אם האנרגיה מהשמש משתנה בכ -0.1 אחוזים בלבד במהלך מחזור השמש בן 11 השנים, האם יכול להיות ששינוי כה קטן יכול לגרום לשינויים גדולים בדפוסי מזג האוויר על פני כדור הארץ? כן, אומרים חוקרים מהמרכז הלאומי למחקר אטמוספרי (NCAR) שהשתמשו במחקר יותר ממאה שנים של תצפיות מזג אוויר ושלושה דגמי מחשב חזקים. הם מצאו קשרים עדינים בין מחזור השמש, הסטרטוספרה והאוקיאנוס השקט הטרופי הפועלים בסינכרון ליצירת דפוסי מזג אוויר תקופתיים המשפיעים על חלק ניכר מהעולם. מדענים אומרים שזה יעזור לחזות את עוצמתן של תופעות אקלים מסוימות, כמו המונסון ההודי וגשמים טרופיים של האוקיאנוס השקט, שנים לפני כן.
"השמש, הסטרטוספירה והאוקיינוסים קשורים בדרכים שיכולות להשפיע על אירועים כמו גשמים חורפיים בצפון אמריקה," אומר מדען NCAR, ג'רלד מיהל, הסופר הראשי. "הבנת תפקיד מחזור השמש יכולה לספק תובנה נוספת כאשר מדענים פועלים לחיזוי דפוסי מזג אוויר אזוריים למשך העשורים הבאים."
המחקר החדש בדק את הקשר בין ההשפעה של השמש על שני אזורים שאינם קשורים לכאורה. כימיקלים בסטרטוספרה וטמפרטורות פני הים באוקיאנוס השקט מגיבים במהלך מקסימום שמש באופן המגביר את השפעתה של השמש על כמה היבטים של תנועת אוויר. זה יכול להעצים רוחות וגשמים, לשנות את טמפרטורות פני הים וכיסוי הענן על אזורים טרופיים וסובטרופיים מסוימים, ובסופו של דבר להשפיע על מזג האוויר הגלובלי.
הצוות אישר לראשונה תיאוריה קודמת, לפיה העלייה הקלה באנרגיית השמש במהלך ייצור השיא של כתמי השמש נקלטת באוזון סטרטוספרי. האנרגיה מחממת את האוויר בסטרטוספרה מעל הטרופיים, שם אור השמש הוא החזק ביותר, ובמקביל ממריץ את ייצור האוזון הנוסף שם הסופג אנרגיה סולארית עוד יותר. מכיוון שהסטרטוספירה מתחממת בצורה לא אחידה, כאשר ההתחממות הבולטת ביותר מתרחשת בקווי רוחב נמוכים יותר, רוחות סטרטוספרות משתנות, ובאמצעות שרשרת של תהליכים קשורים זה לזה, מחזקות את המשקעים הטרופיים.
יחד עם זאת, אור השמש המוגבר במקסימום השמש גורם להתחממות קלה של מי האוקיאנוס על פני האוקיאנוס השקט הסובטרופי, שם בדרך כלל עננים חוסמי שמש הם נדירים. כמות קטנה של חום נוסף מביאה לאידוי רב יותר ומייצר אדי מים נוספים. בתורו, הלחות מועברת על ידי רוחות סחר לאזורים הגשומים בדרך כלל במערב האוקיאנוס השקט הטרופי, ומדלקים גשמים כבדים יותר ומחזקים את השפעותיו של המנגנון הסטרטוספרי.
ההשפעה מלמעלה למטה של הסטרטוספרה והשפעת מלמטה למעלה של האוקיאנוס פועלים יחד להעצמת לולאה זו ולחיזוק רוחות הסחר. ככל שיותר שמש פוגעת באזורים יבשים יותר, שינויים אלה מחזקים זה את זה, מה שמוביל פחות לעננים בסובטרופיקה, ומאפשרים עוד יותר אור שמש להגיע אל פני השטח, ומייצרים לולאת משוב חיובית המגדילה עוד יותר את תגובת האקלים.
התגובות הסטרטוספיריות והאוקיאניות במהלך מקסימום השמש שומרות על קו האוקיאנוס השקט המזרחי אפילו קריר ויבש מהרגיל, ומייצרות תנאים הדומים לאירוע של לה נינה. עם זאת, הקירור של כ- 1-2 מעלות פרנהייט ממוקד יותר מזרחה מאשר בלה נינה טיפוסית, הוא רק כמחציתו חזק וקשור לדפוסי רוח שונים בסטרטוספרה.
התגובה של כדור הארץ למחזור השמש נמשכת שנה-שנתיים לאחר שיא פעילות כתם השמש. התבנית דמוית לה נינה המופעלת על ידי המקסימום השמש נוטה להתפתח לתבנית הדומה לאל נינו כזרמים נעים באטיות מחליפים את המים הקרים מעל האוקיאנוס השקט הטרופי במים חמים יותר. תגובת האוקיאנוס חזקה רק כמחצית כמו אצל אל נינו והחום הפגום אינו עקבי כמו הדפוס הדומה לה נינה המתרחש במהלך פסגות במחזור השמש.
מקסימום סולארי עשוי להעצים את אירוע La Nina האמיתי או להרטיב את אירוע El Nino אמיתי. לה נינה בין השנים 1988-89 התרחשה בסמוך לשיא מקסימום השמש. כי לה נינה התחזקה בצורה יוצאת דופן והייתה קשורה לשינויים משמעותיים בדפוסי מזג האוויר, כמו חורף קל ויבש במיוחד בדרום מערב ארצות הברית.
המונסון ההודי, טמפרטורות פני השטח של הים הפסיפי ודפוסי אקלים אזוריים אחרים מונעים ברובם על ידי אוויר עולה ושוקע באזורים הטרופיים והתת-מטרופיים של כדור הארץ. לכן המחקר החדש יכול לעזור למדענים להשתמש בתחזיות מחזור השמש כדי להעריך כיצד התפוצה הזו, ודפוסי האקלים האזוריים הקשורים בה, עשויים להשתנות בעשור או שניים הבאים.
הצוות השתמש בשלושה דגמי מחשב שונים כדי לבדוק את כל המשתנים וכל אחד מהם הגיע לאותה תוצאה, שאפילו משתנה קטן באנרגיית השמש יכול להשפיע עמוקות על כדור הארץ.
"בעזרת כוח מחשוב מוגבר ומודלים משופרים, כמו גם תגליות תצפיתיות, אנו חושפים יותר כיצד המנגנונים משתלבים כדי לחבר את השונות השמשית למזג האוויר והאקלים שלנו", אומר Meehl.
המחקר של הצוות פורסם בכתב העת מדע.
