نقش خورشید در تغییرات اقلیمی چیست؟

به گزارش ایسنا، فعالیت‌های خورشیدی به‌عنوان یکی از عوامل طبیعی تاثیرگذار بر تغییرات اقلیمی، در طولانی‌مدت می‌توانند باعث دگرگونی‌هایی در چرخه‌های فصلی شوند. با این حال، مطالعات نشان می‌دهد که تأثیر این نوسانات در مقایسه با نقش گازهای گلخانه‌ای و دیگر عوامل انسانی در گرمایش جهانی کمتر است. تغییرات در تابش خورشیدی ممکن است به تخریب یا تقویت لایه اوزون کمک کند اما باز هم سهم فعالیت‌های انسانی بیشتر است. در عین حال، شواهد تاریخی مانند داده‌های یخچالی و رویدادهای جوی گذشته نشان می‌دهند که برخی تغییرات اقلیمی نیز تحت تأثیر فعالیت‌های خورشیدی بوده‌اند.

در همین راستا، درخصوص دوره‌های فعالیت خورشید و تاثیری که بر میزان تابش و پدیده‌های آب‌وهوایی دارد، با عمران مرادی، پژوهشگر فضایی به گفت‌وگو نشسته‌ایم که مشروح آن را در ادامه می‌خوانید.

دوره‌های فعالیت خورشید چه تاثیری بر شدت تابش خورشیدی دارند و چگونه این تغییرات در طول زمان اندازه‌گیری می‌شوند؟
فعالیت‌های خورشیدی، به‌ویژه لکه‌ها و شراره‌های خورشیدی، می‌توانند تاثیر بسزایی بر شدت تابش خورشیدی داشته باشند. تابش خورشید شامل مجموعه‌ای از انرژی‌ها و پرتوهای مختلف، از نور مرئی گرفته تا اشعه‌های فرابنفش و دیگر پرتوهای نامرئی است که از سطح خورشید ساطع می‌شوند. افزایش فعالیت‌های خورشیدی باعث می‌شود که میزان تابش خورشید افزایش یابد و در نتیجه، ذرات بارداری که به‌واسطه بادهای خورشیدی از خورشید به بیرون پرتاب می‌شوند، افزایش می‌یابند. این دوره‌ها به‌طور معمول در چرخه‌های ۱۱ ساله اتفاق می‌افتند و طی این مدت فعالیت خورشید به اوج می‌رسد. این تغییرات توسط دانشمندان از طریق رصدهای دقیق نجومی و ابزارهای سنجش تابش و میدان‌های مغناطیسی خورشید، اندازه‌گیری و تحلیل می‌شود.

 چگونه نوسانات دوره‌ای خورشید (مانند چرخه‌ی ۱۱ ساله‌ی خورشیدی) می‌توانند بر دمای سطح زمین و آب‌وهوا تاثیر بگذارند؟
نوسانات دوره‌ای خورشید، به‌ویژه چرخه‌های ۱۱ ساله خورشیدی، ممکن است تاثیراتی محدود بر دمای سطح زمین و شرایط آب‌وهوایی داشته باشند. در دوره‌هایی که فعالیت‌های خورشیدی افزایش می‌یابد، شدت تابش خورشید بیشتر می‌شود که این امر می‌تواند تغییراتی را در جو زمین ایجاد کند. مناطق مختلف زمین نسبت به تغییرات تابش خورشید حساسیت متفاوتی دارند، اما در مجموع، این تغییرات در مقایسه با تاثیرات ناشی از عوامل انسانی، نظیر تولید گازهای گلخانه‌ای، بسیار کمتر است. البته پژوهش‌های علمی در این زمینه همچنان ادامه دارند تا بتوان میزان دقیق اثرگذاری این نوسانات بر دمای زمین را به‌طور شفاف‌تری مشخص کرد.

آیا ارتباطی میان فعالیت‌های خورشیدی با پدیده‌هایی مانند طوفان‌های الکتریکی و خشکسالی وجود دارد؟
برخی از پژوهش‌ها ارتباطاتی میان فعالیت‌های خورشیدی و وقوع پدیده‌هایی نظیر طوفان‌های الکتریکی و خشکسالی نشان داده‌اند، اما این ارتباطات همچنان نیازمند تحقیقات بیشتری است. عوامل متعددی بر وقوع پدیده‌هایی مانند خشکسالی تاثیر دارند و بسیاری از آن‌ها از عوامل انسانی ناشی می‌شوند. بنابراین، در مطالعات این حوزه، تفکیک تاثیرات خورشیدی از تاثیرات دیگر عوامل، همچون پارامترهای انسانی، بسیار پیچیده است و این امر باعث می‌شود تا داده‌های ما همچنان محدود و ناپایدار باشند.

