Forfattet av Håkon Skaarud Karlsen.

Ifølge studien Ronan Connolly et al 2021 (april) er det svært usikkert om det er menneskelig aktivitet eller endringer i solaktiviteten som har bidratt mest til global oppvarming siden førindustriell tid. Studien oppsummerer kunnskap og teorier rundt solas påvirkning på Jordas temperaturvariasjon, og konkluderer med at vi kan rett og slett ikke vite det.

Studien har tittelen «How much has the Sun influenced Northern Hemisphere temperature trends? An ongoing debate.» Det er 22 medforfattere i tillegg til Ronan Connolly, men bare to av disse (Willie Soon og Michael Connolly) var med på å skrive første utkast. Studien er på 60 sider pluss referanser, men er forholdsvis lettlest – og veldig interessant.

Studiens konklusjon står i skarp kontrast til FNs klimapanel (IPCC), som mener det er ekstremt sannsynlig at menneskelig aktivitet har bidratt til mesteparten av oppvarmingen de siste ca 100 år. ^{Note 1)}

Ifølge IPCC har sola nesten ikke hatt noen betydning for endringer i global temperatur siden i hvert fall 1950. Det vil si at IPCC mener at solas utstråling har variert veldig lite i denne perioden.

Det er enighet blant forskerne om at solas utstråling varierer relativt lite (rundt 0,1 %) gjennom én solsyklus (som er ca 11 år). Derimot er det, som jeg skal komme tilbake til, uenighet om hvor mye solas utstråling varierer på lengre tidsskalaer.

Det finnes også teorier som tilsier at variasjoner i strålingen Jorda mottar fra sola kan forsterkes av indirekte effekter – det vil si at andre parametre enn mengden solenergi som treffer Jorda kan være av betydning.

En teori som fremmes blant andre av den danske forskeren Henrik Svensmark går ut på at økt solaktivitet fører til et sterkere magnetfelt rundt sola, noe som fører til at mindre kosmisk stråling treffer Jordas atmosfære. Dette igjen skal føre til mindre lavtliggende skyer og dermed et varmere klima. At økt solaktivitet og et sterkere magnetfelt rundt sola fører til at mindre kosmisk stråling treffer Jordas atmosfære er ganske ukontroversielt, men at dette igjen fører til mindre lavtliggende skyer og høyere temperatur er IPCC skeptiske til. ^{Note 2)}

En liten kuriositet: Hvis Svensmarks teori skulle vise seg å stemme, betyr det faktisk også at solsystemets posisjon i Melkeveien er med på å bestemme klimaet her på Jorda. Befinner vi oss i et område med mye kosmisk stråling (for eksempel i en av galaksens spiral-armer), får vi mer lavtliggende skyer og et kaldere klima. Befinner vi oss i et område med mindre kosmisk stråling (for eksempel utenfor spiral-armene), får vi ifølge Nir Shaviv mindre lavtliggende skyer, og det blir varmere enn det ellers ville vært. Solsystemets posisjon i vår galakse kan altså være med på å bestemme når vi får istider.

Usikkerhet i målinger av solinnstrålingen

For å måle solinnstrålingen nøyaktig, må man komme seg over atmosfæren for å måle. Det har man bare kunnet gjøre siden 1978, da de første satellittene ble skutt opp. Dessverre har vi ikke gode, kontinuerlige målinger av solinnstrålingen for hele perioden fra 1978 frem til idag på grunn av Challenger-ulykken i 1986, som førte til utsettelser av nye satellitt-oppskytinger. Første generasjon satellitter med nøyaktige sensorer for måling av solinnstråling ble pensjonert i 1989, mens neste generasjon først ble sendt opp drøyt to år senere, i 1991.

I de to årene fra 1989 til 1991 måtte man ty til målinger fra satellitter med mindre nøyaktige sensorer. To ulike tolkninger av disse dataene (ACRIM og PMOD) gir her kvalitativt forskjellige resultater: Hvis man antar at PMOD er korrekt, finner man at solinnstrålingen har sunket noe i hele perioden fra ca 1980 til idag (hvert bunnpunkt i solsyklusen er lavere enn i forrige solsyklus), mens hvis ACRIM er mest riktig, var det en liten økning i solinnstrålingen fra 1980 til 2000 og en reduksjon etter det:

FNs klimapanel bruker PMOD og konkluderer med at solinnstrålingen har sunket noe helt siden ca 1950, mens global temperatur har økt. Dermed har de videre kunnet konkludere med at drivhusgasser, spesielt CO₂, er skyld i mesteparten av oppvarmingen etter 1950.

