Een Coronale Massa Emissie op de zon

Op de weblog van Hans Labohm verscheen deze week een gastbijdrage van Kees de Jager, de bekende zonnefysicus, die al 89 is maar nog zeer actief en die nog geregeld artikelen publiceert over de invloed van de zon op het klimaat in de wetenschappelijke literatuur. De Jager gaf toestemming zijn artikel ook hier te plaatsen.

De Jager woont sinds 2003 weer op Texel (hij is er geboren) en kreeg een werkkamer aangeboden op het NIOZ. Ik sprak hem enige jaren geleden al eens voor een NWT-verhaal over de rol van de zon. Dat gesprek ging over veel meer dan de zon. De Jager heeft een zeer boeiend leven achter de rug, woonde in zijn jeugd in Indonesië, zat in de Tweede Wereldoorlog als student ondergedoken op de Utrechtse sterrenwacht, de sterrenwacht waar hij later directeur zou worden. Was hoogleraar in Utrecht. Was oprichter en jarenlang voorzitter van Stichting Skepsis.

Groter of kleiner?
De Jager werkte een paar jaar geleden mee aan een WAB-rapport over de relatie zon-klimaat, dat gemaakt werd voor de toenmalige staatssecretaris van Milieu, Van Geel. Ik kan me de presentatie van het rapport nog levendig herinneren. Mede-auteur Rob van Dorland gaf een lezing met als strekking ‘de rol van de zon is kleiner dan we tot nu toe dachten’, geheel in lijn met de conclusie van het vierde IPCC-rapport. De Jager rondde af met op te merken ‘de rol van de zon kon wel eens veel groter zijn dan we tot nu toe denken’. Van Geel die in de zaal zat, en die alle fysica toch al boven de pet ging moet er het zijne van gedacht hebben. Klaas van Egmond, destijds directeur Milieu en Natuur Planbureau en dagvoorzitter, concludeerde toen: van CO2 weten we hoe het werkt, van de zon nog niet, dus geven we CO2 het voordeel van de twijfel.

Onlangs publiceerde De Jager weer twee artikelen met zijn Argentijnse collega Silvia Duhau. Bij een van de twee artikelen was ook Bas van Geel betrokken. In het eerste stuk voorspellen De Jager en Duhau dat er een Grand Minimum komt, een langere periode van geringe zonne-activiteit. In het tweede stuk (dat in druk is) proberen ze klimaatverandering van de afgelopen vier eeuwen te correleren aan de zon. Meer uitleg daarover volgt hieronder.

NRC besteedde op zaterdag 26 juni (De zon is zeldzaam stil) ook uitgebreid aandacht aan de artikelen. Dat interview eindigt met de volgende intrigerende opmerking van De Jager:

En als wetenschapper denkt De Jager nog iets: Dat de mens sinds 1970 het klimaat toch wel een beetje bedorven heeft.

Ik vond dit juist niet een erg wetenschappelijke opmerking. Ik vroeg De Jager wat hij precies bedoelde en hij antwoordde per e-mail:

Daarmee bedoel ik dat wij mensen toch voor een beetje opwarming hebben gezorgd (maar met niet meer dan 0,3 graad). Met ‘een beetje’ bedoel ik dat dit getal niet lijkt op de grote opwarmingswaarden die je soms tegenkomt in de alarmistische literatuur.

Ik vraag me af hoeveel NRC-lezers dat eruit opgemaakt hebben. Ik niet in ieder geval. De passage vlak daarvoor luidde namelijk:

Toch: De Jager hoort dus niet bij de klimaatsceptici die elke invloed van de mens op het klimaat ontkennen. ‘Dat heeft me hogelijk verbaasd toen ik met dit vak begon: dat mensen je onmiddellijk in een hokje willen stoppen.’
De Jager: ‘Natuurlijk ben ik sceptisch. Een wetenschapper moet altijd in twijfel trekken wat anderen zeggen, en wat hijzelf heeft gezegd. Maar dat maakt me niet vanzelf tot een klimaatscepticus. Ik ben wetenschapper.’

Tegen deze achtergrond kwam de opmerking ‘beetje bedorven’ op mij juist vrij alarmistisch over. Bedorven in de zin van we hebben het klimaat behoorlijk verpest. Zo zie je maar weer, in het klimaatdebat zijn zelfs directe citaten van wetenschappers niet altijd wat ze lijken.

Hoe dan ook, na deze wat lange introductie volgt hier dan het interessante stuk van Kees de Jager. Waarbij aangetekend dat de koop door mij bedacht is.

Zon verklaart groot deel van de opwarming

De zon is een uiterst stabiele lichtbron: de totale stralingsstroom neemt gedurende al enkele miljarden jaren geleidelijk toe, maar met niet meer dan 0,15% per miljoen jaar, onmeetbaar gering. Maar daarop gesuperponeerd zijn er talloze uitingen van kortdurende activiteit, zoals de zonnevlekken, verhoogde straling (hoofdzakelijk ultraviolet; de ‘Total Solar Irradiance’ – TSI), de sterk variabele zonnewind, de explosieve zonnevlammen, de eveneens explosieve magnetisme meedragende gaswolken die Coronale Massa Emissies (CME) worden genoemd. Om een indruk van de energieën te geven: een zonnevlam zowel als een CME hebben beide een totale energie van de orde van een tot tien miljard Hirosjima atoombommen. Tijdens de laatste helft van de vorige eeuw waren er per dag gemiddeld ca. 3 tot 8 zonnevlammen en even zovele CME’s.