پدیده‌های خورشیدی مانند شراره‌ها و لکه‌های خورشیدی چگونه در دوره‌های فعالیت خورشید تغییر می‌کنند و تاثیر آن‌ها بر سیستم آب‌وهوایی زمین چیست؟
لکه‌ها و شراره‌های خورشیدی از جمله پدیده‌هایی هستند که در دوره‌های افزایش فعالیت خورشیدی به‌واسطه اختلالات مغناطیسی در سطح خورشید رخ می‌دهند. خورشید به‌دلیل اینکه یک توده عظیم گاز است، بخش‌های مختلف آن با سرعت‌های متفاوتی می‌چرخند و این چرخش‌های نامنظم می‌تواند خطوط میدان مغناطیسی خورشید را از هم بگسلد. این امر موجب ظهور لکه‌های خورشیدی و پرتاب مواد از سطح خورشید می‌شود. هنگامی که ذرات باردار ناشی از این شراره‌ها و بادهای خورشیدی به زمین می‌رسند، می‌توانند تاثیراتی در جو زمین، سیستم‌های ارتباطی و حتی سیستم‌های آب‌وهوایی ایجاد کنند. اگرچه تاثیر این پدیده‌ها بر جو زمین، در مقایسه با عوامل انسانی محدود است، اما ممکن است تغییرات محدودی در شرایط آب‌وهوایی و حتی اقلیم ایجاد کنند.

تغییرات فعالیت خورشیدی چگونه می‌توانند بر گردش عمومی اتمسفر زمین و الگوهای جوی همچون ال‌نینو و لانینا اثرگذار باشند؟
فعالیت‌های خورشیدی و تغییرات آن می‌توانند به نوعی بر الگوهای جوی و گردش عمومی اتمسفر زمین تاثیر بگذارند. اگرچه تاثیرات خورشیدی بر شدت الگوهای جوی نسبتاً محدود است، اما برخی از پژوهش‌ها نشان می‌دهند که نوسانات خورشیدی می‌توانند در شدت و توزیع برخی از پدیده‌های جوی تاثیراتی جزئی داشته باشند. با این حال، مطالعات بیشتر و دقیق‌تری در این زمینه نیاز است تا بتوان این تاثیرات را از دیگر عوامل و نوسانات آب‌وهوایی که در ایجاد این پدیده‌ها نقش دارند، تفکیک کرد.

کاهش یا افزایش تابش خورشیدی چه تاثیری بر چرخه‌های فصلی زمین می‌گذارد و آیا می‌تواند در طولانی‌مدت موجب تغییرات اقلیمی شود؟
تغییرات تابش خورشیدی در کوتاه‌مدت تاثیرات محدودی بر چرخه‌های فصلی زمین دارند، اما در بلندمدت، چنین تغییراتی می‌تواند ساختار این چرخه‌ها را دستخوش تحول سازد. با این حال، بررسی‌ها نشان می‌دهد که در میان عوامل مختلف تغییرات اقلیمی، نقش تاثیرات انسانی و انتشار گازهای گلخانه‌ای به عنوان قوی‌ترین عامل، بر این تغییرات غلبه دارد. در نتیجه، هرچند تابش خورشیدی می‌تواند به فرآیند گرمایش زمین یاری برساند، اما سهم آن در مقایسه با اثرات گازهای گلخانه‌ای به میزان کمتری است. این پدیده‌ها در عین حال که قابل مشاهده هستند، اما نیازمند بررسی‌های دقیق‌تر و پژوهش‌های طولانی‌مدت برای شناسایی میزان سهم خورشید در تغییرات اقلیمی هستند.

چگونه دانشمندان از مدل‌های اقلیمی برای پیش‌بینی تاثیر فعالیت‌های خورشیدی بر تغییرات آب‌وهوایی استفاده می‌کنند؟
فعالیت‌های خورشیدی تا حدی قابل پیش‌بینی هستند و دانشمندانی که بر پدیده‌های جوی خورشید تمرکز دارند، در سازمان‌های فضایی و کنسرسیوم‌های بین‌المللی این فعالیت‌ها را تحت نظر می‌گیرند. حضور لکه‌های خورشیدی در قالب نمودار پروانه‌ای، که چرخه‌ای تقریبا منظم است، به دانشمندان کمک می‌کند تا تغییرات این فعالیت‌ها را پیش‌بینی کنند. با افزایش باد خورشیدی، گروه‌های بحران نیز وارد عمل می‌شوند و ارتباطات ماهواره‌ای و رادیویی را زیر نظر می‌گیرند، چرا که فعالیت‌های شدید خورشیدی می‌توانند باعث اختلالات جدی در این ارتباطات شوند. این پیش‌بینی‌ها با مطالعات دقیق بر روی لکه‌های خورشیدی و طوفان‌های مغناطیسی همراه است، تا اثرات احتمالی آنها بر سیستم‌های الکتریکی، نیروگاه‌ها و ارتباطات بین‌المللی مورد توجه قرار گیرد.

