El efecto sol-clima: la hipótesis del guardián del invierno (V). El papel del sol en el cambio climático

de Javier Vinos y Andy May

“Una vez que empiezas a dudar, como se supone que debes dudar. Me preguntas si la ciencia es cierta y decimos ‘No, no, no sabemos qué es verdad, estamos tratando de averiguarlo, posiblemente todo esté mal’… Cuando dudas y preguntas se vuelve un poco más difícil de creer. . Puedo vivir con la duda y la incertidumbre y sin saber. Creo que es mucho más interesante vivir sin saber que tener respuestas que pueden estar equivocadas”. Richard Feynmann (1981)

5.1 Introducción

El descubrimiento de la variabilidad multidecadal en la década de 1990 (ver la Parte IV) mostró que la ciencia del cambio climático es muy inmadura. La respuesta a qué estaba causando el calentamiento observado se proporcionó antes de que se hicieran las preguntas adecuadas. Una vez que se anunció la respuesta, las preguntas ya no fueron bienvenidas. Michael Mann dijo de una Judith Curry escéptica: “No sé qué cree que está haciendo, pero no ayuda a la causa ni a su credibilidad profesional” (Mann 2008). Pero como dijo Peter Medawar (1979), “la intensidad de la convicción de que una hipótesis es verdadera no influye en si es verdadera o no”. Las opiniones de los científicos no constituyen ciencia, y un consenso científico no es más que una opinión colectiva basada en el pensamiento grupal. Al dudar de un consenso científico («Al igual que se supone que debes dudar», como dijo Feynman) se vuelve desagradable, la opinión colectiva se convierte en dogma, y ​​el dogma claramente no es ciencia.

Lennart Bengtsson, ex director del Instituto Max Planck de Meteorología, ganador del Premio Descartes y un premio de la OMM por investigación pionera, lo expresó sucintamente después de aceptar participar en una organización escéptica encabezada por Nigel Lawson, miembro de la Cámara de los Lores y ex Ministro de Hacienda:

«No había [been] esperando una presión mundial tan enorme ejercida sobre mí por parte de una comunidad a la que he estado cerca durante toda mi vida activa. Los colegas están retirando su apoyo, otros colegas se están retirando de la autoría conjunta, etc. No veo límite ni fin a lo que sucederá. Es una situación que me recuerda a la época de McCarthy. Nunca hubiera esperado algo similar en una comunidad tan originalmente pacífica como la meteorología. Al parecer, se ha transformado en los últimos años” (von Storch 2014).

Este es el efecto que los dogmas tienen sobre los científicos, la investigación científica normal se vuelve imposible al introducir un fuerte sesgo de grupo en contra de cuestionar el dogma.

Una vez que se establecen los dogmas, tienden a evadir el escrutinio científico. Stuart Firestein, al revisar los principales consensos científicos erróneos del pasado en su libro de 2012, Ignorancia: cómo impulsa la cienciase pregunta si

“… ¿hay alguna razón, realmente, para pensar que nuestra ciencia moderna puede no sufrir errores similares? De hecho, cuanto más acertado sea el hecho, más preocupante puede resultar. Los hechos realmente exitosos tienden a volverse inexpugnables a la revisión”. Stuart Firestein (2012)

El dogma principal de la ciencia del cambio climático se establece en el Quinto Informe de Evaluación (AR5) del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático como:

“Es muy probable que más de la mitad del aumento observado en la temperatura global promedio de la superficie entre 1951 y 2010 haya sido causado por el aumento antropogénico en las concentraciones de GEI y otros forzamientos antropogénicos juntos. La mejor estimación de la contribución humana al calentamiento es similar al calentamiento observado durante este período (Figura RRP.3)”(IPCC 2014).

Sin embargo, no hay evidencia que confirme este dogma. Se basa en resultados de modelos informáticos que fueron programados con los mismos supuestos que se desprenden de ellos, en un claro caso de razonamiento circular. Un ejemplo de tales supuestos es que el único efecto aceptado de la variabilidad solar sobre el clima es el cambio en la irradiancia solar total (TSI). Ninguno de los efectos solares descritos en la Parte II están incluidos porque no son aceptados, y aunque fueran aceptados, no sabríamos programarlos. No sabemos cómo suceden o cómo afectan el clima. Tal es la arrogancia de los partidarios de la teoría climática moderna que creen que entendemos cómo cambia el clima lo suficientemente bien como para hacer proyecciones confiables de 75 años en el futuro.

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Figura 5.1. El dogma principal de la ciencia del cambio climático se muestra en la Figura SPM.3 de AR5. El quinto informe del IPCC afirma que el calentamiento observado entre 1951 y 2010 se debió a causas antropogénicas, sin la contribución de forzamientos naturales, a pesar de la baja actividad volcánica y la alta actividad solar; y sin ninguna contribución de oscilaciones multidecadales, a pesar de que el período de calentamiento de 1976-2000 coincidió con un aumento de AMO.

En la Parte III mostramos la importancia del transporte meridional (MT) y el gradiente latitudinal de temperatura (LTG) tanto en el clima global como regional. Determinan la cantidad de energía dirigida hacia los polos. En la Parte IV mostramos que los cambios en MT causan cambios en el régimen climático y que estos cambios alteran el presupuesto energético del sistema climático. Esta evidencia refuta el dogma y revela que los cambios en MT constituyen un forzamiento climático que no se explica en la figura 5.1. En la Parte II, revisamos la evidencia de que los cambios en la actividad solar afectan el vórtice polar, ENSO, la tasa de rotación de la Tierra y las propiedades de propagación atmosférica de las ondas planetarias, lo que resulta en cambios espaciotemporales dinámicos en la circulación atmosférica, la temperatura y la precipitación que se corresponden con cambios climáticos sustanciales de el pasado registrado por la evidencia paleoclimatológica. Todos y cada uno de los factores climatológicos afectados por la actividad solar apuntan a un efecto de la variable sol sobre MT. A través de cambios en MT, los cambios en la actividad solar constituyen una de las principales causas del cambio climático, refutando aún más el dogma climático.

