De invloed van de zon
Het is niet zo vreemd dat in het klimaatonderzoek steeds meer aandacht uitgaat naar de invloed van de zon op het klimaat. De zon is de enige energiebron en direct of indirect verantwoordelijk voor het daglicht en voor het overgrote deel van de warmte in de aardatmosfeer. Er zijn de afgelopen jaren honderden wetenschappelijke publicaties verschenen, die een significante invloed van de zon op het klimaat aangeven. De meeste aandacht gaat daarbij uit naar de activiteit van de zon, in de vorm van de zonnevlekken.
Zonnevlekken
Zonnevlekken zijn relatief donkere vlekken op het oppervlak van de zon. Het oppervlak van de zon vertoont periodiek donkere vlekken. De zonnevlekken hangen samen met relatief koelere plekken op de zon. Deze relatieve afkoeling wordt veroorzaakt door sterke magneetvelden die de stroming van plasma bemoeilijken. Daardoor wordt de warmteaanvoer vanuit het binnenste van de zon tijdelijk verminderd. Na verloop van tijd verdwijnen de zonnevlekken weer. Het aantal zonnevlekken is een maat voor de activiteit van de zon: hoe meer er te zien zijn, hoe actiever en krachtiger de zon. Gemiddeld om de elf jaar, in een "actieve" periode, wisselen de magnetische polen van de zon van plaats. De poolverschuiving vindt altijd plaats op het zonnemaximum, de periode van de grootste zonne-activiteit in de elfjarige zonnecyclus van de zon. [Wikipedia]. Vanaf het midden van de 18e eeuw is het aantal zonnevlekken op basis van telescopische waarnemingen geregistreerd. Van voor die tijd moeten we het doen met 'proxies', dat wil zeggen reconstructies op basis van beryllium-- en koolstofisotopen.
Naast de 11-jarige cyclus varieert de zonneactiviteit (en het aantal zonnevlekken) ook over langere tijdsperioden. In het onderzoek van Noorse hoogleraren Harald Yndestad en Jan-Erik Solheim is beschreven hoe die perioden gerelateerd zijn aan de banen van de verschillende planeten om de zon, met name Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Dit zorgt voor zogenaamde grand maxima en minima op tijdschalen van eeuwen en millennia.
Relatie zonneactiviteit - temperatuur
De veranderdingen in het aantal zonnevlekken laten zien dat de zon niet een constante energiebron is, maar dat er natuurlijke variaties zijn. Het aantal zonnevlekken blijkt (naast andere factoren) een indicatie van de hoeveelheid zonnestraling op aarde, de zogenaamde Total Solar Irradiance (TSI).
Er zijn steeds meer indicaties dat de verschillende cycli in zonneactiviteit een belangrijke invloed hebben op het aardse klimaat. Yndestad en Solheim hebben aangetoond dat minima en maxima van de zonneactiviteit in de afgelopen eeuwen gekoppeld kunnen worden aan bekende koude en warme perioden. Minimale zonneactiviteit (met weinig of geen zonnevlekken) houden verband met lage temperaturen, terwijl langer dan gemiddelde zonnecyclussen (met veel zonnevlekken) verband houden met hogere temperaturen. Zo leken in de 17e eeuw de zonnecyclussen gestopt te zijn gedurende een aantal decennia. Er zijn zeer weinig zonnevlekken geobserveerd gedurende deze periode. Gedurende deze tijd, die bekend is als het Maunderminimum of Kleine ijstijd, waren er in Europa zeer lage temperaturen. De relatief warme periode in de Middeleeuwen van 1000 tot 1350 kan juist gekoppeld worden aan een hoge zonneactiviteit.
Ook voor de recente klimaatveranderingen blijkt de zon een veel grotere rol te spelen dan waar het IPCC van uitgaat. Tot 1979 was de kracht van de zon, de Total Solar Irradiance alleen bekend door indirecte metingen (o.a. aantal zonnevlekken, lengte van de zonnecyclus, ijskernmetingen). Er zijn in de wetenschap verschillende reconstructies gemaakt van de TSI zoals hieronder is weergegeven.