Polaire magneetvelden
Al deze kortdurende verschijnselen vinden hun oorsprong in twee gebieden van verhoogde magnetische veldsterkte op de zon. Het meest opvallend zijn de equatoriale magnetische gebieden, die gekenmerkt worden door de zonnevlekken. Dit zijn op zichzelf inactieve structuren, maar ze vallen op. Bovendien zijn ze de kernen van de equatoriale Activiteitsgebieden, waar, onder meer, de verhoogde straling, de zonnevlammen en de CME’s hun oorsprong vinden. Wat de meeste onderzoekers van de zon-klimaat relaties echter niet in acht namen is dat er ook een polair magnetisch veld is, in totale sterkte (totale magnetische flux) geheel vergelijkbaar met het equatoriale veld. Samen zijn deze twee velden verantwoordelijk voor het gehele complex van kortdurende veranderingen, dat zonsactiviteit wordt genoemd. De twee velden wisselen in sterkte in een 11 jaarlijkse cyclus. Als het equatoriale veld maximaal is, is het polaire minimaal en omgekeerd. Betrouwbare gegevens over het equatoriale veld zijn beschikbaar vanaf 1610; over het polaire vanaf 1844.

We hebben, als eersten, de samenhang tussen de aardse grondtemperatuur en de totale variatie (dus: beide magnetische componenten) van de zonsactiviteit onderzocht. We deden dat voor de periode 1610 resp. 1844 tot 1970 (dat laatste jaartal is opzettelijk zo gekozen, het is vóór de periode van significante globale opwarming, boven de sinds de 17e eeuw optredende gestage opwarming). We middelden overal de kortperiodieke (11-jaarlijkse) veranderingen uit en concentreerden ons zo op de variatie op wat langere termijn.

Waarom hebben andere onderzoekers dit niet gedaan? Vermoedelijk omdat men, onder de indruk van de zichtbare zonnevlekken tot de oppervlakkige gedachte kwam dat dit het enige veranderlijke zou zijn in de zonsactiviteit.

Versterking door waterdamp
We bestudeerden de zeven meest recente temperatuur datareeksen van verschillende bronnen en instituten, waarbij we ons beperkten tot publicaties uit de gereferee-de internationale tijdschriften. We vonden voor de periode 1610 – 1970 een gemiddelde temperatuurtoename van 0,087 graad per eeuw. Ook de twee aspecten van zonsactiviteit, de equatoriale en polaire magnetische fluxen, namen toe gedurende deze periode. Dat alleen al suggereert een samenhang. Van die temperatuurtoename van 0,087 graad per eeuw komt 0,077 graad per eeuw op rekening van het equatoriale magneetveld. Dit kan geheel verklaard worden: de helft van die toename komt door de gelijktijdige toename van de ultraviolette straling in het equatoriale magneetveld die op zichzelf al leidt tot een toename van de aardse grondtemperatuur, maar de andere helft van de aardse opwarming wordt veroorzaakt door ‘positieve terugkoppeling’ door toenemende verdamping van zeewater. Waterdamp is een zeer sterk broeikasgas. Als het warmer wordt verdampt meer water; er komt dus meer waterdamp in de atmosfeer en door het zo versterkte broeikaseffect stijgt de temperatuur verder, en dat geeft nog meer verdamping, nog meer opwarming, enz. In totaal verdubbelt dit het effect. Er zijn vele terugkoppelingsmechanismen, sommige negatief, andere positief. Waterdamp heeft een sterke positieve terugkoppeling, die ruwweg tot een verdubbeling van de initiële temperatuurverhoging leidt. Deze terugkoppeling wordt door veel onderzoekers veronachtzaamd en dat verklaart waarom de invloed van de zon op het klimaat doorgaans insignificant wordt genoemd.

Een fractie van – 0,040 graad per eeuw komt op rekening van het polaire veld. Als dat veld minimaal is, is de opwarming het sterkst. Daarvoor is nog geen verklaring gevonden, maar we denken aan de invloed van de zeer versterkte zonnewind die optreedt tijdens het minimum van het polaire veld (nog te onderzoeken!).

Een toename van 0,051 graad per eeuw heeft atmosferische oorsprong. Een eenduidige verklaring hiervoor is niet bekend, maar diverse mogelijke componenten worden genoemd.

We tellen daarna alle componenten op en vergelijken het resultaat met de gemiddelde temperatuur van de laatste 200 jaren. De bijgevoegde afbeelding toont de residuen over de periode 1800 – 2000. Er blijken flinke fluctuaties voor te komen, De meeste daarvan zijn van de orde van 0,1 graad maar er is een opvallend negatief residu van 0,2 graad omstreeks 1960 en een maximum van 0,3 graad rond 2000. Dat laatste is de huidige opwarming.

Uit onderzoek van het zongekoppelde temperatuurverloop gedurende het Holoceen blijkt de sterke invloed van de (hierboven beschreven) positieve terugkoppeling door waterdamp. Dat effect werd, onterecht, in vele onderzoeken niet in rekening gebracht. Opnieuw: dit verklaart waarom de invloed van de zon op klimaatveranderingen door velen insignificant werd genoemd.

Een heel recent voorbeeld: tussen de jaren ca. 1000 tot ca. 1300 was de zonsactiviteit sterker dan normaal. Recent onderzoek aan Siberische boorkernen (Dergachev en Raspopov, Reconstruction of the Earth’s surface temperature based on data of deep boreholes, global warming in the last millennium, and long-term solar cyclicity; in Geomagnetism and Aeronomy  50, 383 – 402, 2010) heeft (opnieuw) bevestigd dat gedurende dit zo geheten Middeleeuwse Maximum ook de aardse temperatuur hoger was dan normaal. Ze was zelfs vergelijkbaar met de huidige opwarming. In ons artikel worden meer van zulke door terugkoppeling versterkte opwarmingsperioden gedurende het Holoceen beschreven.

Kees de Jager

Print Friendly, PDF & Email