5.2 Regulación múltiple transporte Meridional

MT es el modulador más importante del clima global. La gran complejidad de la circulación global acoplada océano-atmósfera con todos sus modos de variabilidad, oscilaciones, teleconexiones y modulaciones, es solo la manifestación de una sola causa subyacente, el transporte de energía desde su punto de entrada al sistema climático hasta su punto de salida. La masa (incluida el agua) se transporta, directa o indirectamente, debido al transporte de energía. Como vimos en la Parte III, sección 3, la MT la lleva a cabo principalmente la atmósfera (ver Fig. 3.4), y lo hace a través de dos vías separadas pero acopladas, una es a través de la estratosfera (la circulación de Brewer-Dobson, BDC) , el otro es a través de la troposfera, principalmente sobre cuencas oceánicas con la contribución tanto de la atmósfera como del océano. El acoplamiento de estas dos vías es variable en el tiempo y el espacio (Kidston et al. 2015). En la zona ecuatorial hay acoplamiento a través de la convección profunda y la rama ascendente del BDC (Collimore et al. 2003), y en latitudes altas a través del vórtice polar (PV). El acoplamiento descendente en las latitudes medias es complejo y variable según la longitud (Elsbury et al. 2021). El acoplamiento descendente se ejerce principalmente por cambios en los gradientes de temperatura estratosférica y la respuesta del balance térmico del viento. El balance térmico del viento afecta la fuerza de la circulación zonal media y la posición y la fuerza de los chorros troposféricos, los remolinos y las trayectorias de las tormentas (Kidston et al. 2015). El acoplamiento ascendente depende de los cambios en la convección y la generación de ondas atmosféricas. En consecuencia, el acoplamiento es más fuerte en invierno cuando los contrastes de temperatura y la generación de ondas atmosféricas en la troposfera son más intensas, y los gradientes de temperatura en la estratosfera son más profundos.

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Figura 5.2. Diagrama de transporte meridional. Los rectángulos redondeados de color gris claro son los dos componentes (pistas) del transporte meridional, con sus moduladores conocidos en óvalos blancos. Las flechas negras indican acoplamiento o modulación. Las flechas discontinuas indican el efecto indirecto de las erupciones volcánicas sobre el transporte meridional troposférico y el ENSO. Los cambios en el transporte meridional afectan el balance energético del sistema climático de la Tierra al cambiar la intensidad de la transferencia de energía de la región tropical rica en GEI a la región polar pobre en GEI. De Vinos 2022.

La MT estratosférica está modulada por factores que alteran el gradiente de temperatura latitudinal (ozono, actividad solar y aerosoles volcánicos) o la fuerza del viento zonal (QBO), ya que determinan el nivel de transmisión de ondas planetarias que impulsa el transporte estratosférico. ENSO es parte del MT troposférico y está determinado por sus condiciones, pero también es un modulador del transporte estratosférico, afectando la fuerza del BDC (Domeisen et al. 2019), y por lo tanto participa en el acoplamiento MT estratosfera-troposfera. No se sabe si el QBO influye en ENOS, pero se han documentado todas las demás interacciones entre estos tres moduladores (efecto solar, QBO y ENOS) de la MT estratosférica (Labitzke 1987; Calvo & Marsh 2011; Salby & Callaghan 2000; Taguchi 2010). La onda de estadio representa el cambio secuencial coordinado que afecta a las partes interconectadas de MT troposférica (Wyatt & Curry 2014). Es una fuerte oscilación multidecadal en MT, y no se puede subestimar la importancia que tiene en la variabilidad climática.

La mayoría de los efectos climáticos de la actividad volcánica que no se deben a la reflexión directa y la dispersión de la radiación solar por los aerosoles de sulfato estratosféricos, o la química estratosférica alterada, se logran alterando la MT. Es por eso que las fuertes erupciones volcánicas tropicales causan el calentamiento invernal del NH al fortalecer el PV (GuðlaugsdÓttir et al. 2019), por qué inducen estados ENOS (Swingedouw et al. 2017; Sun et al. 2018), y por qué excitan la oscilación bidecadal MT (Swingedouw et al. 2015; consulte la Parte IV, Secc. 4.2 y Fig. 4.2), lo que explica los efectos interdecenales de las erupciones volcánicas.

Aparte de las variaciones en el contenido de GEI de la atmósfera, el clima cambia a través de cambios en MT, y este es probablemente el mecanismo principal, ya que en el pasado se han producido cambios climáticos importantes con solo variaciones modestas en el forzamiento radiativo del efecto invernadero. El efecto de algunos moduladores MT tiende a cero cuando se promedia durante algunos años. Este es el caso de QBO y ENSO. La variabilidad multidecadal también se equilibra en marcos de tiempo más largos. Sin embargo, la actividad solar tiene ciclos centenarios y milenarios que se convierten en el modulador de MT más importante en frecuencias sub-Milankovitch (es decir,

Los cambios centenarios y milenarios en la actividad solar son un importante forzamiento climático debido al efecto persistente que tienen sobre la MT. Los cambios en la actividad solar alteran el presupuesto energético del sistema climático global. Los cambios más cortos en la actividad solar (décadal) son menos importantes porque en estos marcos de tiempo MT se ve más afectado por otros moduladores, como la onda de estadio, ENSO y QBO, que a menudo actúan en oposición a la modulación solar.

5.3 La hipótesis del guardián del invierno

La visión actual del cambio climático, tal como se refleja en los informes de evaluación del IPCC, constituye una teoría radiativa del clima. Dentro de esta teoría, la variabilidad solar solo se considera en términos de los pequeños cambios radiativos en TSI (alrededor del 0,1 % por ciclo solar), a pesar de la fuerte evidencia de cambios dinámicos inducidos por el sol en la circulación atmosférica global presentados en la Parte II. Estos efectos dinámicos, indirectos y no lineales de la variabilidad solar en el clima son detectables en el reanálisis climático (ver Fig. 2.2; Lean 2017) y reproducidos por modelos (Kodera et al. 2016), pero no están incorporados al clima moderno. cambiar la teoría porque no se les ha dejado espacio.

El cambio en la actividad solar no tiene un efecto global durante todo el año como se espera de un cambio global en el forzamiento radiativo solar. El efecto es mayor durante las estaciones frías hemisféricas y máximo durante el invierno boreal, como lo muestran sus modificaciones en la velocidad de rotación de la Tierra (ver Fig. 2.5; Le Mouël et al. 2010). Los cambios en la duración del día (ΔLOD) se deben a cambios en la circulación atmosférica meridional responsable del aumento en la cantidad de calor transportado al polo invernal. Este efecto solar específico de la estación fría, ligado a la fuerza del PV, se ve en el reanálisis climático y en las observaciones, lo que sugiere que afecta los fenómenos atmosféricos y oceánicos, incluidos el AO y la NAO, bloqueando la frecuencia de los eventos, la fuerza del viento zonal, el subpolar. la fuerza del giro y la trayectoria de las tormentas invernales del Atlántico Norte. El efecto dinámico de la actividad solar específico de la estación debe dar como resultado cambios importantes en la cantidad de calor dirigido al polo oscuro. La mayor parte de este calor sale del planeta irradiado como OLR en la larga noche polar. El flujo de calor a través del hielo marino siempre es hacia la atmósfera, y el aumento de los GEI sin condensación favorece la pérdida de energía a través de un mayor enfriamiento radiativo de las moléculas de GEI que están más calientes que la superficie (van Wijngaarden & Happer 2020). La pérdida de calor por radiación también aumenta debido a la fuerte disminución de la cubierta de nubes que acompaña al invierno polar (Eastman & Warren 2010) y la baja humedad absoluta de la atmósfera polar invernal.

