Mýta: Hlýnun jarðar er af völdum geimgeisla.

Þessi mýta er náskyld mýtunni um að hlýnun jarðar sé af völdum sólarinnar. Hún virðist fyrst og fremst miða að því að segja að maðurinn hafi ekkert með loftslagsbreytingar að gera, að hlýnunin nú sé af völdum náttúrulegra ferla og að það séu sveiflur í sólinni og áhrif hennar á geimgeisla sem hafi langmestu áhrifin til hlýnun jarðar.

Hvað eru geimgeislar?

Geimgeislar eru í raun ekki geislar, heldur há-orkueindir, mest róteindir, en einnig rafeindir og kjarni frumeindarinnar helíum, sem streyma um geiminn frá sólinni og öðrum stjörnum og meðal annars inn í lofthjúp jarðar.

Magn geimgeisla sem ná jörðinni sveiflast upp og niður í öfugu hlutfalli við virkni sólar (sólbletta), 11 ára sveifla – en þegar sólin er virk þá heldur segulsvið hennar geimgeislum frá jörðinni.

Kenningin um áhrif geimgeisla á loftslag

Sumar rannsóknir hafa sýnt fylgni í ákveðnum heimshlutum á milli geimgeisla og aukningar í myndun lágskýja. Út frá þessari fylgni hafa menn dregið þær ályktanir að geimgeislar séu megin orsök aukinnar skýjamyndana, sem myndi hafa kælandi áhrif vegna aukins endurskins sólargeisla aftur út í geim.

Kenningin gengur sem sagt út á það að áhrif sólvirkni hafi verið vanmetin, þar sem virkari sól myndi valda því að minna af geimgeislum kæmu inn í lofthjúpinn og að skýjamyndun yrði fyrir vikið minni og þar af leiðandi yrði meiri hlýnun.

Henrik Svensmark hefur verið leiðandi í umræðunni um áhrif geimgeisla á loftslag (Svensmark o.fl 1998) og heldur þeirri kenningu enn fram að þeir hafi ráðandi áhrif á loftslag jarðar (Svensmark o.fl. 2009), þrátt fyrir fjölmörg bakslög og gögn sem sýna fram á annað.

Til að kenningin gangi upp, þá þarf að svara þremur spurningum játandi:

1. Valda auknir geimgeislar aukinni skýjamyndun?
2. Breytir mismunandi skýjahula hitastigi jarðar?
3. Skýrir breyting í skýjahulu þá hlýnun sem orðið hefur undanfarna áratugi?

Valda auknir geimgeislar aukinni skýjamyndun?

Ekki hafa fundist sannfærandi gögn sem sýna fram á að geimgeislar hafi áhrif á skýjahulu. Sérfræðingar í eðlisfræði skýja segja líkurnar litlar á því að jónun andrúmslofts vegna geimgeisla geti myndað nógu stórar örður (e. aerosols) til að mynda ský. Og þó það geti gerst þá þykir það enn ólíklegra að það myndi hafa töluverð áhrif á skýjamagn í andrúmsloftinu. Svensmark hefur birt línurit sem sýna fylgni milli geimgeisla og gervihnattamælinga á skýjahulu. Þessi fylgni hefur verið hrakin ( Laut 2003). Til að fá þessa fylgni þurfti að “verka” gögnin til að halda fylgninni, auk þess sem fylgninni lauk árið 1994:

Í kjölfarið á því að kenning hans um tengsl skýjahulu og geimgeisla var hrakin, leitaði Svensmark annarra leiða til að veita kenningu sinni brautargengi. Hann bjó til nýtt línurit sem sýndi tengsl milli lágskýja og geimgeisla – enn á ný þurfti hann að leiðrétta gervihnattagögnin til að fylgnin væri rétt og fékk hann enn á ný ákúrur frá sérfræðingum í loftslagseðlisfræði. Á það hefur einnig verið bent að ef geimgeislar hefðu áhrif á skýjahulu, þá yrðu áhrif þess innan nokkurra daga. Eftir 1991 þá eru sex mánuðir á milli þess sem áhrifin koma fram. Enn að auki, þá hefur verið bent á að geimgeislar sýni meiri breytileika á hærri breiddargráðu og því ætti breytileiki í skýjahulu að vera meira á heimskautasvæðunum. Sú tenging hefur ekki fundist.

Breytir mismunandi skýjahula hitastigi jarðar?

