Солнечная радиация может сократиться к середине века

Солнце может излучать меньше радиации к середине века, давая планете Земля шанс снизить темп увеличения температуры, но не сможет остановить тенденцию изменения климата, вызванного человеком.

Похолодание будет результатом того, что ученые называют великим минимумом — периодическим событием, в течение которого солнечный магнетизм уменьшается, солнечные пятна образуются нечасто, и ультрафиолетовое излучение меньше достигает поверхности планеты. Ученые полагают, что такое событие возникает с нерегулярными интервалами и случайными флуктуациями, связанными с магнитным полем Солнца.

Ученые использовали информацию на основе геологических и исторических данных, чтобы соотнести холодный период в Европе в середине 17-го века к такому событию, названному «Маундеровский минимум». Температуры тогда были достаточно низкими для того, чтобы река Темза покрывалась льдом зимой на регулярной основе и заморозить Балтийское море до такой степени, что шведская армия могла вторгнуться в Данию в 1658 году пешком, пройдя по морскому льду.

Команда ученых, возглавляемая физиком-исследователем Дэном Любином в Институте океанографии Скриппса в Калифорнийском университете в Сан-Диего, впервые дала оценку того, насколько лучше должно быть солнце, когда будет следующий минимум.

Известный 11-летний цикл, в котором ультрафиолетовое излучение Солнца достигает максимума и снижается в результате активности солнечных пятен. Во время грандиозного минимума Дэн Лубин оценивает, что ультрафиолетовое излучение уменьшается еще на семь процентов ниже самой низкой точки этого цикла. Исследование его команды «Ультрафиолетовое излучение уменьшилось под грандиозным минимумом от коротковолнового наблюдения солнечных аналогов IUE», появилось в публикации «Астрофизические журналы» и финансировалось штатом Калифорния.

«Теперь у нас есть ориентир, из которого мы можем улучшить моделирование климатических моделей», — сказал Дэн Любин. «Поэтому мы можем лучше понять, как изменения солнечного УФ-излучения влияют на изменение климата».

Лубин и его коллеги Дэвид Титлер и Карл Мелис из Центра астрофизики и космических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего пришли к оценке интенсивности большого минимума, просмотрев данные почти за 20 лет, собранных международной миссией спутника Ultraviolet Explorer. Они сравнивали излучение звезд, аналогичных Солнцу, и идентифицировали те, которые испытывали подобные минимумы.

Полученная энергия от Солнца приводит в движение последовательность событий на Земле, начиная с истончения стратосферного озонового слоя. Это событие, в свою очередь, изменяет температурную структуру стратосферы, которая затем меняет динамику нижней атмосферы, особенно ветров и погодных условий. Охлаждение не является однородным. В то время как районы Европы охлаждались во время Маундеровского минимума, в других районах, таких как Аляска и южная Гренландия, температура наоборот повысилась.

Дэн Любин и другие ученые предсказывают значительную вероятность грандиозного минимума в ближайшем будущем, поскольку нисходящий паттерн солнечных пятен в недавних солнечных циклах напоминает падение до прошлых минимальных значений температур.

Несмотря на то, как Минимум Маундера, возможно, повлиял на Землю в последний раз, Лубин сказал, что предстоящее событие не остановит нынешнюю тенденцию планетарного потепления, но может несколько замедлить ее. Охлаждающий эффект великого минимума составляет лишь часть эффекта потепления, вызванного увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере.

После того, как сотни тысяч лет уровни СО2 не превышали 300 частей на миллион в воздухе, концентрация парникового газа теперь составляет более 400 частей на миллион, продолжая рост, который начался с промышленной революции. Другие исследователи использовали компьютерные модели для оценки того, какое событие, похожее на Минимум Маундера, если оно может произойти в ближайшие десятилетия, сможет повлияет на нынешний климат Земли, который сейчас быстро прогревается.

В одном из таких исследований были рассмотрены климатические последствия будущего грандиозного солнечного минимума, предполагающего, что полное солнечное излучение уменьшилось на 0,25 процента за 50-летний период с 2020 по 2070 год. Исследование показало, что после снижения солнечной радиации глобально усредненная температура приземного воздуха, опустится до нескольких десятых градуса Цельсия в начале периода.

Тем не менее, к концу симулированного периода к 2070 году температура практически не изменится. Таким образом, основной вывод исследования заключается в том, что «будущий грандиозный солнечный минимум может замедлить, но не остановить глобальное потепление».

Больше информации: Dan Lubin et al. Ultraviolet Flux Decrease Under a Grand Minimum from IUE Short-wavelength Observation of Solar Analogs, The Astrophysical Journal (2017). DOI: 10.3847/2041-8213/aaa124