El efecto asimétrico estacional de la actividad solar sobre el clima establece la variabilidad solar como el guardián más importante a largo plazo de la gran cantidad de calor que sale del planeta en los polos cada estación fría. Son el principal disipador de calor del planeta (ver Fig. 3.2). Así, la hipótesis de cómo los cambios en la actividad solar regulan la MT se denomina Hipótesis del guardián del invierno (WGK-h). El WGK-h (Fig. 5.3) establece que el nivel de actividad solar es uno de varios factores que determinan la fuerza de los vientos zonales y, por lo tanto, la propagación de ondas planetarias en la atmósfera invernal. La propagación de ondas hacia el polo y hacia arriba controla la fuerza de la energía fotovoltaica, que es el principal modulador del calor y la humedad MT hacia el polo invernal. Los inviernos de alta actividad solar promueven una circulación zonal más fuerte, lo que reduce la MT, lo que conduce a un invierno ártico más frío, un invierno más cálido en las latitudes medias, una banda tropical más cálida debido a la reducción del afloramiento de BDC y una menor pérdida de energía en el polo invernal. Los inviernos de baja actividad solar promueven lo contrario. La diferencia en la pérdida de energía en el polo invernal es lo suficientemente grande como para afectar en gran medida el clima de todo el planeta cuando la actividad solar es constantemente alta o baja durante varios ciclos solares consecutivos (es decir, décadas).

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Fig. 5.3 La hipótesis del guardián del invierno sobre el efecto de la variabilidad solar en el clima. a) Los inviernos de alta actividad solar promueven un fuerte gradiente de temperatura latitudinal estratosférica a través del aumento del ozono y el aumento del calentamiento del ozono causado por una mayor radiación UV. La alta actividad solar, a través de cambios en el balance térmico del viento, fortalece los vientos zonales reduciendo la propagación de ondas planetarias. Esto permite que el vórtice polar permanezca fuerte durante el invierno, reduciendo el transporte meridional y la pérdida de calor en el polo invernal. El efecto sobre el gradiente de temperatura estratosférica de la alta actividad solar puede oponerse a las condiciones de QBO del este y El Niño. El transporte meridional troposférico está fuertemente afectado por el c. Oscilación de 65 años, aquí representada sobre el Atlántico por el AMO, que denota un transporte más débil cuando cambia a valores más altos (acumulación de calor en el Atlántico Norte). El efecto climático es un aumento del calentamiento global y un patrón invernal frío del Ártico/continentes cálidos. b) Los inviernos de baja actividad solar promueven un gradiente de temperatura latitudinal estratosférico débil debido a la menor radiación UV, lo que lleva a un vórtice polar débil que aumenta el transporte meridional y la pérdida de calor en el polo invernal. El efecto sobre el gradiente de temperatura estratosférica de la baja actividad solar puede oponerse al QBO del oeste, las condiciones de La Niña y el forzamiento de aerosoles volcánicos. El transporte meridional troposférico es fuerte cuando el c. La oscilación de 65 años está en fase descendente y el AMO está cambiando a valores más bajos (reducción de calor en el Atlántico Norte). El aumento del transporte aumenta la velocidad de rotación de la Tierra a medida que disminuyen los vientos zonales y reside menos momento angular en la atmósfera. El efecto climático es la reducción del calentamiento global y un patrón invernal cálido del Ártico/continentes fríos. De Vinos 2022.

El WGK-h se basa en la evidencia de que MT es uno, si no la más importante, agente del cambio climático. Pero como se indicó anteriormente, la MT está modulada por las condiciones climáticas que afectan la fuerza de los vientos zonales, que incluyen no solo la actividad solar sino también el ENSO, el QBO, los aerosoles volcánicos estratosféricos y la onda de estadio (la oscilación multidecadal en la MT troposférica). Como la MT depende del transporte atmosférico y oceánico, responde no solo a la señal estratosférica que involucra la actividad solar, sino también a la troposférica que involucra al océano (Fig. 5.3). Esta doble dependencia conduce a una inconsistencia en los efectos solares que ha plagado los estudios del clima solar. La señal solar es parte de un sistema complejo que determina la fuerza de la MT invernal, pero su tasa de rotación larga (decadal a centenario) se acumula con el tiempo.

Los mecanismos del efecto solar sobre el clima han sido descritos por múltiples autores. El calentamiento diferencial del ozono por UV crea un gradiente de temperatura en la estratosfera que afecta la fuerza del viento zonal. La fuerza de los vientos zonales determina la propagación de ondas planetarias que afecta la fuerza de la energía fotovoltaica. El viento zonal y las condiciones fotovoltaicas en la estratosfera se propagan a la troposfera a través del equilibrio del viento térmico y el acoplamiento estratosfera-troposfera. En la troposfera, la posición y fuerza de los chorros y las condiciones de la Oscilación Ártica se ven afectadas (Lean, 2017). Sin embargo, el WGK-h propone que el efecto climático a largo plazo de la variabilidad solar está mediado por su efecto sobre la MT de calor hacia el polo invernal, y que los efectos climáticos globales más fuertes se deben a la pérdida de energía acumulada en el polo invernal durante periodos prolongados de baja actividad solar. El papel principal de la variabilidad solar en el clima es actuar como un guardián de invierno, promoviendo la conservación de energía durante los años de alta energía solar. actividad y permitiendo una mayor pérdida de energía durante los años de baja actividad solar. Como MT es geográficamente variable, el papel de guardián de la energía solar tiene un efecto más fuerte en la trayectoria de tormentas invernales del Atlántico norte y un efecto menor en el casquete polar sur, con las puertas de entrada invernales del Pacífico y el Ártico siberiano en el medio.

