En av de grundläggande frågorna för klimatforskare är i vilken utsträckning solproduktionen kan variera i framtiden. Solens allomfattande effekt på jordens atmosfär gör att även små förändringar i instrålning kan ha betydande konsekvenser för det globala klimatet.

Dock, Forskare kan bara göra en hypotes om den genomsnittliga variabilitetens storlek när solen rör sig från en cirka 11-årig solcykel till nästa. De har samlat på sig flera decennier av satellitobservationer. Men även om sådana observationer är utformade för att vara exakta, de är inte helt korrekta och kan inte avslöja potentiella förändringar i solens effekt under tidigare händelser som Maunder Minimum på 1600-talet och tidigt 1700-tal, en tid med ovanligt låg solfläcksaktivitet.

Om observationer av solen inte går tillräckligt långt tillbaka i tiden för att ge data om dess variation, vilka alternativ finns kvar?

Ett team av forskare vid National Center for Atmospheric Research (NCAR) och Tennessee State University har kommit fram till ett nytt tillvägagångssätt. Istället för att fokusera på solen, de analyserade befintliga data från en rad teleskop tränade på 72 solliknande stjärnor. Genom att tillämpa statistiska tekniker på observationerna, tagen från 1993 till 2017, de har sammanställt en bild av solens variation som statistiskt motsvarar observationer som sträcker sig tillbaka till 1750.

"Dessa långsiktiga datauppsättningar av stjärnobservationer kan säga viktiga saker om stjärnorna, solen, och jordens klimat, " sa NCAR-forskaren Ricky Egeland, en medförfattare till en nyligen genomförd studie om forskningen. "Det här är den typen av observationer som, om de fortsätter, kan förbättra vår grundläggande förståelse av solvariabilitet och jordens klimat."

Studien publiceras i The Astrophysical Journal .

Begränsar intervallet

Forskargruppens första resultat tyder på att variationer i total solinstrålning sedan 1750 i genomsnitt är 4,5 watt per kvadratmeter, eller W m ^-2 (ett standardmått som används av klimatforskare för att mäta graden av soluppvärmning av jordens atmosfär).

Författarna varnade för att detta antal sannolikt kommer att minska avsevärt med framtida observationer eftersom, statistiskt sett, ju längre en variabilitet mäts, desto mindre förändras dess genomsnitt över tiden i de flesta fall. (För att förstå varför, föreställ dig att du beräknar den genomsnittliga förändringen av dagliga höga temperaturer i en viss stad. Om du bara mäter två dagar, en på vintern med högst 20 grader och den andra på sommaren med högst 90 grader, då är medelvariationen 70 grader. Men om du fortsätter att mäta på samma dagar i flera år, den genomsnittliga variationen kommer att sjunka till mindre än en grad.)

Att generera en korrekt uppskattning av solvariationen är avgörande för att förstå effekterna av olika faktorer på det globala klimatet. Solvariabilitet uppskattas för närvarande genom råextrapolationer som sträcker sig från -0,3 till +0,1 W m ^-2 sedan 1750 enligt extrapolationer från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar. I jämförelse, samhälleliga utsläpp av växthusgaser de senaste åren har en uppskattad värmepåverkan på ca 2,2 W m ^-2 sedan 1750, enligt IPCC.

Den nya tekniken kan bekräfta IPCC:s uppskattning av solvariation, eller så kan den användas för att förfina den.

"Genom att använda detta tillvägagångssätt, du får mer och mer exakta mätningar av stjärnorna allt eftersom tiden går, och du får en bättre aning om hur en stjärna som solen kommer att bete sig på tidsskalor på 25 till 50 år, tider då våra barn kommer att vara vid liv", sa NCAR-forskaren Philip Judge, som var medförfattare till studien.

Författarna sa att fortsatta observationer med fotometriska teleskop vid Arizonas Fairborn Observatory kommer att ge förbättrade långsiktiga uppskattningar av solvariabilitet.

"Dessa unika datamängder representerar de mest exakta mätningarna som finns av ljusstyrkavariationer i solliknande stjärnor, " sa medförfattaren Gregory Henry från Tennessee State University, som har ägnat de senaste 25 åren åt att göra dessa mätningar med TSU:s utbud av robotteleskop i Arizona. "Om vi ​​kan fortsätta att göra dessa observationer i ytterligare ett decennium eller så, våra datamängder kommer att bli ännu mer värdefulla för strävan efter att förstå långsiktig klimatvariation på jorden."