Svensmark segir að í heild þýði lítið af skýjum – heitari jörð, að minni hiti týnist vegna endurgeislunar skýja á daginn og að það vegi meira en hitatap á nóttinni. Um þetta eru menn ekki sammála. Í raun eru skýin enn eitt helsta þrætuepli vísindamanna um loftslagsbreytingar. Deilt er um hvort mælingar á skýjahulum með gervihnöttum sýni rétta mynd af breytingum skýjahulu og hvort breytingar sem sjást hafi áhrif á hitastig. Sumir halda því fram að skýin geti hægt á hlýnuninni, aðrir að þau geti magnað þau upp (sjá Magnandi svörun). Allt í allt, þá er óvissan mikil.

Skýrir breyting í skýjahulu þá hlýnun sem orðið hefur undanfarna áratugi?

Þessi spurning er ef til vill mikilvægust, því jafnvel þótt hægt yrði einhvern veginn að tengja saman geimgeisla og skýjahulu og áhrif á hitastig, þá getur það ekki útskýrt hlýnunina síðustu áratugi. Beinar mælingar á geimgeislum síðastliðin 50 ár sýna ekki niðursveiflu í geimgeislum, sem ætti að vera í öfugu hlutfalli við hlýnunina síðastliðna áratugi:

 Einn vísindamaður hjá NASA tekur svona til orða:

“While the experiments were potentially of interest, they are a long way from actually demonstrating an influence of cosmic rays on the real world climate, and in no way justify the hyperbole that Svensmark and colleagues put into their press releases and more ‘popular’ pieces. Even if the evidence for solar forcing were legitimate, any bizarre calculus that takes evidence for solar forcing of climate as evidence against greenhouse gases for current climate change is simply wrong. Whether cosmic rays are correlated with climate or not, they have been regularly measured by the neutron monitor at Climax Station (Colorado) since 1953 and show no long term trend. No trend = no explanation for current changes.” Dr. Gavin Schmidt NASA/GISS

 Nýlegar fréttir af Svensmark

Svensmark og félagar hafa verið á fullu við tilraunir á því hvort geimgeislar geti myndað ský (sjá umfjöllun á bloggi Ágústs Bjarnasonar).

Svensmark hefur verið duglegur að koma með yfirlýsingar um ágæti kenningunnar um geimgeisla og hverjar niðurstöður tilrauninnar verði, án þess að koma með niðurstöður til að styðja þær. Sjá t.d. fréttatilkynningu í heimildalista, en þar segir meðal annars:

Our team at the Danish National Space Center has discovered that the relatively few cosmic rays that reach sea-level play a big part in the everyday weather. They help to make low-level clouds, which largely regulate the Earth’s surface temperature.

Einnig segir þar:  

The recent discovery by our team in Copenhagen of the chemical mechanism of cosmic-ray action on cloud formation thus brings to a climax a scientific quest that has lasted two centuries.

Það skal tekið fram að ef rétt væri það sem Svensmark segir í þessari fréttatilkynningu, þá væri hann væntanlega búinn að fá nóbelinn fyrir þetta brautryðjendastarf í loftslagsfræðunum.

Í haust kom svo út grein eftir Svensmark og félaga í Geophysical Research Letter (Svensmark o.fl 2009). Ágrip greinarinnar má sjá hér:

Close passages of coronal mass ejections from the sun are signaled at the Earth’s surface by Forbush decreases in cosmic ray counts. We find that low clouds contain less liquid water following Forbush decreases, and for the most influential events the liquid water in the oceanic atmosphere can diminish by as much as 7%. Cloud water content as gauged by the Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) reaches a minimum ≈7 days after the Forbush minimum in cosmic rays, and so does the fraction of low clouds seen by the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) and in the International Satellite Cloud Climate Project (ISCCP). Parallel observations by the aerosol robotic network AERONET reveal falls in the relative abundance of fine aerosol particles which, in normal circumstances, could have evolved into cloud condensation nuclei. Thus a link between the sun, cosmic rays, aerosols, and liquid-water clouds appears to exist on a global scale.

 Loftslagssérfræðingarnir á RealClimate voru ekki uppnumnir yfir þessum niðurstöðum og sögðu meðal annars að þessi tengsl væru undarleg, þar sem líftími þessara skýja væri talinn vera einhverjar klukkustundir, ekki heil vika eða þar um bil. Einnig benda þeir á að í greininni þá fjalli Svensmark og félagar ekki um þann skort á tengslum á milli geimgeisla og loftslagsbreytinga og sleppa því að benda á viðeigandi greinar sem stangast á við þeirra kenningar. Í vísindum, þá þarf að taka efnislega á andstæðum kenningum og mæliniðurstöður, til að veita sinni eigin kenningu brautargengi. 