El WGK-h proporciona una explicación del fuerte efecto paleoclimático de periodos de baja actividad solar prolongada, como la Pequeña Edad de Hielo (LIA), y su alternancia con periodos más cálidos como el MWP o Modern Global Warming que corresponde al c. Ciclo solar de Eddy de 1000 años según lo revelado por proxies solares y climáticos (Marchitto et al. 2010). También puede explicar el comportamiento de la región del Atlántico Norte como un punto crítico de variabilidad climática. Los paleoclimatólogos han notado durante mucho tiempo que muchas manifestaciones prominentes del cambio climático, como los eventos de Bond, los eventos de Dansgaard-Oeschger, los eventos de Heinrich, el MWP o el LIA, son más prominentes o exclusivos de la región del Atlántico Norte. Esta región es un corredor preferencial para MT y, por lo tanto, es el área más sensible a los cambios en la misma.

5.4 Evidencia de la hipótesis del guardián del invierno

El WGK-h explica cómo los efectos dinámicos conocidos a corto plazo de la variabilidad de la radiación ultravioleta solar en la circulación atmosférica (es decir, el mecanismo de arriba hacia abajo; Matthes et al. 2016) son responsables de una modulación desmesurada a largo plazo del cambio climático, a través de la persistente cambios en MT que alteran las propiedades radiativas del planeta.

Hace tiempo que la paleoclimatología (Engels & van Geel 2012) ha establecido el efecto de la variabilidad solar en el clima en una escala de tiempo centenaria a milenaria, pero este conocimiento no pudo incorporarse a nuestra comprensión del cambio climático debido a la falta de un mecanismo conocido. La variabilidad solar durante el Holoceno es relativamente bien conocida a través del registro de isótopos cosmogénicos (principalmente 14C y 10ser registros). El LIA no es el único período secular del Holoceno donde se puede establecer una asociación entre la actividad solar persistentemente reducida en forma de grandes mínimos solares (SGM) y un enfriamiento significativo en el Hemisferio Norte, junto con un cambio en los patrones de precipitación que afectó grandes regiones, incluidos los monzones tropicales (Wang et al. 2005b). en c. 11.4 kyr BP, el SGM Pre-Boreal coincide con la Oscilación Pre-Boreal (Björck et al. 1997). en c. 10.3 kyr BP, el SGM Boreal 1 coincide con la Oscilación Boreal 1 (Björck et al. 2001). en c. 9.3 kyr BP, el cúmulo Boreal 2 de SGM coincide con la Oscilación Boreal 2 (Zhang et al. 2018). Entre 7,7 y 7,2 ka BP, un período similar a LIA coincide con el cúmulo de Jericó de SGM (Berger et al. 2016). en c. 6.3 kyr BP otro período de baja actividad solar coincide con otro clima pesimum (Fleitmann et al. 2007). en c. 5.2 kyr BP, el gran avance glaciar global que congeló a Ötzi, el hombre de hielo en los Alpes, coincidió con el grupo sumerio de SGM (Thompson et al. 2006). en c. 2.8 kyr BP, otro pésimo climático identificado con el Gran Invierno de las sagas nórdicas de la Edad del Bronce (Fries 1956) coincidió con el SGM homérico (Chambers et al. 2007). Y en c. 0.5 kyr BP, el LIA coincidió con el grupo Wolf, Spörer y Maunder de SGM (Kokfelt & Muscheler 2012). Se han identificado veinticinco SGM durante el Holoceno (Usoskin 2017), pero dado que 12 de ellos pertenecen a 4 cúmulos, hay 17 períodos de actividad solar persistentemente reducida en 11.700 años. A pesar de las dificultades para estudiar el clima de los últimos milenios, la mitad de ellos ya se han relacionado de manera convincente con períodos de profundo empeoramiento del clima, en algunos casos asociados con luchas demográficas humanas (ver Fig. 2.1; Bevan et al. 2017). No sorprende que tantos paleoclimatólogos estén convencidos de que la variabilidad solar tiene un profundo efecto sobre el cambio climático (Rohling et al. 2002; Hu et al. 2003; Engels & van Geel 2012; Magny et al. 2013).

El WGK-h requiere que la modulación solar del clima se logre mediante el mecanismo dinámico de arriba hacia abajo que actúa sobre MT. Colin Hines concibió las bases del mecanismo de arriba hacia abajo en 1974, y la primera evidencia fue publicada por Joanna Haigh en 1996, incorporando el papel crucial del ozono como sensor y transmisor de la variabilidad UV. Desde entonces, el mecanismo de arriba hacia abajo ha encontrado apoyo en las observaciones, el reanálisis y el modelado (Gray et al. 2010; Gruzdev 2017; Kodera et al. 2016). El WGK-h vincula el mecanismo de arriba hacia abajo con los efectos a largo plazo detectados de la variabilidad solar en el clima a través de modificaciones persistentes en la variable climática más importante, la MT de energía desde los trópicos hasta los polos.

El WGK-h está respaldado por la evidencia de un efecto solar sobre el clima que, de otro modo, es difícil de incorporar en hipótesis alternativas. Explica por qué el componente semestral de los cambios en la velocidad de rotación de la Tierra, que se manifiesta como cambios en la duración del día (∆LOD; véase la Parte II), responde a cambios en la actividad solar (Le Mouël et al. 2010). Los cambios de LOD son una manifestación de la modulación solar de la circulación atmosférica invernal. También explica por qué la tendencia multidecadal en los cambios de ∆LOD se correlaciona con los cambios climáticos (Lambeck & Cazenave 1976; Mazzarella, 2013).

La modulación solar de ENSO (ver Parte II) también es compatible con WGK-h. La actividad solar baja promueve un MT más fuerte, favoreciendo las condiciones de La Niña en el Pacífico ecuatorial, probablemente en respuesta a un afloramiento de BDC más alto a través del acoplamiento de la estratosfera-troposfera tropical. Esto es lo opuesto a las erupciones volcánicas tropicales que producen un MT más débil y un PV más fuerte, lo que induce condiciones de El Niño en el Pacífico ecuatorial probablemente a través de una reducción en el afloramiento tropical por el mecanismo opuesto.

El patrón invernal del Ártico cálido/continentes fríos (WACC), vinculado a la baja actividad solar (Kobashi et al. 2015; Porter et al. 2019), también constituye evidencia del WGK-h. Durante períodos prolongados de baja actividad solar, el Ártico se caracteriza por inviernos más cálidos, mientras que los continentes de latitudes medias sufren inviernos más fríos debido a las incursiones más frecuentes de masas de aire polar. Sucede lo contrario durante períodos prolongados de alta actividad solar, lo que explica por qué el hielo marino del Ártico inició una gran reducción en el cambio climático de 1997 (ver Parte IV) y no durante las décadas anteriores de calentamiento global prominente. La amplificación del Ártico desde 2000 se manifiesta como un fenómeno de la estación fría, con un pequeño aumento de la temperatura en verano, lo que respalda los cambios estacionales subyacentes en MT que han tenido lugar.

