Tagarchief: zonnevlekken

Zonnecyclus 24 loopt op haar einde: wat betekent dat voor het klimaat?

De huidige zonnecyclus, nr. 24, begon in 2009. Dat jaar waren er nog heel weinig zonnevlekken. Wetenschappers telden in 2009 260 dagen zonder zonnevlekken.
De zon ontwaakte langzaam uit het activiteitsminimum. In 2010 waren er nog 51 dagen zonder zonnevlekken. In 2014 en 2015 bereikte de zonne-activiteit een maximum: er waren nauwelijks zonnevlekloze dagen. Het zonnevlekkengetal liep één maand op tot boven de 100.
In de grafiek hieronder is het aantal zonnevlekken weergegeven door het zonnevlekkengetal.
In het laatste jaar is het zonnevlekkengetal snel gedaald tot onder de 25.

Schermafbeelding 2016-08-08 om 21.22.45

Het jaar 2016 telt inmiddels 20 dagen zonder zonnevlekken. We zijn hard op weg naar een nieuwe periode van minimale zonne-activiteit: het inde van zonnecyclus 24.

Het magneetveld van de zon beschermt de Aarde tegen kosmische straling. Aan het eind van een zonnecyclus verzwakt het magneetveld van de zon. Dat magneetveld wordt door wetenschappers uitgedrukt in de Ap-index. In de grafiek hieronder zie je dat de Ap-index in 2008 en 2009 erg laag was.

Schermafbeelding 2016-08-08 om 21.23.09

In 2016 is de Ap-index nog vrij hoog. De Ap-index daalde ook in de vorige zonnecyclus later dan het aantal zonnevlekken.

In de jaren met lage zonne-activiteit aan het eind van een zonnecyclus is er in Europa een hogere kans op koude winters.
In 1963 eindigde zonnecyclus 19: in dat jaar beleefde Europa de koudste winter in eeuwen.
Aan het einde van zonnecyclus 20 (1974) traden geen koude winters op.
Aan het eind van cyclus 21 kreeg Nederland twee Elfstedenwinters op rij: 1985 en 1986.
Ook aan het eind van cyclus 22 in 1996 was er een Elfstedentocht.
En de winters van 2008, 2009 en 2010 aan het eind van cyclus 23 waren kouder dan normaal.

Het kan zijn dat de kans op een koude winter in Europa hoger is als het magneetveld van de zon zwakker is en er meer kosmische straling uit de ruimte doordringt in de aardatmosfeer.
Op het plaatje hieronder staan metingen van de kosmische straling in het Finse Oulu weergegeven. De grafiek loopt van 1966 tot 2016.
De koude winters van 1979, 1985, 1986, 1997 en 2010 heb ik met een rood sterretje weergegeven.

Schermafbeelding 2016-08-08 om 21

Ik vind het opvallend dat koude winters vooral optreden in periodes dat de kosmische straling flink hoger is dan het gemiddelde. De afgelopen jaren 2014 en 2015 hadden we zeer zachte winters in Europa en dat was bij een gemiddelde hoeveelheid kosmische straling.

Met de afname van het aantal zonnevlekken en het zwakker worden van het magneetveld van de zon, zal de hoeveelheid kosmische straling weer groter worden. Komende winter zal nog wel een milde winter zijn. Maar de kans op een koude winter neemt m.i. weer toe in 2018, 2019 en 2020.

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.

800px-Sunspot_Numbers

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.

croulu5yrs

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.

croulu10yrs

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).

predictions3_strip

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.

sunspotnumberaug2013

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.

Ap

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.

Klimaatverandering op de Zon

Tijdens de Kleine IJstijd, de periode van ongeveer 1550 tot 1800, was de temperatuur op Aarde wat lager. De winters waren strenger en de zomers koeler.
In die periode waren er weinig vlekken te zien op het oppervlak van de Zon. Daarom denken klimatologen dat de zonne-activiteit, het aantal zonnevlekken, ook van invloed is op het klimaat op Aarde. Hoe het precies werkt weet men niet, maar minder zonnevlekken zou wel eens tot afkoeling op Aarde kunnen leiden.

Het aantal zonnevlekken varieert volgens een cyclus van 11 jaar. De vorige zonnecyclus, nummer 23, liep van 1996 tot 2007. Het maximale aantal zonnevlekken, ca. 120 werd in het jaar 2000 opgetekend.
De huidige cyclus loopt van 2008 tot 2019 en het maximale aantal zonnevlekken zal worden bereikt in de eerste helft van 2013.

Maar het aantal zonnevlekken is ongeveer gehalveerd in vergelijking met de vorige zonnecyclus.

Onafahankelijk van de klimaatverandering op Aarde, is er ook op de Zon iets aan het veranderen. In de afgelopen 50 jaar was de activiteit aan de hoge kant, in vergelijking met de Kleine IJstijd en met de huidige zonnecyclus. Aan die actieve periode is in 2008 een einde gekomen. De Zon is in slaap aan het sukkelen.

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.

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