Elektrisk utflukt mens Grønland smelter

Den artikkelen som jeg har lest på i ledige stunder denne ferien, er oversiktsartikkelen Rycroft, Nicoll, Aplin & Harrison: ”Recent advances in global electric circuit coupling between the space environment and the troposphere” (Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2012).

Hvorfor det? Vel, delvis fordi min far var ”værsyk” - det var et eller annet med det elektriske feltet som han merket godt når uværet nærmet seg. Og fordi norske forskere nå satser tungt i dette grenselandet mellom jorda og rommet, så har jeg selvsagt et faglig behov for å oppdatere meg. Og så var det dette med sola, kosmisk stråling, skyer og klimadebatten, da …

250 kilovolt over bakken

Jordkloden og det nærliggende rommet utgjør en strømkrets. I bunn ligger jordoverflaten (hvor både bakke og hav leder strøm horisontalt). Cirka 100 km oppe ligger det ledende ionosfære-skallet rundt Jorda. Ionosfæren ligger spenningsmessig på ca +250 kV over bakken. 

Hva er det som lader opp ionosfæren slik? Jo, det er alle tordenværene som til enhver tid er i aksjon et eller annet sted på kloden. Det er mange av dem, rundt tusen er i aksjon samtidig. Det sies å være 44 lynglimt pr sekund globalt. 

Den elektriske kretsen sluttes ved en returstrøm som bokstavelig talt går fra himmelen ned til Jorda i de områdene som har klarvær eller hvite skyer. Ja, det går en strøm ovenfra igjennom lufta og de hvite skyene. 

Mest tordenvær er det på ettermiddagen over de tropiske landmassene. Den elektriske strømmen i klarværsområdene er sterkest rundt kl 19 UTC (gjett hvorfor), hvilket har vært kjent i nærmere 100 år.

 

Den såkalte Carnegie-kurven viser hvordan atmosfærens elektriske aktivitet i områder med klarvær, varierer gjennom døgnet (tid i UTC). (Foto: (geophysics.geoscienceworld.org))
Den såkalte Carnegie-kurven viser hvordan atmosfærens elektriske aktivitet i områder med klarvær, varierer gjennom døgnet (tid i UTC). (Foto: (geophysics.geoscienceworld.org))

 

Hva er det som leder strøm ned fra himmelen i klart vær? Jo, det er ioner i atmosfæren. I høydelaget under ca 2 km dannes disse ionene primært av ioniserende stråling fra radongass. I resten av troposfæren og nedre stratosfære er det primært galaktisk kosmisk stråling som ioniserer luften.

Troposfæren er likefullt en nokså dårlig elektrisk leder. Man mener at ca 95% av den elektriske motstanden for returstrømmen ligger i de nederste 10 km, og 50 % ligger i de de nederste 2 km.

Artikkelen fra Rycroft et al. er full av fakta, hypoteser og state-of-the art resultater om den elektriske atmosfæren. Og ting skjer raskt på dette feltet – tidligere i år publiserte forskere fra Universitet i Bergen helt nye resultater om terrestriske gamma-flash fra lyn-utladninger.   

Men så var det sola og klimaet, da. Alle er enige om at svakere solaktivitet gjør at mer kosmisk stråling finner veien ned i troposfæren. Henrik Svensmark er nok mest kjent for sin hypotese om hvordan dette påvirker skydannelse, men de senere års eksperimenter synes å indikere at hans effekt er nokså liten.

En annen måte som sola og den kosmiske strålingen kan påvirke skyene på, er gjennom langvarige endringer i retur-strømmen fra ionosfæren. Hypotesen er da at høydeprofilen på ioniseringen i troposfæren vil bli noe endret. Ingen har eksakte svar enda for konsekvensen for skyer, for både teori og in-situ målinger er komplisert. Rycroft et al. skisserer noen mekanismer og nøyer seg med å si at dette kan ha betydning for klima. De konkluderer med at her er det behov for mer forskning. Der er vi enige.

Og Naturen rigger nå til det store eksperimentet: Den svakeste solsyklusen på hundre år vil det neste tiåret trolig bidra til rekordhøy grad av ionisering i troposfæren. Vil det gi mer skyer, og dermed nedkjøling? Vil det endre skyhøyden? Vil det gi endring i forholdet mellom lave skyer og høye skyer? Vi får se.