Como requiere la hipótesis, la amplitud de la onda planetaria estratosférica es modulada por la actividad solar (Powell & Xu 2011; ver Fig. 2.8), con una baja actividad solar que resulta en una mayor amplitud de la onda planetaria que debería promover un BDC más fuerte y un PV más débil.

La oscilación bienal (BO) cambia la PV de una configuración fuerte un invierno a una configuración débil el siguiente (Fig. 5.4a). Resulta de la modulación del ciclo solar de la bimodalidad QBO y su interacción con la fuerte variación polar anual (Baldwin & Dunkerton 1998; Salby & Callaghan 2006; Christiansen 2010). Después del cambio climático de 1976–77, la bimodalidad en el QBO y el BO se debilitó, dando como resultado una fase predominantemente de vórtice fuerte (Fig. 5.4a; Christiansen 2010). En el cambio climático de 1997–98, la bimodalidad en el QBO y el BO cambió nuevamente a una fase de vórtice más débil de bimodalidad más fuerte. Estos cambios climáticos definen el período 1977-1997 cuando el efecto de la QBO sobre la fuerza de la PV por el mecanismo de Holton-Tan se debilitó considerablemente (Lu et al. 2008; véase la Parte II). En la década de 1970, el QBO a 50 hPa y los vientos extratropicales a 54°N y 10 hPa rompieron su correlación y se volvieron más predominantemente del oeste (positivos) como lo muestra su valor acumulativo (Fig. 5.4b; Lu et al. 2008). debilitando el acoplamiento invernal entre el QBO y el PV para el período 1977-1997, ya que los vientos más fuertes del oeste dificultan la propagación de ondas planetarias de menor amplitud. El PV más fuerte que resultó de los ciclos solares de alta actividad 21 y 22 produjo una ligera tendencia de enfriamiento en la temperatura del Ártico invernal (Fig. 5.4c, área gris), mientras que el PV más débil que resultó de la menor actividad de los ciclos solares 20 y 23 ( y 24) resultó en tendencias de calentamiento en el Ártico invernal (Fig. 5.4c, áreas blancas). La relación entre la fuerza del PV y la temperatura de la superficie del Ártico en invierno es muy clara. Tenga en cuenta que la evolución de la temperatura del Ártico en invierno es opuesta a la evolución de la temperatura del NH, lo que subraya su correlación negativa.

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Figura 5.4. Vórtice polar, viento zonal, temperatura ártica y ciclo solar. Las líneas discontinuas verticales marcan los mínimos solares y el área gris corresponde al período del régimen climático entre los cambios climáticos de 1976 y 1997. a) Vórtice medio de octubre a marzo a 20 hPa, como componente principal principal de la altura geopotencial media al norte de la función ortogonal empírica de 20°N, del conjunto de datos de reanálisis de NCEP/NCAR. Los valores más altos denotan un fuerte vórtice para ese invierno. Alrededor de 1976 se produjo un cambio de régimen de un vórtice generalmente débil que mostraba bimodalidad a un vórtice más fuerte con unimodalidad. El cambio opuesto tuvo lugar c. 1997. Las líneas punteadas son valores promedio para los períodos separados por 1976 y 1997. Según Christiansen 2010. b) Línea negra, acumulada del promedio de 3 años de noviembre a marzo velocidad del viento zonal media zonal en el ecuador a 50 hPa. Línea gris, promediado acumulativo de 3 años de la velocidad del viento media zonal media zonal de noviembre a marzo a 54,4°N a 10 hPa. Las líneas punteadas son tendencias lineales para los datos acumulados de 54,4°N para los períodos 1959–65, 1965–76, 1976–97 y 1997–2004. Datos después de Lu et al. 2008. c) Anomalía de la temperatura media invernal (diciembre-febrero) calculada a partir del modelo atmosférico operativo del Centro Europeo de Previsión Meteorológica a Plazo Medio para la región +80 °N. Las líneas punteadas son tendencias lineales como en (b), excepto que el último período finaliza en 2010. Datos del Instituto Meteorológico Danés. d) Línea negra, número de días sin manchas solares en una ventana de 6 meses. Línea gris, manchas solares mensuales. Las líneas punteadas horizontales son el promedio mensual de manchas solares para cada ciclo solar (CS). Datos de WDC–SILSO. De Vinos (2022).

Como requiere el WGK-h, los patrones estacionales de anomalías de temperatura de 80 a 90 °N muestran cambios muy importantes a lo largo del tiempo. Las anomalías de la temperatura del verano y del invierno del Ártico no mostraron ninguna desviación significativa a largo plazo del promedio durante el período 1970-1999, lo que indica una diferencia sorprendente con el calentamiento global experimentado por la mayor parte del planeta en ese momento, y en marcado contraste con la amplificación polar. predicho por la teoría y los modelos climáticos. A partir de 1997, la anomalía de la temperatura del verano en el Ártico muestra una pequeña disminución de aproximadamente medio grado (ver Fig. 4.6a), mientras que la anomalía de la temperatura del invierno en el Ártico muestra un gran aumento que alcanza un promedio de +8 °C durante el invierno de 2017-18 (Fig. 5.5). El calor responsable de este aumento de la temperatura invernal se transporta al Ártico desde latitudes más bajas (ver Parte III). Es paradójico y contrario a la opinión predominante, que el calentamiento del Ártico fue menos pronunciado durante el período de calentamiento global rápido de los años 80 y 90 y es más pronunciado durante el período reciente de calentamiento reducido, a menudo llamado pausa o hiato en el calentamiento global. Esta aparente contradicción puede resolverse si la actividad solar regula la cantidad de calor dirigido a los polos durante el invierno. Según el WGK-h, el aumento en el transporte de calor invernal hacia los polos responsable del aumento de la temperatura en el Ártico en esa temporada se debe a la persistente disminución de la actividad solar desde 2004. La correlación negativa entre la actividad solar a largo plazo y la temperatura invernal del Ártico es claro (Fig. 5.5).