Svensmark heldur áfram að láta bera á sér í fjölmiðlum t.d. í Jótlandspóstinum, sjá t.d. umfjöllun á bloggi Ágústs Bjarnasonar en þar segir Svensmark meðal annars:

Faktisk er den globale opvarmning standset, og en afkøling er så småt begyndt. Ingen klimamodel har forudsagt en afkøling af Jorden, tværtimod. Det betyder, at prognoser for fremtidens klima er utilregnelige 

Hér fellur Svensmark í þá gryfju að tala um að nú sé að kólna. Það er nefnilega eitt af því sem ætti að vera að gerast nú samkvæmt kenningum Svensmark – það ætti að vera að kólna og reyndar hratt miðað við kenningar Svensmark – því virkni sólar er í miklu lágmarki nú. Sú kólnun lætur samt bíða eftir sér allavega samkvæmt mæliniðurstöðum (sjá t.d. mýtuna um að það sé að kólna). Fleiri rangfærslur eru í blaðagrein Svensmarks, t.d. varðandi miðaldarhlýnunina (sjá t.d. mýtuna um að það hafi verið hlýrra á miðöldum). Svo virðist sem Svensmark vilji með þessari blaðagrein sannfæra fólk um ýmsar mýtur til að styrkja sinn vísindagrundvöll. En blaðagreinar með skrítnum yfirlýsingum skila engum vísindalegum niðurstöðum eins og bent hefur verið á hér fyrir ofan.

Greinar og athuganir annarra

Það sem gerir það að verkum að loftslagssérfræðingar heims eru flestir á öndverðu meiði við kenningar Svensmark er einfaldlega vegna þess að vísindalegar niðurstöður annarra eru í miklu ósamræmi við kenningar hans. Úr mörgum greinum er að velja, en hér er bent á nokkrar nýlegar greinar.

—-

Kristjánsson o.fl. (2008): Hafði þessa grein efst þar sem Íslendingur er þar í fararbroddi.  Þar segir meðal annars:

The overall conclusion, built on a series of independent statistical tests, is that no clear cosmic ray signal associated with Forbush decrease events is found in highly susceptible marine low clouds over the southern hemisphere oceans. Whether such a signal exists at all can not be ruled out on the basis of the present study, due to the small number of cases and because the strongest Forbush decrease events indicate slightly higher correlations than the average events…

For the ongoing global warming, however, the role of galactic cosmic rays would be expected to be negligible, considering the fact that the cosmic ray flux has not changed over the last few decades…

Fjallað var lítillega um þessa niðurstöðu á mbl.is, en niðurstaðan er sú að geimgeislar hafi hverfandi áhrif á hlýnun jarðar.

—-

Erlykin o.fl. (2009): Þar segir meðal annars:

The long term variations of each of the cosmic ray rate and the solar irradiance are observed to be less than their cyclic variations. Therefore, assuming that there is a causal link between either of them with the mean global surface temperature, the long term variation of the temperature must be less than the amplitude of its cyclic variation of 0.07°C. Hence within our assumptions, the effect of varying solar activity, either by direct solar irradiance or by varying cosmic ray rates, must be less than 0.07°C since 1956 i.e. less than 14% of the observed global warming. 

Niðurstaðan er sú að frá 1956, þá hafa samanlögð áhrif sólvirkni og geimgeisla átt þátt í minna en 14% af þeirri hlýnun jarðar sem hefur átt sér stað síðan þá. 

—-

Pierce og Adams (2009): Þar segir meðal annars:

 In our simulations, changes in CCN from changes in cosmic rays during a solar cycle are two orders of magnitude too small to account for the observed changes in cloud properties; consequently, we conclude that the hypothesized effect is too small to play a significant role in current climate change.

Niðurstaðan er sú að breytingar í geimgeislum séu of litlar til að hafa áhrif á ský og þar með eru áhrifin of lítil til að vera mikilvægur þáttur í núverandi hlýnun jarðar.