 

Kosmisk stråling målt ved Oulu i Finland. Det var meget høye nivåer i 2007 - 2010, og snart går det oppover igjen når denne syklusens solflekkmaksimum er passert. (Foto: (Oulu Neutron Monitor))
Kosmisk stråling målt ved Oulu i Finland. Det var meget høye nivåer i 2007 - 2010, og snart går det oppover igjen når denne syklusens solflekkmaksimum er passert. (Foto: (Oulu Neutron Monitor))

 

Mitt tips er at ja – det ligger nok en liten klimaforsterkningseffekt her for solaktiviteten. Men den er neppe dominerende i forhold til pådrivet fra CO2. Tross alt var den kosmiske strålingen svært høy også i årene 2007 - 2010. Men like fullt var alle de fire årene blant de femten varmeste som er målt, og havet samlet varme. Men vi får nå se hva som skjer videre.

 

Barentshavet, Grønland, Verden

Det er både lys og liv i Barentshavet nå, når man finner et hull i skydekket: 

 

Blue Hawaii? Nei, Barentshavet like øst for Bjørnøya, sett fra NASA-satellitt 28. juli. (Foto: (NASA MODIS))
Blue Hawaii? Nei, Barentshavet like øst for Bjørnøya, sett fra NASA-satellitt 28. juli. (Foto: (NASA MODIS))

 

Det har vært en ny giv for is-smeltingen på Grønland de siste dagene. 2013 blir nok det tredje, fjerde eller femte sterkeste smelte-året siden satellittmålingene startet. 

 

Prosentandelen av isen på Grønland hvor smelting pågår, oppdatert 28. juli. (Foto: (NSIDC / T. Mote, Univ Georgia))
Prosentandelen av isen på Grønland hvor smelting pågår, oppdatert 28. juli. (Foto: (NSIDC / T. Mote, Univ Georgia))

 

Og global sjøtemperatur (avvik fra normalen) i havoverflaten? Jo, den er vesentlig høyere på den nordlige enn på den sydlige halvkule nå: 

 

Satellittmålt temperatur i havoverflaten (avvik fra normalen), oppdatert av NOAA 29. juli. (Foto: (NOAA))
Satellittmålt temperatur i havoverflaten (avvik fra normalen), oppdatert av NOAA 29. juli. (Foto: (NOAA))

 

 

Og til slutt: Hessdalen

Bilen brakte oss til Røros denne ferie-helgen. Og da måtte jeg selvsagt svinge innom berømte Hessdalen for første gang i mitt liv.

Tidlig på 1980-tallet hjalp noen av mine daværende FFI-kolleger til med de første målingene som ble gjort i Hessdalen, i jakten på de mye omtalte lys-fenomenene der. Flyvende tallerker med grønne menn hadde FFI-forskere ikke noe tro på, men enhver mulighet for ny geofysikk var velkommen.

Den første målekampanjen i 1984 ble dokumentert grundig. Nesten så dette har blitt kulturhistorie nå, nesten 30 år etterpå:

http://www.hessdalen.org/rapporter/hprapport84.shtml

 

Stemningsbilde fra Hessdalen. Uten mystiske lys-fenomener. (Foto: T. Wahl)
Stemningsbilde fra Hessdalen. Uten mystiske lys-fenomener. (Foto: T. Wahl)

 

Både norske og utenlandske grupper har gjort omfattende målinger i Hessdalen i årene siden. I løpet av de siste årene har en gruppe i Brasil publisert to artikler om hva slags fysikk som kanskje kan forklare lys-glimtene der oppe. Jeg bladde opp 31 dollar av feriepengene (hva gjør man ikke for en god story!), og lastet ned følgende artikkel:

Paiva & Taft: “A hypothetical dusty plasma mechanism of Hessdalen lights” (Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2010). 

Hypotesen som foreslås i artikkelen, dreier seg om såkalt krystallisert støvplasma, der ioniseringen skjer ved alfapartikkel-stråling fra radon-gass som siver opp fra bakken eller sprekker i fjellet. Støvet inneholder scandium, trolig fra mineralet thortveititt. Tja, kanskje. 

Støvplasma er for øvrig ingen ny ting i Norge. Den såkalte ”Havnes-parameteren” innen støvplasma-teori er nemlig oppkalt etter Ove Havnes, nå pensjonert professor, men fortsatt aktiv forsker ved Universitetet i Tromsø.