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Figura 5.5. La temperatura del invierno ártico está modulada por la energía solar. Curva negra, flujo solar suavizado de 10,7 cm como indicador de la actividad solar. El ajuste de mínimos cuadrados polinómicos de tercer orden se ha calculado con todos los datos disponibles desde 1947 para reducir el efecto de borde en los datos graficados. Datos del visor STAFF del Real Observatorio de Bélgica. Curva roja, anomalía de la temperatura media invernal (diciembre-febrero) calculada a partir del modelo de atmósfera operativa del Centro Europeo de Previsión Meteorológica a Medio Plazo para la región de +80 °N, con un ajuste de mínimos cuadrados polinómicos de tercer orden. Datos del Instituto Meteorológico Danés. De Vinos (2022)

Los cambios inducidos por la energía solar en el Ártico tienen muchas consecuencias. El WGK-h requiere un aumento en la OLR ártica de la estación fría cuando disminuye la actividad solar decenal. Este aumento se observó en el cambio de régimen climático de 1997 (ver Fig. 4.7). El aumento de la pérdida de energía en los polos desde 1997 debe haber contribuido a la pausa en el calentamiento global. Al mismo tiempo, el fuerte calentamiento del invierno en el Ártico tiene poco efecto en la criósfera regional, ya que la temperatura del invierno en el Ártico es de c. 25 °C bajo cero en promedio. Mientras tanto, la modesta disminución de la temperatura del verano tiene un efecto estabilizador en la extensión del hielo marino en el verano que muestra una pausa desde 2007 (Fig. 5.6). Paradójicamente, el gran aumento en la temperatura media anual del Ártico se publica como evidencia de una fuerte amplificación del Ártico, pero coincide con una pausa en el cambio de la extensión del hielo marino en el verano del Ártico que incluso podría conducir a un aumento modesto durante el ciclo solar actual (SC25, 2020–c. 2031). A menos que el aumento de la temperatura del Ártico se analice estacionalmente, es difícil entender lo que está sucediendo, pero luego queda claro que la amplificación del Ártico no es una amplificación del calentamiento global. El calentamiento invernal del Ártico es un fuerte indicio de que el efecto climático de la variabilidad solar se está malinterpretando profundamente, y la contribución del MSM en la actividad solar al calentamiento global moderno es mucho mayor de lo que se explica en los informes del IPCC y los modelos climáticos actuales. Una predicción clara de esta hipótesis es que la anomalía de la temperatura del invierno ártico comenzará a disminuir cuando tenga lugar un nuevo ciclo solar más activo. Esto podría suceder con el ciclo solar 26, que se prevé que aumente en actividad c. 2032 (figura 5.7). Esa disminución de la temperatura debería ir acompañada de un aumento del hielo marino del Ártico.

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Figura 5.6. Proyecciones de disminución del hielo marino en el Ártico. Simulaciones de modelos (líneas de colores continuas, 2006–2090) y observaciones (línea negra, 1935–2021) de la extensión del hielo marino del Ártico para septiembre. Las líneas de colores para los escenarios RCP son promedios del modelo de CMIP5, según Walsh et al. (2014). La línea discontinua de color marrón claro es un modelo basado en las periodicidades conocidas de 60 y 20 años en el hielo marino del Ártico. La línea negra continua es la extensión del hielo marino del Ártico de septiembre del NSIDC para la ventana de satélite (1979–2021), mientras que los datos de la extensión del hielo marino del Ártico de septiembre de 1935–1978 provienen de la reconstrucción de Cea Pirón y Cano Pasalodos (2016). La línea discontinua de color rojo oscuro es una curva de supervivencia sigmoidea ajustada a datos de 1979 a 2012 con condiciones sin hielo cerca de 2030, siguiendo la espiral de muerte del hielo marino del Ártico propuesta por Mark Serreze (2010). La proyección conservadora, la línea discontinua de color marrón más claro, explica la pausa en el derretimiento del hielo marino del Ártico desde 2007 y sugiere más de 2 millones de km.2 de hielo marino del Ártico restante para el verano de 2100. De Vinós 2022.

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Figura 5.7. Pronóstico de manchas solares basado en ciclos de actividad solar. a) Número internacional anual de manchas solares 1700–2020, junto con la tendencia lineal ascendente. La periodicidad del centenario de Feynman se muestra como una curva sinusoidal con mínimos en los momentos de menor número de manchas solares, definiendo los períodos del centenario F1 a F3. Su lapso está dictado por las fechas a continuación. El período F3 muestra el mayor número de manchas solares de los tres. El período F2 se vio afectado por la presencia de un mínimo del ciclo bicentenario de de Vries en SC12-13 y muestra menos manchas solares que los otros dos. Fuente de datos: WDC–SILSO, Observatorio Real de Bélgica, Bruselas. b) Modelo solar construido sobre las propiedades espectrales de la actividad solar a partir de registros cosmogénicos y de manchas solares. El modelo asume una actividad máxima predeterminada para cada ciclo que luego se reduce por la distancia a los mínimos de los cinco ciclos considerados, los ciclos de 2500 años, 1000 años, 210 años, 100 años y 50 años. Las fechas del ciclo y los períodos deducidos de la actividad pasada se proyectan hacia el futuro, produciendo un pronóstico de actividad solar para 2022-2130. Se proyecta que F4 coincida con un pico en el ciclo de Eddy milenario identificado a partir de los registros de proxy solar del Holoceno, y es probable que tenga tantas manchas solares como F3 a pesar de que se espera otro mínimo del ciclo de De Vries para SC31–32. SC1, SC10, SC20 y SC29 constituyen puntos bajos en la periodicidad solar pentadecadal, lo que reduce el número de manchas solares en el pico de la periodicidad centenaria. El modelo (Vinós 2016) no proyecta la máxima actividad (más variable), sino la suma de las manchas solares a lo largo de todo el ciclo. El modelo de 2016 fue correcto al pronosticar una actividad de SC25 superior a SC24 e inferior a SC23. Ahora pronostica una mayor actividad solar de SC24 a SC28. De Vinos 2022.

5.5 La paradoja asimétrica de energía solar alta/efecto bajo — energía solar baja/efecto alto

Dado que el sol alimenta el sistema climático, es lógico suponer que un sol más activo, al proporcionar más energía, debería tener un efecto proporcional sobre el clima, que es opuesto al efecto de una disminución de energía por parte de un sol menos activo. Sin embargo, el estudio de la paleoclimatología muestra que no es así. El efecto de la actividad solar sobre el clima es muy asimétrico, y la actividad solar baja tiene un efecto mucho más profundo sobre el clima que la actividad solar alta.

