Invloed van de zon
De zon met zonnevlam
De zon heeft een veel grotere invloed op het klimaat dan het klimaatpanel van de Verenigde Naties ons wil doen geloven. Dat stellen Bas van Geel van de Universiteit van Amsterdam en een internationaal team van onderzoekers in een artikel dat in 2012 in het toonaangevende blad Nature Geoscience verscheen.
Kleine variaties in zonneactiviteit hebben grote invloed op het klimaat. UvA-ecoloog Bas van Geel en zijn team komen er langzaam achter hoe groot die invloed is.
Hoe kan een nauwelijks meetbare variatie in de activiteit van de zon een effect hebben op het klimaat op aarde? Die vraag houdt Van Geel al jaren bezig.
“Als ik gelijk krijg, en de temperatuur loopt niet verder op, maar gaat zelfs dalen, dan heb ik wetenschappelijk misschien gelijk gekregen. Maar ik kijk daar toch bepaald niet reikhalzend naar uit.”
Bas van Geel
Straling uit de ruimte
In de Meerfelder Maar, een kratermeer in de Eifel, boorden de onderzoekers in de modderlagen op de bodem van het meer. Op tweeënhalf tot drie meter diepte vonden zij de laagjes slib die tussen 3300 en 2000 jaar terug werden afgezet.
In dat tijdvak zit ook een periode waarin de zon gedurende honderd jaar minder actief was. “We kunnen dat onder andere zien aan de hoeveelheid beryllium-10”, vertelt Van Geel.
“Beryllium wordt in onze atmosfeer gevormd door straling uit de ruimte. In perioden met een actieve zon is er veel zogeheten zonnewind. Dat is een stroom van deeltjes van de zon die de straling uit de kosmos voor een deel tegenhoudt. Perioden met een actieve zon kun je dus herkennen aan minder kosmische straling en dus ook weinig gevormd beryllium; is de zon juist minder actief, dan vind je meer beryllium.”
In de laagjes die corresponderen met de periode rond 800 voor Christus vonden de onderzoekers extra veel beryllium; een periode met lage activiteit van de zon dus.
Versterker in het klimaat
Uit eerder onderzoek wist Van Geel al dat deze periode, de overgang van het Subboreaal naar het Subatlanticum, relatief koel was. “Maar die afkoeling kun je niet verklaren uit de afgenomen directe straling van de zon alleen”, weet Van Geel.
“Je praat over een afname van de zonnestraling van ongeveer 0,2 watt per vierkante meter. Dat is hooguit 1 promille van de totale hoeveelheid straling die op de aarde komt. Als de afkoeling echt door de minder actieve zon komt, dan moet er dus ergens een soort versterker in het klimaat zitten, een mechanisme waardoor het effect van de zon wordt vergroot.”
Behalve naar de hoeveelheid beryllium keken de onderzoekers ook naar andere sporen in de bodem. Zo merkten ze dat de ‘jaarlaagjes’ uit de koelere periode in het meer fors dikker zijn en dat ze ook extra veel van een specifieke groep wieren bevatten, de zogenoemde diatomeeën.
Van Geel: “Om diatomeeën in grotere hoeveelheden tot bloei te laten komen, moeten er extra voedingsstoffen worden aangevoerd. Dat kan bijvoorbeeld gebeuren als het vaker stormt en er meer fosfaat uit de bodem opwoelt naar de bovenste lagen van het water waar deze kiezelwieren groeien.”
Om die mogelijke toename van wind te verklaren, namen de onderzoekers nog een specifieke eigenschap van het zonlicht onder de loep. “Waar de totale hoeveelheid zonne-energie met hooguit 1 promille varieert tussen actieve en minder actieve jaren, zien we in het UV-licht wél grotere variaties: van 5 tot 8 procent”, vertelt Van Geel.
Ozon
“Onder invloed van UV wordt hoog in de atmosfeer ozon gevormd, wat weer een sterk broeikasgas is. In ons artikel beschrijven we een klimaatmodel, waarmee we het ontstaan van meer stormen en neerslag, en van het afkoelen van de atmosfeer kunnen verklaren uit plotseling verminderde vorming van ozon tijdens een zonneminimum.”
De sporen van die periode rond 800 voor Christus heeft Van Geel al op meer plaatsen op aarde onderzocht. Zo vond hij ook in West-Friesland, onder een oude veendijk, aanwijzingen voor extra neerslag in die periode met minder zonnestraling. Maar die periode is bepaald geen incident, stelt hij.
