Svensmark underbygger sin kontroversielle klimateori

Vi har alle prøvet det. At sidde badet i sol og så mærke varmen forsvinde, når en sky glider hen foran den glødende solskive. Skyer er kort sagt effektive til at køle atmosfæren ned, men paradoksalt nok er Jordens skydække en af de faktorer, som man i dag har mindst styr på i kampen om at forstå klimaet.

Èn af de fysikere, der har gjort et ihærdigt forsøg på at blive klogere på skydækkets rolle for det globale klima, er professor Henrik Svensmark fra DTU Space.

\ Læs mere

Svensmark fremlægger nye argumenter for sin kontroversielle klimateori

En forudsætning for, at der kan opstå skyer er, at der skal være bittesmå partikler i luften, såkaldte aerosoler, og i 1996 fremsatte Henrik Svensmark og hans kollega Eigil Friis-Christensen den hypotese, at dannelsen af aerosolerne i Jordens atmosfære hjælpes på vej af kosmisk stråling, der strømmer ind i solsystemet fra verdensrummet.

Hvor meget kosmisk stråling, der får lov til at ramme Jordens atmosfære, bestemmes af solaktiviteten, som både varierer over en periode på 11 år og på længere sigt. Udsving i solaktiviteten vil altså smitte af på Jordens klima.

Denne hypotese har forskerne siden bekræftet gennem eksperimenter i et laboratorium.

\ Læs mere

Svensmark fremlægger nye argumenter for sin kontroversielle klimateori

\ Læs mere

Kosmisk stråling sætter gang i skydannelse

Eksperimenterne såvel som hypotesen har været meget omdiskuteret, men nu har Henrik Svensmark sammen med Torsten Bondo og Jakob Svensmark analyseret et væld af målinger fra tre forskellige satellitter, der peger på, at mekanismen rent faktisk spiller en afgørende rolle for skydannelsen i atmosfæren. Resultaterne af deres studier er netop offentliggjort i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Geophysical Research Letters.

»Vi har opnået en meget markant underbyggelse af vores idé. Vi har brugt fire forskellige datasæt, og vi opnår de samme konklusioner for dem alle, så det er et omfattende stykke arbejde, vi har lavet,« siger han og fortsætter:

»Resultaterne er meget klare og viser at det er en mekanisme, der har stor betydning for skydannelsen. En ændring i solaktiviteten vil have betydning for skydannelsen og dermed også for klimaet.«

Startede i det små

I jagten på proces, der kunne redegøre for, hvordan de kosmiske stråler dannede aerosolerne, gennemførte fysikere fra DTU Space i 2002 eksperimentet SKY i et laboratorium i universitetets kælder. Forsøgene åbnede deres øjne for en ukendt fysisk mekanisme, som de præsenterede i en videnskabelig artikel i 2006.

I eksperimentet har instrumenter målt resultatet af de kemiske reaktioner, som udløses i atmosfæren af de kosmiske stråler. Studiet viser, at de ioner, som den kosmiske stråling frigør i atmosfæren, fremmer produktionen af aerosoler, hvorpå vanddamp kan kondensere til skydråber. På den måde påviste forskerne en mekanisme, hvorigennem den kosmiske stråling kan påvirke dannelsen af skyer og dermed også Jordens klima.

Men det var ikke nok til at overbevise kritikerne af hypotesen. Modargumentet lød, at der er stor forskel på forholdene i et laboratorium, og så på de komplicerede klimaprocesser, der finder sted på de meget store skalaer i atmosfæren. Går man ud i virkeligheden, ville den fundne mekanisme drukne i alle de andre processer, der finder sted her, lød kritikken.

Eksplosioner på Solen

For at dokumentere, at den selvsamme mekanisme har betydning på storskala, har Henrik Svensmark og hans team nu studeret nogle voldsomme begivenheder på Solen, hvor store mængder plasma slynges ud i Solens atmosfære – de såkaldte Coronal Mass Ejection (CME). Disse udbrud har umiddelbart ikke noget med Solens 11 år lange cyklus og klimaforandringer at gøre. Men de kan betragtes som naturlige eksperimenter, der gør det muligt at kaste lys over den effekt, som den kosmiske stråling har på skydannelsen.

I 1937 viste den amerikanske fysiker Scott E. Forbush nemlig, at kraftige CME’ere bliver efterfulgt af et dyk i mængden af kosmisk stråling der rammer Jorden. Eksplosionerne skærmer for den kosmiske stråling over en periode på et par uger, så man får en kortvarig men kraftig nedgang af kosmisk stråling i Jordens atmosfære. Disse fænomener kaldes kort for ‘Forbush-dyk’.