El estudio de la paleoclimatología solar fue iniciado por Andrew Douglass (1919) y revivido por el estudio histórico de John Eddy (1976) sobre el mínimo de Maunder. Los SGM a lo largo del Holoceno y sus efectos climáticos asociados han sido identificados por muchos autores (Vinós 2022). Los SGM de los últimos 1.000 años han recibido nombres de astrónomos, mientras que los de los 7.000 años anteriores recibieron nombres tomados de la historia humana (ver arriba y en Vinós 2022). Lo que evidentemente falta es la correspondiente identificación, denominación y estudios climáticos de los grandes máximos solares. Si bien pueden definirse matemáticamente en el registro de actividad solar (Usoskin 2017), solo se han nombrado los dos más recientes, el máximo solar medieval y el máximo solar moderno. Los estudios paleoclimáticos no producen una asociación evidente alta actividad solar-clima. Parece que los grandes máximos solares dejan una huella mucho más pequeña en el registro paleoclima que SGM.

Lo que nos dice la paleoclimatología es que los científicos del clima solar deberían prestar más atención al efecto de la baja actividad solar en el clima. El WGK-h ayuda a explicar por qué la baja actividad solar tiene un efecto más fuerte sobre el clima que la alta actividad solar. actividad.

El máximo del ciclo solar de 11 años es mucho más variable que el mínimo solar. Aunque las manchas solares quizás no sean la mejor manera de medir la actividad solar durante los mínimos solares, el registro de manchas solares (13 meses suavizados; SILSO 2022) muestra que los máximos solares han variado entre 81 manchas solares en 1816 y 285 en 1958, una diferencia de 204 manchas solares. Por el contrario, los mínimos solares han variado solo entre 0 manchas solares en 1810 y 18 manchas solares en el mínimo más alto en 1976, una diferencia de 18 manchas solares. Durante un gran máximo solar, como el moderno (1935-2005; ver Fig. 1.6), 6 años de actividad solar alta o muy alta son seguidos por 5 años de actividad solar baja o muy baja. Durante un SGM todos los años, década tras década, tienen actividad solar baja o muy baja.

Cuando la actividad solar es baja, el efecto de la estratosfera ecuatorial en el PV (efecto Holton-Tan) es más fuerte y el PV se vuelve anómalamente más débil. Así, al mínimo solar el efecto solar es máximo. Las mayores desviaciones positivas de la tendencia en la temperatura ártica invernal suelen tener lugar durante los mínimos solares (Fig. 5.5). Los cambios climáticos de 1976 y 1997 tuvieron lugar en el mínimo solar, lo que es evidencia del WGK-h. El cambio de 1925 también tuvo lugar justo después del mínimo SC15–16, y el cambio de 1946 después del mínimo SC17–18 (ver Fig. 4.8c & f; Mantua et al. 1997). El nivel de actividad solar entre mínimos determina el nivel de acoplamiento atmosférico ecuatorial-polar y el clima ártico durante ese ciclo (Fig. 5.4d). Dado que los cambios de régimen en la circulación atmosférica y el clima parecen tener lugar en los mínimos solares, durante los años siguientes la actividad del máximo solar determina si se produce un cambio. Si la actividad es similar al ciclo anterior no hay desplazamiento, si es marcadamente diferente se confirma el desplazamiento a partir del mínimo solar. Un resultado predecible es una alta frecuencia de fases climáticas que abarcan dos ciclos solares, como el período 1976-1997. Esto explica los informes repetidos de señales solares de 22 años en indicadores climáticos, como el ritmo de sequía bidecadal en el oeste de los EE. UU. (Cook et al. 1997) o el ancho de los anillos de los árboles en el Ártico (Ogurtsov et al. 2020) y el sur de Chile. (Rigozo et al. 2007).

Por lo tanto, el WGK-h proporciona una explicación de la paradoja del efecto solar asimétrico. De acuerdo con la hipótesis, los años de alta actividad solar dan como resultado una menor pérdida de energía en el polo invernal debido a una PV más fuerte y una MT reducida (Fig. 5.3a), mientras que los años de baja actividad solar dan como resultado una mayor pérdida de energía por el efecto contrario ( Figura 5.3b). Durante los ciclos solares de alta actividad, 5-6 años de actividad solar por encima del promedio promueven una menor pérdida de energía en los polos, seguidos de 4-5 años de actividad solar por debajo del promedio que promueven una mayor pérdida de energía en los polos, lo que resulta en un calentamiento moderado. Durante los ciclos solares de baja actividad, todos o casi todos los años muestran una actividad solar por debajo del promedio, lo que resulta en un enfriamiento intensificado.

La asimetría en la variabilidad del ciclo de 11 años y en el efecto solar sobre el clima por el WGK-h explica por qué los paleoclimatólogos solo detectan el efecto climático descomunal de SGM sobre el clima. A partir de consideraciones teóricas, se espera que largos períodos ininterrumpidos de baja actividad solar tengan un efecto climático mayor que largos períodos de actividad intermitente. Las observaciones paleoclimatológicas confirman esta expectativa, apoyando que el efecto climático de la actividad solar es real.

5.6 La paradoja de la duración del ciclo/efecto climático

Una de las principales objeciones a un papel más sustantivo del sol en el cambio climático es que el ciclo solar de 11 años no parece tener un gran efecto sobre el clima. Los análisis climáticos modernos que utilizan datos satelitales desde 1979 han cubierto casi cuatro ciclos solares completos, y está claro que los cambios observados, aunque significativos, son modestos (Lean 2017; ver Fig. 2.2). Y no es claro ningún cambio entre ciclos, y mucho menos una tendencia en cualquier variable climática que se correlacione con la tendencia en la actividad solar.

Pero la actividad solar también muestra ciclos más largos. Los ciclos solares reciben el nombre de importantes investigadores solares. El ciclo de Schwabe de 11 años, el ciclo de Hale de 22 años, el ciclo de Feynman de 100 años, el ciclo de De Vries de 200 años, el ciclo de Eddy de 1000 años y el ciclo de Bray de 2500 años han sido descritos en la ciencia. literatura como teniendo un efecto climático (ver Vinós 2022, y referencias dentro). El ciclo de Feynman de 100 años es responsable de dos ciclos de 11 años con poca actividad a principios del siglo XIX (ciclos 5 y 6, 1798-1823), principios del siglo XX (ciclos 14 y 15, 1902-1923) y principios de la década de 2000 ( ciclos 24 y 25, desde 2008 y hasta c. 2030). El ciclo de de Vries de 200 años es responsable del espaciamiento de los grandes mínimos de Wolf, Spörer y Maunder durante el LIA. El ciclo Eddy de 1000 años es responsable de los principales períodos climáticos de los últimos 2000 años, el Período Cálido Romano, el período frío de la Edad Oscura (también conocido como la Pequeña Edad de Hielo de la Antigüedad Tardía), el Período Cálido Medieval, el LIA y el período cálido moderno que comenzó c. 1850, con alguna contribución antropogénica durante las últimas siete décadas.

