Een van de fundamentele vragen voor klimaatwetenschappers is in hoeverre de zonne-opbrengst in de toekomst kan variëren. Het allesomvattende effect van de zon op de atmosfeer van de aarde betekent dat zelfs kleine veranderingen in de bestraling aanzienlijke gevolgen kunnen hebben voor het wereldwijde klimaat.

Echter, wetenschappers kunnen alleen een hypothese maken over de gemiddelde grootte van de variabiliteit als de zon van de ene ongeveer 11-jarige zonnecyclus naar de volgende gaat. Ze hebben tientallen jaren aan satellietwaarnemingen verzameld. Maar hoewel dergelijke waarnemingen bedoeld zijn om nauwkeurig te zijn, ze zijn niet helemaal nauwkeurig en kunnen geen potentiële veranderingen in de output van de zon onthullen tijdens gebeurtenissen in het verleden, zoals het Maunder Minimum van de jaren 1600 en begin 1700, een tijd van ongewoon lage zonnevlekkenactiviteit.

Als waarnemingen van de zon niet ver genoeg teruggaan in de tijd om gegevens te verschaffen over de variabiliteit, welke opties zijn er nog?

Een team van onderzoekers van het National Center for Atmospheric Research (NCAR) en Tennessee State University heeft een nieuwe aanpak bedacht. In plaats van te focussen op de zon, ze analyseerden bestaande gegevens van een reeks telescopen die waren getraind op 72 zonachtige sterren. Door statistische technieken toe te passen op de waarnemingen, genomen van 1993 tot 2017, ze hebben een beeld samengesteld van de variabiliteit van de zon dat statistisch gelijk is aan waarnemingen die teruggaan tot 1750.

"Deze lange-termijn datasets van sterrenobservaties kunnen belangrijke dingen zeggen over de sterren, de zon, en het klimaat op aarde, " zei NCAR-wetenschapper Ricky Egeland, een co-auteur van een recente studie over het onderzoek. "Dit zijn het soort observaties dat, als ze doorgaan, kan ons fundamentele begrip van de variabiliteit van de zon en het klimaat op aarde verbeteren."

De studie is gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift .

Het bereik verkleinen

De eerste bevindingen van het onderzoeksteam geven aan dat variaties in de totale zonnestraling sinds 1750 gemiddeld 4,5 watt per vierkante meter bedragen, of W m ^-2 (een standaardmaat die door klimaatwetenschappers wordt gebruikt om de mate van zonneverwarming van de atmosfeer van de aarde te meten).

De auteurs waarschuwden dat dit aantal waarschijnlijk aanzienlijk zal afnemen met toekomstige waarnemingen, omdat, statistisch, hoe langer een variabiliteit wordt gemeten, hoe minder het gemiddelde in de meeste gevallen in de loop van de tijd verandert. (Om te begrijpen waarom, stel je voor dat je de gemiddelde verandering in dagelijkse hoge temperaturen in een bepaalde stad berekent. Als je maar twee dagen meet, één in de winter met een maximum van 20 graden en de andere in de zomer met een maximum van 90, dan is de gemiddelde variatie 70 graden. Maar als je jarenlang op dezelfde dagen blijft meten, die gemiddelde variatie zal dalen tot minder dan een graad.)

Het genereren van een nauwkeurige schatting van zonnevariatie is van cruciaal belang om de impact van verschillende factoren op het wereldwijde klimaat te begrijpen. Zonnevariabiliteit wordt momenteel geschat op basis van ruwe extrapolaties, variërend van -0,3 tot +0,1 W m ^-2 sinds 1750 volgens extrapolaties van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering. In vergelijking, maatschappelijke emissies van broeikasgassen in de afgelopen jaren hebben een geschatte warmte-impact van ongeveer 2,2 W m ^-2 sinds 1750, volgens het IPCC.

De nieuwe techniek kan de IPCC-schatting van zonnevariatie bevestigen, of het kan worden gebruikt om het te verfijnen.

“Door deze aanpak te gebruiken, je krijgt met het verstrijken van de tijd steeds nauwkeurigere metingen van de sterren, en je krijgt een beter idee van hoe een ster als de zon zich gaat gedragen op tijdschalen van 25 tot 50 jaar, tijden waarin onze kinderen nog zullen leven", zei NCAR-wetenschapper Philip Judge, die co-auteur was van de studie.

De auteurs zeiden dat voortdurende observaties met de reeks fotometrische telescopen van het Fairborn Observatory in Arizona betere langetermijnschattingen van de variabiliteit van de zon zullen opleveren.

"Deze unieke datasets vertegenwoordigen de meest nauwkeurige metingen die er bestaan ​​​​van helderheidsvariabiliteit in zonachtige sterren, " zei co-auteur Gregory Henry van Tennessee State University, die zich de afgelopen 25 jaar heeft gewijd aan het maken van deze metingen met TSU's reeks robottelescopen in Arizona. "Als we deze waarnemingen nog een decennium of zo kunnen blijven doen, onze datasets zullen nog waardevoller worden voor de zoektocht om de klimaatvariabiliteit op de lange termijn op aarde te begrijpen."