Det spørgsmål, som Henrik Svensmark og hans kolleger har undersøgt er, om dykkene reducerer antallet af aerosoler i den lavere del af atmosfæren, så der dannes færre skyer.

Hvis Svensmarks teori om sammenhængen mellem kosmisk stråling og skydannelsen holder vand, skulle der være en sammenhæng mellem styrken af Forbush-dykkene og en nedgang i aerosolproduktionen, og det er netop, hvad teamet mener at have fundet.

Henrik Svensmark og hans team har undersøgt, hvornår der har været udbrud på Solen igennem de sidste 20 år. Dette er målt ved hjælp af instrumenter, der registrerer udsving i den kosmiske stråling. For at dække sig ind med data for skyerne, har teamet brugt tre forskellige slags satellitmålinger (ISCCP, MODIS, SSM/I), der på hver sin måde beskriver skydækket for enten hele kloden eller for verdenshavene. Derudover har de brugt data fra jordbaserede måleinstrumenter (AERONET), der måler koncentrationen af de aerosoler, som skyer bygger sig op omkring.

For samtlige af de tre datasæt, der beskriver skyerne, finder teamet en markant reaktion på Forbush-dykkene ved, at der – med seks-syv dages forsinkelse – dannes færre skyer.

Umiddelbart er der ikke noget mærkeligt ved den forsinkelse, påpeger Henrik Svensmark. Tidligere eksperimenter har nemlig vist, at aerosolerne ikke bygges op over én nat. Der går en uges tid før aerosolerne har vokset sig store nok til at virke som skykondensationskerner.

»Man kan sammenligne det med at se bare pletter på marken, hvor bondemanden har glemt at så nogle frø. Tre uafhængige satellitmålinger fortæller alle den samme historie om skyer, der pludselig forsvinder, og det sker ca. en uge efter at mængden af kosmisk stråling har nået sit minimum,« siger Henrik Svensmark.

Skyerne taber vand

De fem kraftigste Forbush-dyk i perioden 1987-2007 viser et gennemsnitligt fald i det globale skydækkes vandindhold på syv procent. Det svarer til tre milliarder ton flydende vand, som i løbet af nogle få dage forsvinder fra atomsfæren.

Vi har opnået en meget markant underbyggelse af vores idé

Professor Henrik Svensmark

Det flydende vand, der normalt bindes i aerosoler, optræder i form af vanddamp, som i modsætning til aerosolerne ikke skærmer for sollyset, og dermed har sollyset fri passage ned til havoverfladen, der varmes op.

»Effekten på Jordens skydække er stort. En nedgang i mængden af lavtliggende skyer på fire-fem procent lyder måske ikke af så meget, men det øger mængden af sollys, der når havene med omkring to watt per kvadratmeter, og det svarer til hele den globale opvarmning, der er fundet sted i det 20. Århundrede,« siger Henrik Svensmark.

Samme effekt for solcyklusserne

Selv om Forbush-dykkene er for kortvarige til at have en vedvarende indvirkning på klimaet, så demonstrerer den ifølge teamet effekten af de mekanismer, der også virker på lang sigt i forbindelse med ændringer i Solens aktivitet.

Og faktisk er variationerne i den kosmiske stråling under en solcyklus ifølge deres beregninger sammenlignelige med de udsving, der sker under et typisk Forbush-dyk. Her foregår ændringerne bare over længere tidsskalaer, og de langsomme ændringer forklarer den opvarmning og afkøling af verdenshavene, man ser under en solcyklus.

På baggrund af de nye resultater konkluderer Henrik Svensmark, at Solen via den kosmiske stråling har fundamental betydning for de processer, der danner skyer. På den måde spiller Solen gennem de kosmiske stråler en stor rolle for skydannelsen og dermed også for klimaet på Jorden.

»Hvis Solens aktivitet ændres, og dermed også den kosmiske stråling, så påvirkes klimaet på Jorden. Målingernes underbyggelse af denne sammenhæng er meget stærk,« siger han og slutter:

»Eftersom ingen klimamodeller medtager effekten af kosmisk stråling i deres simuleringer af de sidste 100 års klima, ved vi, at der mangler en væsentlig mekanisme. Medtages skymekanismen, følger det logisk at betydningen af CO2 gennem de sidste 100 år må være mindre, end hvad modellerne har estimeret.«