En ny studie visar en korrelation mellan slutet av solcyklerna och en övergång från El Nino till La Nina-förhållandena i Stilla havet, vilket tyder på att solvariation kan driva säsongsbetonad vädervariation på jorden.

Om sambandet beskrivs i journalen Jord- och rymdvetenskap håller uppe, det kan avsevärt förbättra förutsägbarheten för de största El Nino- och La Nina-evenemangen, som har ett antal säsongsbetonade klimateffekter över land. Till exempel, södra USA tenderar att vara varmare och torrare under en La Nina, medan norra USA tenderar att vara kallare och blötare.

"Energi från solen är den viktigaste drivkraften för hela vårt jordsystem och gör livet på jorden möjligt, sa Scott McIntosh, en forskare vid National Center for Atmospheric Research (NCAR) och medförfattare till artikeln. "Ändå, det vetenskapliga samfundet har varit oklart om vilken roll solvariabiliteten spelar för att påverka väder- och klimathändelser här på jorden. Den här studien visar att det finns anledning att tro att det absolut gör det och varför kopplingen kan ha missats tidigare."

Studien leddes av Robert Leamon vid University of Maryland-Baltimore County, och den är också medförfattare av Daniel Marsh på NCAR. Forskningen finansierades av National Science Foundation, som är NCAR:s sponsor, och NASAs Living With a Star-program.

Applicera en ny solklocka

Uppkomsten (och försvinnandet) av fläckar på solen – de utåt synliga tecknen på solvariabilitet – har observerats av människor i hundratals år. Vaxningen och avtagandet av antalet solfläckar sker under cirka 11-årscykler, men dessa cykler har inte distinkta början och slut. Denna luddighet i längden på en viss cykel har gjort det utmanande för forskare att matcha den 11-åriga cykeln med förändringar som sker på jorden.

I den nya studien, forskarna förlitar sig på en mer exakt 22-års "klocka" för solaktivitet härledd från solens magnetiska polaritetscykel, som de beskrev som ett mer regelbundet alternativ till den 11-åriga solcykeln i flera kompanjonstudier som nyligen publicerats i peer-reviewade tidskrifter.

Den 22-åriga cykeln börjar när motsatt laddade magnetiska band som omsluter solen dyker upp nära stjärnans polära breddgrader, enligt deras senaste studier. Under cykeln, dessa band migrerar mot ekvatorn – vilket gör att solfläckar dyker upp när de färdas över mellanbreddgraderna. Cykeln slutar när banden möts i mitten, ömsesidigt förinta varandra i vad forskargruppen kallar en terminator-händelse. Dessa terminatorer ger exakta vägledningar för slutet av en cykel och början av nästa.

Forskarna införde dessa terminatorhändelser över havsytans temperaturer i det tropiska Stilla havet som sträcker sig tillbaka till 1960. De fann att de fem terminatorhändelserna som inträffade mellan den tiden och 2010-11 alla sammanföll med en vändning från en El Nino (när havsytans temperaturer är varmare än genomsnittet) till en La Nina (när havsytans temperaturer är kallare än genomsnittet). Slutet på den senaste solcykeln – som håller på att utvecklas nu – sammanfaller också med början av en La Nina-händelse.

"Vi är inte de första forskarna som studerar hur solvariabilitet kan driva förändringar i jordsystemet, " Leamon sa. "Men vi är de första som tillämpar 22-års solklockan. Resultatet – fem på varandra följande terminatorer som står i linje med en switch i El Nino-svängningen – är sannolikt inte en slump."

Faktiskt, forskarna gjorde ett antal statistiska analyser för att fastställa sannolikheten för att korrelationen bara var en slump. De fann att det bara fanns 1 av 5, 000 chans eller mindre (beroende på det statistiska testet) att alla fem terminatorhändelser som ingår i studien skulle sammanfalla slumpmässigt med vändningen i oceantemperaturer. Nu när en sjätte terminatorhändelse – och motsvarande start av en ny solcykel 2020 – också har sammanfallit med en La Nina-händelse, chansen för en slumpmässig händelse är ännu mindre, sa författarna.

Tidningen fördjupar sig inte i vilken fysisk koppling mellan solen och jorden som kan vara ansvarig för korrelationen, men författarna noterar att det finns flera möjligheter som motiverar ytterligare studier, inklusive påverkan av solens magnetfält på mängden kosmiska strålar som strömmar in i solsystemet och i slutändan bombarderar jorden. Dock, en robust fysisk koppling mellan variationer i kosmiska strålar och klimat har ännu inte fastställts.

"Om ytterligare forskning kan fastställa att det finns ett fysiskt samband och att förändringar på solen verkligen orsakar variationer i haven, då kan vi kanske förbättra vår förmåga att förutsäga händelser i El Nino och La Nina, sa McIntosh.