Het IPCC veronderstelt maar weinig invloed van de zon op varianties in het klimaat, doordat ze uitgaat van onderzoeken die een kleine variatie in de TSI laten zien. In de figuur zijn dit de rechter grafieken. Zij stellen dat de ‘radiative forcing’ van de zon vanaf 1750 vrij constant is geweest. Op basis hiervan concluderen zij dat de opwarming van de laatste decennia dus wel moet komen van de toename van de broeikasgassen in de atmosfeer, in het bijzonder CO₂.
De onderzoekers Scafetta en Willson hebben echter in 2014 aan de hand van satellietgegevens aangetoond dat de linker grafieken, met name die van Hoyt en Schatten uit 1993 veel waarschijnlijker zijn, en dat de invloed van de zon dus groter is dan tot nu toe is aangenomen.
Het is zelfs zo dat de variabiliteit van de zon het temperatuurverloop van de aarde vanaf het begin van de metingen verrassend goed kan verklaren. De onderzoekers Soon, Connolly en Connolly hebben dat laten zien in hun belangwekkende onderzoek uit 2015. In tegenstelling tot het IPCC gaan zij uit van de meetgegevens van landelijk gelegen meetstations. De keuze voor landelijk gelegen meetstations is belangrijk om geen verstorende invloed te hebben van het urban heat island-effect (hitte-eilandeffect). Omdat er op het zuidelijk halfrond in de afgelopen periode te weinig landelijk gelegen meetstations waren, beperken zij zich tot het noordelijk halfrond.
Hieronder zijn twee grafieken gegeven. De eerste grafiek (a) toont de temperatuurreconstructie op het noordelijk halfrond (in blauw) vergeleken met de atmosferische CO₂-concentratie (in rood). Deze samenhang is erg slecht. De tweede grafiek (c) toont hetzelfde temperatuurverloop vergeleken met de TSI. Het is duidelijk te zien dat deze samenhang veel beter is. Op basis van deze gegevens komen de onderzoekers tot de conclusie dat de invloed van CO₂ klein is, veel kleiner dan waar het IPCC mee rekent. Zij schatten in dat de klimaatgevoeligheid maximaal 0,44°C is.
Dit alles betekent dat als de TSI-reconstructie van Hoyt & Schatten juist is, het temperatuurverloop zoals gemeten op het platteland op het noordelijk halfrond voornamelijk wordt veroorzaakt door veranderingen in zonneactiviteit en dus niet door de CO₂-concentratie.
In een recente uitgebreide publicatie in Research in Astronomy and Astrophysics (RAA) komen 23 experts vanuit 14 verschillende landen tot de conclusie dat het IPCC ten onrechte belangrijke gegevens over de natuurlijke variaties van de zonnestraling buiten beschouwing laat. Zij bevestigen de conclusie dat de meeste, zo niet alle, temperatuurveranderingen op de lange termijn het gevolg zijn van natuurlijke factoren.
Nicola Scafetta, Professor of Oceanography and Atmospheric Physics op de Universiteit van Napels vat het als volgt samen: “The possible contribution of the sun to the 20th-century global warming greatly depends on the specific solar and climatic records that are adopted for the analysis. The issue is crucial because the current claim of the IPCC that the sun has had a negligible effect on the post-industrial climate warming is only based on global circulation model predictions that are compared against climatic records, which are likely affected by non-climatic warming biases (such as those related to the urbanization), and that are produced using .. solar irradiance records that present the smallest secular variability (while ignoring the solar studies pointing to a much larger solar variability that show also a different modulation that better correlates with the climatic ones). The consequence of such an approach is that the natural component of climate change is minimized, while the anthropogenic one is maximized.” 