Connolly 2021, derimot, skriver at det er uenighet blant forskere om hvorvidt ACRIM eller PMOD er mest riktig og refererer til forskning på begge sider av kontroversen.

ACRIM vs PMOD

La oss kort se litt nærmere på ACRIM og PMOD. ACRIM1, ACRIM2 og ACRIM3 er ACRIM-prosjektets tre satellitter. De regnes som svært nøyaktige, men nye satellitter må kalibreres mot gamle for å få sammenlignbare verdier. ACRIM1 viste i utgangspunktet ca 6 W/m² høyere verdier for solinnstrålingen enn ACRIM2:

To satellitter, Nimbus7/ERB og ERBS/ERBE, ^{Note 3)} målte solinnstrålingen i oppholdet mellom ACRIM1 og ACRIM2. Uheldigvis, og som vi kan se av figuren over, viser de to satellittene forskjellig trend i ACRIM-oppholdet – ifølge ERB var solinnstrålingen økende, mens den ifølge ERBE var synkende.

Scafetta et al. 2019 argumenterer for at ERB er mer pålitelig enn ERBE siden ERBE trolig opplevde en svekkelse av sine sensorer i sitt første møte med et sol-maksimum under ACRIM-oppholdet. ERB hadde gjennomgått dette 11 år tidligere, og en ytterligere sterk svekkelse var ansett som lite sannsynlig. ^{Note 4)}

PMOD argumenterer for at ERBE er mest riktig. De har justert data for både ACRIM1, ERB og ACRIM2, slik at solinnstrålingsdataene passer bedre med proxy-modeller for solinnstråling. Fröhlich & Lean 1998 begrunner justeringene blant annet ut fra svekkelser i sensorene, men både Richard Willson og Douglas Hoyt, som er principal investigators for henholdsvis ACRIM og ERB, mener justeringene er uberettigede. Willson har gått så langt som til å si at justeringene er uforenlige med den vitenskapelige metode:

The TSI proxy models, such as [Judith] Lean’s, are not competitive in accuracy or precision with even the worst satellite TSI observations. To ‘adjust’ satellite data to agree with such models is incompatible with the scientific method.

Richard Wilson, Sept. 2008.

Men vi trenger ikke her å konkludere med at ACRIM er bedre enn PMOD eller omvendt. IPCC har valgt å stole på PMOD, og vi kan i hvert fall notere oss at det ikke er enighet om at dette er riktig.

Judith Lean (fra PMOD-fløyen) var forøvrig hovedforfatter for seksjonen om solas variasjon (kapittel 2.7.1) i IPCCs fjerde hovedrapport fra 2007 (arbeidsgruppe I). ^{Note 5)}

Stor eller liten variasjon i solinnstrålingen?

For å kunne estimere hvor stor solinnstrålingen har vært før de første satellittene ble skutt opp i 1978 og potensielt veldig langt bakover i tid, bruker man datasettene for satellitt-målt solinnstråling som et utgangspunkt. Man kan se hvordan antallet og størrelsen av solflekker har endret seg og sammenligne med målt solinnstråling. Her ser man at det er god overensstemmelse, og man kan da oversette fra solflekker til solinnstråling noen hundre år bakover i tid. Det fins også andre metoder enn å se på solflekker, og med disse kan man estimere solinnstrålingen vesentlig lenger tilbake i tid.

Dessverre er det altså uenighet om hvilket datasett som er mest riktig når det gjelder satellitt-målt solinnstråling. Bruker man PMOD-datasettet, ser det ut til at solinnstrålingen har variert relativt lite over tid, mens hvis man bruker ACRIM-datasettet, ser det ut som solinnstrålingen har variert en del mer.

IPCC skriver i sin seneste rapport fra 2021 at endringen i solinnstråling har vært mellom 0,7 og 2,7 W/m² i perioden fra ca 1680 (Maunder Minimum, 1645-1715) til ca 1975 (andre halvdel av 1900-tallet). Ifølge Judith Curry rommer dette intervallet (0,7-2,7 W/m²) datasett med både høy og lav variasjon.

Til tross for at IPCC har inkludert datasett med høy variasjon i beregningen av intervallet, anbefaler de likevel at klimamodellene (som blant annet brukes til å estimere global temperatur langt frem i tid) bruker to datasett med liten variasjon (Matthes et al. 2017).

