Sola i de nye klimamodellene

Noen ganger kan det komme noe bra ut av kommentarer her på bloggen – ikke bare krangel. Debattanten K. Lindem la for noen dager siden inn en link til noen web-sider om solaktiviteten. Og for å sjekke hva som ble sagt der, så måtte jeg gå til kilden. Eller sagt på en annen måte – det ble noen togturer denne uken med to ferske artikler:

  • Kopp, Krivova, Wu: ”The Impact of the Revised Sunspot Record on Solar Irradiance Reconstructions”, Solar Physics, 2016.
  • Matthes et al: ”Solar Forcing for CMIP6 (v3.1)”,  Geoscientific Model Development (fortsatt i åpent review).

For å ta TSI først: De to siste solsyklusene har brakt mye innsikt i sammenhengen mellom solflekker og total solar irradians (TSI). Selv om solflekktallet både ved sol-max og sol-min har gått betydelig ned fra de foregående syklusene, så har TSI sunket nokså lite. Dette styrker antakelsen om at TSI under Maunder Minimum på 1600-tallet ikke var mange W/m2 lavere enn i vår tid.

La meg også nevne at selve verdien på ”solarkonstanten” nå er fastslått til å være 1361 W/m2. Dette er noen W/m2 lavere enn man trodde tidligere, og har selvsagt betydning for kjøring av nye klimamodeller.

Det kraftige fallet i geomagnetiske indeks-verdier de siste årene, sammen med den nokså lille reduksjonen i observert TSI, gir også verdifull informasjon for de som prøver å estimere TSI bakover i tid. Som kjent har vi bare TSI-målinger i satellitt-alderen, mens måleseriene for solflekker og geomagnetisme går mye lenger tilbake i tid.

Vel, la oss ta Kopp, Krivova & Wu først. Som kjent er det nylig kommet en ny offisiell solflekktall-kurve, som har korrigert for diverse endringer i måleteknikk og tellemetode tilbake til år 1700, omtrent ved avslutningen av Maunder Minimum. (Det foreligger også nye uoffisielle estimater gjennom hele Maunder Minimum).

Forfatterne har gjort en første gjennomgang av hvordan de to fremste modellene (rekonstruksjonene) for TSI trolig vil påvirkes av overgangen fra det gamle til det nye solflekktallet. Hovedkonklusjonene er:

  • Ingen vesentlig endring i TSI-estimatet for Maunder Minimum.
  • En merkbar løfting av TSI-nivået under deler av 1700- og 1800-tallet.
  • Ingen endring i TSI-estimatet etter 1885.

Grovt sett kan vi si at de nye offisielle solflekktallene ikke endrer på forskjellen i TSI mellom Maunder Minmum og i dag, men at TSI-profilen underveis endres noe.

Øverst: Nye (brunt og grønt) og gamle (blått, rødt) TSI-rekonstruksjoner, enheten er W/m2. Nederst: Avvik (i prosent) mellom ny og gammel TSI-rekonstruksjon. Merk at ny og gammel TSI-rekonstruksjon er identiske i årene etter 1885. (Bilde: Kopp et al, Solar Physics 2016)
Øverst: Nye (brunt og grønt) og gamle (blått, rødt) TSI-rekonstruksjoner, enheten er W/m2. Nederst: Avvik (i prosent) mellom ny og gammel TSI-rekonstruksjon. Merk at ny og gammel TSI-rekonstruksjon er identiske i årene etter 1885. (Bilde: Kopp et al, Solar Physics 2016)

Pådrivet før, nå og framover

Så over til den andre artikkelen. I klimamodellkjøringene CMIP6 for neste store IPCC-rapport, så vil en rekke parametere bli brukt for å beskrive pådrivet fra sola:

  • Total Solar Irradians (TSI)
  • Spektral Solar Irradians (SSI)
  • Radioflux F10.7
  • Partikkelnedbør med tilhørende geomagnetiske indekser og ioniseringsrater pga protoner og elektroner fra sola, samt galaktisk kosmisk stråling

Dette er første gang partikkelnedbøren fra rommet bringes inn som pådriv i klimamodellene som skal kjøre i IPCC-sammenheng.

Man legger dermed til rette for at klimamodellene skal kunne få med både bottom-up effekter (TSI -> hav -> troposfære), top-down effekter (UV -> ozon -> stratosfære -> troposfære) og ionisering fra kosmisk stråling.

Det er neppe alle klimamodellene som er i stand til å håndtere alle disse sol-parametrene, men noen vil nok ta utfordringen.

Rekonstruert geomagnetisk indeks Ap og noen andre indekser siden 1850. (Bilde: Matthes et al 2016)
Rekonstruert geomagnetisk indeks Ap og noen andre indekser siden 1850. (Bilde: Matthes et al 2016)

Målinger for alle disse parameterne har man selvsagt bare for et begrenset tidsrom. Artikkelen beskriver i stor detalj hvordan man har laget rekonstruksjoner bakover i tid, og framskrivninger mot år 2300.

Det er også verd å merke seg at mens man i CMIP5/IPCC5 forholdt seg til en flat videre utvikling av solaktiviteten, så foreskriver man nå en noe mindre solaktivitet framover enn hva vi har hatt så langt i romalderen. Det moderne solare maksimum ligger nå bak oss.

Men ...

Det er verd å merke seg at den nye kurven for det internasjonale solflekktallet ble publisert for sent til at den kunne tas hensyn til nå i CMIP6. Dette er synd, og det vil fra første dag kunne holdes mot resultatene fra CMIP6 at man (nok en gang) ikke har modellert sola riktig. Det er imidlertid verd å merke seg resultatet fra Kopp, Krivova & Wu om at valg av solflekktall-versjon ikke påvirker TSI-estimatet for Maunder Minimum noe særlig. Men både for bottom-up og top-down effektene gjennom 1700- og 1800-tallet vil det nok ha noe betydning.

Ellers er det interessant å merke seg følgende setning:

”In addition ... previous long-term variations in solar forcing used in some experiments ... may be too weak due to an unfortunate choice of epoch (around 1750) for the preindustrial solar forcing, as this was a period of relatively high solar activity”.

Veldig interessant, og modellfolket i CMIP6 vil nok gjøre sitt beste for å gi sola en god og rettferdig behandling. Så får vi se om konklusjonene om forholdet mellom solare og antropogene effekter blir noe vesentlig annerledes enn i CMIP5/IPCC5. En foreløpig konklusjon er i hvert fall at de historiske og framskrevne variasjonene i TSI også denne gang blir nokså små i forhold til pådrivet fra CO2, metan og lystgass.   

Og ellers?

Nei, det var alt denne gangen. Kjør debatt!

Terje grubler over hva CMIP6 og IPCC6 vil bringe. (Foto: Hilde Hafnor)
Terje grubler over hva CMIP6 og IPCC6 vil bringe. (Foto: Hilde Hafnor)