—-

Kulmala o.fl (2009): Þar segir meðal annars:

…Here, we report unique observations on atmospheric aerosol formation based on measurements at the SMEAR II station, Finland, over a solar cycle (years 1996–2008) that shed new light on these presumed relationships. Our analysis shows that none of the quantities related to aerosol formation correlates with the cosmic ray-induced ionisation intensity (CRII). We also examined the contribution of ions to new particle formation on the basis of novel ground-based and airborne observations. A consistent result is that ion-induced formation contributes typically less than 10% to the number of new particles, which would explain the missing correlation between CRII and aerosol formation. Our main conclusion is that galactic cosmic rays appear to play a minor role for atmospheric aerosol formation, and so for the connected aerosol-climate effects as well.

…Here we have shown, based on long-term experimental data, that atmospheric nucleation frequency or nucleation mode particle concentrations do not show correlation with galactic cosmic rays on either yearly or monthly basis. The geomagnetic activity showed similar seasonal behaviour as nucleation event frequencies, peaking in spring and autumn, but this similarity seems to be caused by different reasons. Accordingly, no significant daily correlation between these variables was found. Our results do not support the idea that the ions produced by galactic cosmic rays would be a major factor behind secondary aerosol production and the related aerosol-cloud interactions.

 Með mælingum yfir heila sólarsveiflu þá fannst lítil fylgni milli geimgeisla og myndunar þeirra agna sem eiga þátt í myndun skýja.

 

Niðurstaða

Niðurstaðan er sem sagt  sú að ólíklegt er að geimgeislar hafi áhrif á skýjahulu, en ef svo ólíklega vildi til að þeir hefðu áhrif á skýjahulu, þá deila menn um það hvaða áhrif það hefði á hitastig og þrátt fyrir að það hefði einhver áhrif á hitastig, þá útskýra geimgeislar ekki hlýnunina síðastlliðna áratugi.

Tilhneyging Svensmark að koma með ótímabærar yfirlýsingar hafa orðið til þess að hann hefur misst töluvert af þeim trúverðugleika sem hann hafði, því smátt og smátt hafa menn áttað sig á því, að þó að hugmyndir hans séu (eða voru) áhugaverðar, þá benda mæliniðurstöður og líkön til þess að geimgeislar hafi mjög lítil áhrif á myndun skýja og þar með á loftslag á jörðinni. Það er ekki þar með sagt að áhrifin séu engin og eflaust á tilraun þeirra eftir að varpa einhverju ljósi á það hvaða áhrif geimgeislar hafa á loftslag – líklegt er að niðurstaðan verði á endanum þau að þeir hafi hverfandi áhrif á loftslag – allavega ef miðað er við þau áhrif sem losun manna á CO2 hefur.

Ég ætla að enda á áhugaverðum orðum Barrie Pittock (2009) en hann tók saman áhugaverða grein um áhrif sólar á loftslag:

Quite early in my career as a climate change scientist it was seriously put to me  that as I was a well-known sceptic re solar–weather connections, naturally I would be sceptical of human-induced climate change. I thought I was, but the growing body of evidence convinced me that my scepticism was unjustified and that I needed to get into the details to make this knowledge useful. Maybe that will happen in due course with solar–weather/climate variations, but I doubt such relationships will ever explain a useful amount of the variance. If it did, the correlation would be so large that it would already be well established, mechanism and all.

Heimildir

Nokkrar heimildir um kenningar Svensmark:

Svensmark 1998 – Influence of cosmic rays on Earth’s climate

Fréttatilkynning frá Svensmark má finna hér: Influence of Cosmic Rays on the Earth’s Climate

Svensmark o.fl 2009 – Cosmic ray decreases affect atmospheric aerosols and clouds

Nokkrar heimildir þar sem tengsl milli geimgeisla og skýjahulu eða hlýnunar eru sögð lítil eða engin:

Laut 2003 –  Solar activity and terrestrial climate: an analysis of some purported correlations

Kristjánsson o.fl. 2008 – Cosmic rays, cloud condensation nuclei and clouds – a reassessment using MODIS data

Erlykin o.fl. 2009 – Solar activity and the mean global temperature

Pierce og Adams 2009 – Can cosmic rays affect cloud condensation nuclei by altering new particle formation rates?

 Kulmala o.fl. 2009 – Atmospheric data over a solar cycle: no connection between galactic cosmic rays and new particle formation

Pittock 2009 – Can solar variations explain variations in the Earth’s climate? – An editorial comment

Að lokum áhugavert bréf frá Peter Laut þar sem meðal annars er fjallað um vinnubrögð Svensmarks:

Climate Change: The Role of Flawed Science (An analysis by Peter Laut – November 2009)