Effekten av dette er at klimamodellene spår en større temperaturøkning i fremtiden enn det de ville gjort hvis datasett med høy variasjon også hadde vært brukt. Det skyldes at datasettene med lav variasjon tilsier at sola har hatt lite å si for temperaturendringer i fortiden, og dermed må klimagasser ha hatt mye å si. Hvis klimagasser har hatt mye å si i fortiden, vil de også ha mye å si i fremtiden, så hvis lav variasjon er riktig, kan man forvente relativt stor temperaturøkning i fremtiden på grunn av økning i klimagasser. Hvis derimot høy variasjon er mest riktig, har effekten av klimagasser vært mindre i fortiden og vil også være mindre i fremtiden, enn det IPCC mener.

Usikkerhet i målinger av Jordas overflatetemperatur

Flere og flere områder i verden bygges ut av mennesker. Dette medfører at målestasjoner for temperatur som tidligere lå i avsidesliggende strøk, plutselig kan havne i nærheten av bebyggelse. Områder i eller i nærheten av bebyggelse er generelt varmere enn avsidesliggende områder. Det betyr at målestasjoner som tidligere lå avsidesliggende til, kan begynne å vise høyere temperaturer – ikke på grunn global oppvarming, men rett og slett fordi de har kommet tettere innpå bebygde områder. Denne effekten kalles urban heat island effect (urbane varmeøyer).

For å få et mest mulig riktig bilde av Jordas temperaturendringer over tid, forsøker man å korrigere for urbane varmeøyer. Korrigeringsprosessen kalles statistisk homogenisering.

Connolly 2021 har sammenlignet temperaturdata for kun avsidesliggende målestasjoner med temperaturdata for alle målestasjoner og funnet at hvis man bare ser på målestasjoner som fortsatt er avsidesliggende, har vi hatt en mindre temperaturøkning på Jorda i nyere tid enn det IPCC har kommet frem til.

Det er derfor mulig at homogeniseringsprosessen ikke korrigerer nok for økt temperatur rundt tidligere avsidesliggende målestasjoner.

Connolly 2021 oppgir at standard-estimatet er at det har vært en temperaturøkning på 0,86℃ per 100 år over land i perioden 1841-2018 på den nordlige halvkule. Når Connolly 2021 derimot kun ser på temperatur-data fra avsidesliggende områder, kommer de frem til at økningen bare har vært ca halvparten av dette, 0,41℃ per 100 år.

Hvor mye påvirker sola Jordas temperatur? 80 mulige svar

Connolly 2021 har sett på 16 plausible datasett for solinnstråling fra 1800-tallet (eller tidligere) og frem til idag. Åtte av datasettene har lav variasjon, og åtte har høy variasjon. De har kombinert hvert av solinnstrålings-datasettene med følgende 5 temperatur-datasett for den nordlige halvkule:

Med en forutsetning blant annet om at det er en lineær sammenheng mellom solinnstrålingen og den tilhørende temperaturendringen på Jorda, gir dette til sammen 5 x 16 = 80 mulige svar på hvor stort solas bidrag har vært til temperaturendringer på den nordlige halvkule siden 1800-tallet.

Resultatene varierer fra at sola nesten ikke har bidratt til temperaturendringene (som er det FNs klimapanel mener, se neste figur) til at sola har vært årsak til nesten all endring i gjennomsnittstemperatur siden 1800-tallet (se nederste figur):

De blå stolpene viser målt temperaturøkning per 100 år, de gule stolpene viser solas bidrag til dette og de grå viser menneskenes bidrag (først og fremst klimagasser). ^{Note 6)}

Connolly 2021 konkluderer med at vi ikke kan vite hvor mye av temperaturendringene henholdsvis menneskene og sola har bidratt med, og at debatten fortsatt pågår:

In the title of this paper, we asked “How much has the Sun influenced Northern Hemisphere temperature trends?” However, it should now be apparent that, despite the confidence with which many studies claim to have answered this question, it has not yet been satisfactorily answered. Given the many valid dissenting scientific opinions that remain on these issues, we argue that recent attempts to force an apparent scientific consensus (including the IPCC reports) on these scientific debates are premature and ultimately unhelpful for scientific progress. We hope that the analysis in this paper will encourage and stimulate further analysis and discussion. In the meantime, the debate is ongoing.

Ronan Connolly, 2021