“Collega’s hebben ook een prachtige kalender gemaakt van de hoeveelheid koolstof-14 in de atmosfeer tussen tienduizend jaar terug en nu. Net als beryllium-10 is koolstof-14 een isotoop die wordt gevormd door straling uit de ruimte. Die schommelende hoeveelheid koolstof-14 blijkt al die jaren behoorlijk goed in de pas te lopen met het waterniveau in een aantal meren in Frankrijk en Zwitserland.
Met andere woorden, in perioden met meer koolstof-14 en dus een minder actieve zon, is er meer neerslag en staat het water in de betreffende meren hoger.”
In het kamp van klimaat-sceptici
De stelling van Van Geel dat kleine variaties in de zonneactiviteit een grote rol spelen in het klimaat op aarde, groter dan de rol van alle kooldioxide die uit onze schoorstenen en uitlaten komt, plaatst hem automatisch in het kamp van de klimaat-sceptici.
“Dat deert mij op zich niet”, zegt de onderzoeker, “en mijn werkgever, de UvA gelukkig ook niet. Ik krijg alle vrijheid om onderzoek te doen naar dit fenomeen. Maar het is waar dat de gevestigde klimaatwetenschappers van het internationale klimaatpanel IPCC de rol van de zon veel kleiner inschatten. Die houden vast aan een grote rol voor al het koolzuurgas dat wij de lucht in sturen door het gebruik van fossiele brandstoffen.”
Ook de stelling dat de temperatuur op aarde in de tweede helft van de vorige eeuw sterk is opgelopen, terwijl de zon in die periode niet veel actiever is geworden, kan Van Geel niet van de wijs brengen.
“Sowieso is het beeld van de hockeystick, met een extreem oplopende temperatuur naast een extreem stijgende hoeveelheid CO2 inmiddels wel iets genuanceerd. De jongste grafieken van het IPCC laten eerder een soort spaghetti zien dan een hockeystick met een scherpe knik na 1950. Bovendien zie je de gemiddelde temperatuur in die periode elke keer met een hobbeltje toenemen, niet geheel toevallig wanneer de zonneactiviteit ook een hobbel laat zien.
“Zie het maar als een cv-ketel, die elke keer even aangaat en dan het water in de radiatoren opwarmt om het langzaam af te geven aan de omgeving. Onze oceanen nemen ook eerst een hoop warmte op voordat de stijging merkbaar wordt in de atmosfeer.”
Hoe dan ook kan energiebeleid een stuk milieuvriendelijker.
Fossiele brandstoffen
Dat ecoloog Bas van Geel niet gelooft in een beslissende rol voor ‘menselijke kooldioxide’ in de opwarming van de aarde betekent niet dat hij zich geen zorgen maakt over het gebruik van fossiele brandstoffen.
“Er zijn meer dan genoeg redenen om het gebruik van fossiele brandstoffen te beperken. De luchtkwaliteit, de afhankelijkheid van instabiele regimes en de eindigheid van aardolie zijn heel goede redenen om over te schakelen naar een duurzame energievoorziening.
Maar als straks blijkt dat de afgelopen twaalf jaar van beperkte zonneactiviteit met enige vertraging zorgt voor een afkoeling van de gemiddelde temperatuur op aarde, dan staat het IPCC en de hele gevestigde klimaatorde in zijn hemd. Dan zal de burger denken dat het dus blijkbaar allemaal niet uitmaakt en die zal weer onbekommerd energie gebruiken.
Tijd van de waarheid
De komende jaren zullen wat dat betreft de tijd van de waarheid worden, want de activiteit van de zon is de laatste paar jaar sterk afgenomen en dat houdt waarschijnlijk nog tientallen jaren aan.
Als ik gelijk krijg, en de temperatuur loopt niet verder op, maar gaat zelfs dalen, dan heb ik wetenschappelijk misschien gelijk gekregen. Maar ik kijk daar toch bepaald niet reikhalzend naar uit. Als de gemiddelde temperatuur op aarde gaat dalen, dan wordt dat een blamage voor de gevestigde wetenschap en zal het draagvlak voor rationeel energiebeleid snel afbrokkelen.”
De Zon heeft op diverse manieren invloed op de aarde
Het aantal zonnevlekken is niet constant in tijd. Tussen 1640 en 1700, het Maunder Minimum, waren er helemaal geen zonnevlekken te zien. Die periode valt precies samen met wat we wel de `Kleine IJstijd’ noemen: Het was toen veel kouder dan in de huidige periode.
Fluctuaties in zonne-activiteit hebben een aanzienlijke invloed op de ontwikkeling van het klimaat in de geschiedenis van de aarde. Zie bijvoorbeeld de afgelopen 160 jaar in de grafiek hieronder.
Zonne-activiteit (rood) in sync met de Noordpool-evenaar temperatuurgradiënt (blauw).
(Bron grafiek: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136468261200288X)