Mange ting kan ændre temperaturerne på Jorden: En vulkan går i udbrud og dækker Jorden med en lys tåge, der blokerer for sollyset, og temperaturen falder; drivhusgasser fanger varme i atmosfæren, og temperaturen stiger. Fra 1650 til 1710 faldt temperaturen over store dele af den nordlige halvkugle, da solen gik ind i en stille fase, der nu kaldes Maunder-minimummet. I denne periode opstod der kun meget få solpletter på Solens overflade, og Solens samlede lysstyrke faldt en smule. Europa og Nordamerika, der allerede var midt i en periode, der var koldere end gennemsnittet, og som kaldes den lille istid, gik ind i en dybfryser: alpegletschere bredte sig over dalenes landbrugsjord; havisen sneg sig sydpå fra Arktis; og de berømte kanaler i Nederlandene frøs regelmæssigt til – en begivenhed, der er sjælden i dag.
Indvirkningen af solminimummet er tydelig på dette billede, der viser temperaturforskellen mellem 1680, et år i midten af Maunder-minimummet, og 1780, et år med normal solaktivitet, som beregnet af en generel cirkulationsmodel. Den dybe blå farve over det østlige og centrale Nordamerika og det nordlige Eurasien viser, hvor temperaturfaldet var størst. Næsten alle andre landområder var også koldere i 1680, som det fremgår af de forskellige blå nuancer. De få områder, der synes at have været varmere i 1680, er Alaska og det østlige Stillehav (til venstre), Nordatlanten syd for Grønland (til venstre for midten) og nord for Island (øverst i midten).
Hvis energien fra Solen kun faldt lidt, hvorfor faldt temperaturen så kraftigt på den nordlige halvkugle? Klimaforskeren Drew Shindell og kolleger ved NASA’s Goddard Institute for Space Studies tog fat på dette spørgsmål ved at kombinere temperaturregistreringer fra årringe, iskerner, koraller og de få målinger, der er registreret i de historiske optegnelser, med en avanceret computermodel af Jordens klima. Gruppen beregnede først den mængde energi, der kom fra Solen under Maunder-minimummet, og indtastede oplysningerne i en generel cirkulationsmodel. Modellen er en matematisk repræsentation af den måde, hvorpå forskellige systemer på Jorden – havets overfladetemperaturer, forskellige lag i atmosfæren, energi, der reflekteres og absorberes fra landjorden osv.
Når modellen startede med den faldende solenergi og returnerede temperaturer, der passede til palæoklimaoptegnelserne, vidste Shindell og hans kolleger, at modellen viste, hvordan Maunder Minimum kunne have forårsaget det ekstreme temperaturfald. Modellen viste, at temperaturfaldet var relateret til ozon i stratosfæren, det lag af atmosfæren, der befinder sig mellem 10 og 50 kilometer fra jordens overflade. Ozon dannes, når højenergisk ultraviolet lys fra solen interagerer med ilt. Under Maunder-minimummet udsendte Solen mindre stærkt ultraviolet lys, og der blev derfor dannet mindre ozon. Nedgangen i ozon påvirkede planetariske bølger, de gigantiske vrikke i jetstrømmen, som vi er vant til at se i tv-vejrudsigterne.
Ændringen af de planetariske bølger sparkede den nordatlantiske svingning (NAO) – balancen mellem et permanent lavtrykssystem nær Grønland og et permanent højtrykssystem syd herfor – ind i en negativ fase. Når NAO er negativ, er begge tryksystemer relativt svage. Under disse forhold bevæger vinterstorme, der krydser Atlanterhavet, sig generelt østpå mod Europa, som oplever en mere streng vinter. (Når NAO er positiv, trækker vinterstormene længere mod nord, hvilket gør vinteren i Europa mildere). Modelresultaterne, der er vist ovenfor, viser, at NAO i gennemsnit var mere negativ under Maunder Minimum, og at Europa forblev usædvanligt koldt. Disse resultater stemte overens med palæoklimaoptegnelserne.
Gennem at skabe en model, der kunne gengive de temperaturer, der er registreret i palæoklimaoptegnelserne, nåede Shindell og kolleger frem til en bedre forståelse af, hvordan ændringer i stratosfæren påvirker vejrmønstrene. Med en sådan forståelse er forskerne bedre rustet til at forstå, hvilke faktorer der kan påvirke Jordens klima i fremtiden. Du kan læse mere om, hvordan gamle temperaturoptegnelser bruges til at forbedre klimamodellerne, under Palæoklimatologi: For at forstå fortiden for at forudsige fremtiden, den sidste del af en serie artikler om palæoklimatologi på Earth Observatory.
- Videre læsning:
- Gletsjere, gamle mestre og Galileo: The Puzzle of the Chilly 17th Century, af Drew Shindell ved NASA Goddard Institute for Space Studies.
Kort tilpasset fra Shindell et al., 2001, copyright AAAS 2001. Vilkår og betingelser for brug af materiale med ophavsret til AAAS: Læserne må kun se, gennemse og/eller downloade materialet med henblik på midlertidig kopiering, forudsat at denne brug er til ikke-kommercielle personlige formål. Medmindre andet er fastsat ved lov, må dette materiale ikke yderligere reproduceres, distribueres, transmitteres, ændres, tilpasses, udføres, vises, offentliggøres eller sælges helt eller delvist uden forudgående skriftlig tilladelse fra udgiveren.