de hoeveelheid kosmische straling en de hoeveelheid (door wolken) gereflecteerd zonlicht (SW).

In de jaren met de hoogste kosmische straling werd over het algemeen meer zonlicht weerkaatst door wolken.

Ondertussen heeft de onderzoeksgroep van Svensmark aangetoond dat gammastraling en elektronenstraling uit een deeltjesversneller in een klimaatkamer de vorming van ionen en aërosolen sterk stimuleren.
Ionen en aërosolen fungeren in de atmosfeer als condensatiekernen en spelen een belangrijke rol bij wolkvorming. Al eerder (2006) publiceerde Svensmark’s groep dat gammastraling in staat is om aërosolen te vormen.

De mens heeft geen enkele invloed op de hoeveelheid kosmische straling. Maar de Zon wel.
Hoe zwakker het magneetveld van de Zon, hoe meer kosmische straling in de atmosfeer kan binnendringen. Als de Zon weinig zonnevlekken vertoont en een zwak magneetveld heeft, kan het klimaat op Aarde afkoelen door toegenomen bewolking.

Aan de andere kant kan een actieve Zon met veel zonnevlekken het klimaat op Aarde tijdelijk opwarmen doordat er minder wolkvorming optreedt.

Lees meer over dit onderwerp op klimaatgek.nl