آیا نوسانات خورشیدی می‌توانند به‌عنوان یکی از عوامل ایجاد گرمایش جهانی در نظر گرفته شوند یا تاثیر آن‌ها در مقایسه با سایر عوامل محدود است؟
نوسانات خورشیدی می‌توانند تا حدی در فرآیند گرمایش جهانی تاثیرگذار باشند، اما سهم آن‌ها در مقایسه با عوامل انسانی و انتشار گازهای گلخانه‌ای بسیار محدودتر است. در واقع، فعالیت‌های انسانی و پدیده گلخانه‌ای بستر اصلی را برای گرمایش جهانی فراهم کرده‌اند و این پدیده‌ها تاثیراتی از خود بر جای گذاشته‌اند که موجب می‌شود حتی تاثیرات کوچک خورشیدی نیز شدت بیشتری پیدا کنند. به عنوان مثال، وجود گازهای آلاینده در شهرها در به دام انداختن گرمای خورشید کمک می‌کند، در حالی که در مناطق پاک‌تر مانند کویر، گرما به آسانی از جو زمین خارج می‌شود. بنابراین، نقش اصلی در گرمایش جهانی بر عهده پدیده گلخانه‌ای است که انسان‌ها آن را ایجاد کرده‌اند و فعالیت‌های خورشیدی تنها در حاشیه این فرآیند اثرگذار هستند.

تاثیر دوره‌های فعالیت خورشید بر لایه اوزون چیست و چگونه تغییرات در تابش خورشیدی می‌تواند باعث تقویت یا تخریب آن شود؟
افزایش تابش خورشیدی می‌تواند به تشدید فرآیند تخریب لایه اوزون منجر شود، به ویژه در دوره‌هایی که فعالیت خورشیدی شدت یافته و مدت طولانی‌تری دارد. با این حال، همانند سایر تاثیرات، اثرات انسان‌ها بر تخریب لایه اوزون بسیار بیشتر از اثرات خورشید است. در واقع، گازهای مضر و آلاینده‌هایی که از فعالیت‌های صنعتی انسانی ناشی می‌شوند، بزرگترین عامل در تخریب اوزون به شمار می‌روند و افزایش تابش خورشید می‌تواند به عنوان یک عامل جانبی در این تخریب نقش داشته باشد.

آیا شواهدی وجود دارد که نشان دهد در دوره‌های گذشته، فعالیت‌های خورشیدی منجر به ایجاد رویدادهای بزرگ آب‌وهوایی شده‌اند؟ و این شواهد چگونه جمع‌آوری شده‌اند؟
شواهدی از مطالعات زمین‌شناسی و داده‌های تاریخی، از جمله داده‌های یخچالی و حلقه‌های درختان، وجود دارند که نشان می‌دهند فعالیت‌های خورشیدی در دوره‌های گذشته با برخی از رویدادهای آب‌وهوایی همزمان بوده است. اما باید توجه داشت که این رویدادها بیشتر بر مصنوعات انسانی، مانند ارتباطات رادیویی و نیروی برق، تاثیر داشته‌اند.

به‌عنوان مثال، رویداد کارینگتون (Carrington Event) در سال ۱۸۵۹ یکی از بزرگ‌ترین طوفان‌های ژئومغناطیسی ثبت‌شده بود که باعث آتش‌سوزی در خطوط تلگراف و شفق‌های قطبی در عرض‌های جغرافیایی نزدیک به خط استوا شد. یا طوفان خورشیدی سال ۱۹۸۹ که منجر به قطع برق در کبک کانادا و اختلال در سرویس‌های ماهواره‌ای شد. همچنین در سال ۲۰۰۳ شراره‌های خورشیدی باعث اختلالات جی‌پی‌اس و ارتباطات رادیویی شد و در سال ۲۰۱۷ اختلالات گسترده‌ای در سیستم‌های ناوبری ایجاد شد و برخی شرکت‌ها مسیر پروازها را تغییر دادند.