De los estudios paleoclimáticos cuanto más largo es el ciclo solar, más profundo es su efecto climático. El mayor efecto proviene del ciclo Bray de 2500 años, el ciclo más largo claramente perceptible en los estudios solares y climáticos. Este ciclo, presentado en la Parte II (Sección 2.2) y la Fig. 2.1, no solo estableció las subdivisiones biológicas del Holoceno (períodos boreal, atlántico, subboreal y subatlántico), sino que también provocó grandes fluctuaciones periódicas. en las poblaciones humanas del pasado. Como Bevan et al. (2017) dicen:

“Demostramos múltiples instancias de disminución de la población humana durante el Holoceno que coinciden con episodios periódicos de actividad solar reducida y reorganización climática. … Esta evidencia sugiere colectivamente un forzamiento solar casi periódico de la circulación atmosférica y oceánica con consecuencias climáticas más amplias”.

Esos episodios periódicos de disminución de la población humana corresponden en gran parte al ciclo Bray de 2500 años, como se puede apreciar en la figura 2.1 o en su figura 3. Uno solo puede imaginar el tipo de efecto climático del ciclo Bray de 2500 años para causar tales recesiones en la población humana.

Parece paradójico que la variabilidad solar casi no tenga efecto a corto plazo (el ciclo de 11 años), pero sí un efecto enorme a largo plazo (el ciclo de 2500 años). El WGK-h también proporciona una explicación para esta paradoja de la duración del ciclo y el efecto climático. Como se muestra en la Fig. 5.3, la actividad solar no es el único modulador de MT. Al menos el QBO, ENSO, la oscilación de onda de estadio y las erupciones volcánicas actúan como moduladores de MT y, por lo tanto, el efecto en un año en particular puede ser el opuesto de lo que podría dictar la actividad solar por sí sola. Además de eso, durante un ciclo solar de actividad promedio de 11 años, cerca de la mitad de los años actúan en una dirección y cerca de la otra mitad en la dirección opuesta. El resultado es un efecto moderado donde la causalidad no está clara.

El efecto de la QBO y ENSO tiende a un promedio de casi cero en unos pocos años, y la oscilación multidecadal en unas pocas décadas. Cuanto más largo es el ciclo solar, más largo es el período con baja actividad solar en sus valles. Como hemos visto, el mayor efecto climático se produce por periodos continuos de décadas en los que la mayor parte de los años presentan baja actividad solar. El pequeño incremento en la gran cantidad de energía que el planeta pierde en cada polo invernal durante los años solares bajos es acumulativo, al igual que el aumento de energía retenido por el aumento de CO2. Progresivamente el planeta pierde más energía de la que gana, y se enfría. Cuanto más largo sea el ciclo, más larga será la recesión y más profundo el enfriamiento. Las áreas en los caminos principales del MT, particularmente la región del Atlántico Norte (que incluye Europa y América del Norte) se enfrían primero, por más tiempo y más profundamente, pero la fuga de energía afecta a todo el planeta. Y aunque la región del Ártico inicialmente se calienta debido a una mayor afluencia de energía del MT mejorado, eventualmente también se enfría, ya que todo el planeta se enfría.

Por lo tanto, el clima no es muy sensible a la actividad solar hasta que varios ciclos consecutivos de 11 años de actividad solar constantemente baja o alta hacen que el efecto se eleve por encima del ruido de fondo. Y solo si la oscilación de onda de estadio multidecadal no está actuando sobre MT en la dirección opuesta. La actividad solar y la ola de estadio cooperaron durante la fase climática de 1976–1997 para producir un calentamiento acelerado a través de una fuerte reducción de MT, que resultó en un largo período de calma global del viento (McVicar & Roderik 2010; Zeng et al. 2019) para el cual no se ha proporcionado ninguna explicación hasta ahora. Desde 1998, la MT ha aumentado, produciendo el calentamiento del Ártico y una pausa en el calentamiento global. La concatenación de dos ciclos consecutivos de baja actividad solar desde 2008 y el cambio que se aproxima en la onda del estadio hacia una fase de enfriamiento AMO, señalado por el reciente enfriamiento del agujero de calentamiento del Atlántico Norte (46°N–62°N y 46°W– 20°W; Latif et al. 2022), significa problemas para el CO2-hipótesis del cambio climático. El co2 la hipótesis proyecta acelerar el calentamiento mientras el CO atmosférico2 sigue subiendo Pero el cambio climático natural es cíclico, y la teoría moderna del cambio climático no lo entiende.

En esta parte de la serie, hemos visto cómo los cambios en la actividad solar producen cambios en el clima al modular la MT de energía hacia los polos de manera estacionalmente dependiente. El resultado es que el Máximo Solar Moderno ha contribuido significativamente al calentamiento global moderno, y el mínimo solar extendido actual es al menos parcialmente responsable de la tasa reducida en curso del calentamiento global. Pero el papel del sol como modulador del transporte de energía hacia los polos no puede deducirse de los primeros principios. La respuesta del ozono estratosférico a los cambios UV afecta a la MT a través del criterio de Charney-Drazin, el efecto Holton-Tan y el acoplamiento estratosférico-troposférico. Todos estos fenómenos atmosféricos derivan de observaciones, no de teorías. El IPCC considera que la variabilidad solar afecta levemente al clima a través de pequeños cambios en la energía total entrante. El mecanismo de arriba hacia abajo actúa a través de pequeños cambios de UV que involucran aún menos energía. El cambio en la energía ultravioleta, transferida al ozono estratosférico, se convierte en parte en cambios en la velocidad del viento. La energía para alterar la dinámica de la circulación estratosférica y, mediante el acoplamiento, la circulación troposférica la proporcionan las ondas atmosféricas generadas en la troposfera, no la radiación entrante del sol. El WGK-h propone que la energía que altera el clima como respuesta a los cambios solares es energía que ya se encuentra en el sistema climático. En condiciones de baja actividad solar, esta energía se dirige a los polos y se irradia al espacio, enfriando el planeta, y en condiciones de alta actividad permanece más tiempo dentro del sistema climático, calentando el planeta. Este desvío de energía inesperado, que no se puede deducir de la teoría, es lo que hizo que la cuestión del clima solar fuera irresoluble durante tanto tiempo. En la última parte revisaremos la evidencia de que MT es la verdadera perilla de control del clima, y ​​cómo puede explicar los cambios climáticos que han tenido lugar en el planeta desde el invernadero del Eoceno temprano, hace 52 millones de años, hasta el actual invernadero.

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