إذا كانت الطاقة من الشمس تختلف بنسبة 0.1 في المائة فقط خلال الدورة الشمسية لمدة 11 عامًا ، فهل يمكن أن يؤدي مثل هذا الاختلاف الصغير إلى تغييرات كبيرة في أنماط الطقس على الأرض؟ نعم ، يقول باحثون من المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (NCAR) الذين استخدموا أكثر من قرن من ملاحظات الطقس وثلاثة نماذج حاسوبية قوية في دراستهم. لقد وجدوا روابط دقيقة بين الدورة الشمسية ، والستراتوسفير ، والمحيط الهادئ الاستوائي المحيط تعمل بشكل متزامن لتوليد أنماط الطقس الدورية التي تؤثر على جزء كبير من الكرة الأرضية. يقول العلماء أن هذا سيساعد في التنبؤ بكثافة بعض الظواهر المناخية ، مثل الرياح الموسمية الهندية وهطول الأمطار الاستوائية في المحيط الهادئ ، قبل سنوات.
يقول عالِم NCAR ، جيرالد ميهل ، المؤلف الرئيسي: "ترتبط الشمس والطبقات الستراتوسفيرية والمحيطات بطرق يمكن أن تؤثر على أحداث مثل هطول الأمطار الشتوية في أمريكا الشمالية". "إن فهم دور الدورة الشمسية يمكن أن يوفر رؤية إضافية حيث يعمل العلماء من أجل التنبؤ بأنماط الطقس الإقليمية للعقدين القادمين."
نظرت الدراسة الجديدة في العلاقة بين تأثير الشمس على منطقتين يبدو أنهما غير مرتبطين. تستجيب المواد الكيميائية في الستراتوسفير ودرجات حرارة سطح البحر في المحيط الهادئ خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية بطريقة تزيد من تأثير الشمس على بعض جوانب حركة الهواء. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تكثيف الرياح والأمطار ، وتغيير درجات حرارة سطح البحر والغطاء السحابي على بعض المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية ، والتأثير في النهاية على الطقس العالمي.
أكد الفريق أولاً نظرية سابقة مفادها أن الزيادة الطفيفة في الطاقة الشمسية خلال ذروة إنتاج البقع الشمسية يمتصها الأوزون الستراتوسفيري. تعمل الطاقة على تدفئة الهواء في طبقة الستراتوسفير فوق المناطق المدارية ، حيث يكون ضوء الشمس شديدًا ، بينما تحفز أيضًا إنتاج أوزون إضافي يمتص المزيد من الطاقة الشمسية. بما أن الستراتوسفير يسخن بشكل غير متساوٍ ، مع حدوث الاحترار الأكثر وضوحًا عند خطوط العرض المنخفضة ، يتم تغيير الرياح الستراتوسفيرية ، ومن خلال سلسلة من العمليات المترابطة ، ينتهي بها الأمر إلى تعزيز هطول الأمطار الاستوائية.
في الوقت نفسه ، تتسبب زيادة ضوء الشمس عند الحد الأقصى للطاقة الشمسية في حدوث ارتفاع طفيف في درجة حرارة سطح المحيط عبر شبه المحيط الهادئ شبه الاستوائي ، حيث تكون السحب الواقية من الشمس نادرة في العادة. هذه الكمية الصغيرة من الحرارة الإضافية تؤدي إلى مزيد من التبخر ، مما ينتج عنه بخار ماء إضافي. بدورها ، يتم نقل الرطوبة بواسطة الرياح التجارية إلى المناطق الممطرة عادة في غرب المحيط الهادئ الاستوائي ، مما يغذي الأمطار الغزيرة ويعزز آثار آلية الستراتوسفير.
يعمل التأثير من أعلى لأسفل في الستراتوسفير والتأثير من أسفل إلى أعلى على المحيط معًا لتكثيف هذه الحلقة وتعزيز الرياح التجارية. نظرًا لأن المزيد من أشعة الشمس تضرب المناطق الأكثر جفافًا ، تعزز هذه التغييرات بعضها البعض ، مما يؤدي إلى سحب أقل في المناطق شبه الاستوائية ، مما يسمح لمزيد من ضوء الشمس بالوصول إلى السطح ، وإنتاج حلقة تغذية مرتدة إيجابية تزيد من تضخم الاستجابة المناخية.
هذه الاستجابات الستراتوسفيرية والمحيطية خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية تبقي شرق المحيط الهادئ الاستوائي أكثر برودة وجفافًا من المعتاد ، مما ينتج ظروفًا مشابهة لحدث La Nina. ومع ذلك ، فإن تبريد حوالي 1-2 درجة فهرنهايت يتركز في أقصى الشرق منه في منطقة لا نينا النموذجية ، وهو لا يتجاوز نصفه تقريبًا ، ويرتبط بأنماط الرياح المختلفة في الستراتوسفير.
تستمر استجابة الأرض للدورة الشمسية لمدة عام أو عامين بعد ذروة نشاط البقع الشمسية. يميل النمط الذي يشبه النينينا الذي يطلقه الحد الأقصى للطاقة الشمسية إلى التطور إلى نمط مماثل للنينو حيث تستبدل التيارات بطيئة الحركة المياه الباردة فوق شرق المحيط الهادئ الاستوائي بالمياه الدافئة. لا تتجاوز استجابة المحيط حوالي النصف تقريبًا كما هو الحال مع El Nino والدفء المتأخر ليس متسقًا مثل نمط La Nina الذي يحدث أثناء القمم في الدورة الشمسية.
يمكن أن يعزز الحد الأقصى من الطاقة الشمسية حدث La Nina الحقيقي أو يثبط حدث El Nino الحقيقي. حدث ال نينا 1988-1989 بالقرب من ذروة الحد الأقصى للطاقة الشمسية. أصبحت لا نينا قوية بشكل غير عادي وارتبطت بتغيرات كبيرة في أنماط الطقس ، مثل الشتاء المعتدل والجاف بشكل غير معتاد في جنوب غرب الولايات المتحدة.
الرياح الموسمية الهندية ، ودرجات حرارة سطح البحر وهطول الأمطار في المحيط الهادئ ، وأنماط مناخية إقليمية أخرى مدفوعة إلى حد كبير بارتفاع وهبوط الهواء في المناطق المدارية وشبه الاستوائية. لذلك يمكن للدراسة الجديدة أن تساعد العلماء على استخدام تنبؤات الدورة الشمسية لتقدير كيف قد يختلف هذا الدوران وأنماط المناخ الإقليمية المتعلقة به على مدى العقد أو العقدين القادمين.
استخدم الفريق ثلاثة نماذج حاسوبية مختلفة للنظر في جميع المتغيرات وكل منها توصل إلى نفس النتيجة ، وهو أنه حتى المتغير الصغير في طاقة الشمس يمكن أن يكون له تأثيرات عميقة على الأرض.
"بمساعدة القوة الحاسوبية المتزايدة والنماذج المحسنة ، بالإضافة إلى اكتشافات المراقبة ، نكتشف المزيد عن كيفية الجمع بين الآليات لربط التقلب الشمسي بطقسنا ومناخنا" ، يقول ميل.
تم نشر بحث الفريق في المجلة علم.
