Léta panoval mezi vědci spor: může kolísání sluneční aktivity ovlivňovat počasí na Zemi? Meteorologové tvrdili, že nikoliv, ale úzká skupina fyziků jim oponovala. Nyní dává výzkum českých odborníků meteorologům za pravdu.
Radan Huth, ředitel Ústavu fyziky atmosféry AV ČR, přiznává, že byl dlouho skeptický k myšlence, že by jakékoliv mimozemské vlivy mohly souviset s tím, co se děje ve spodní vrstvě atmosféry - tedy v troposféře, kde se „odehrává“ počasí. „Důvodem mé skepse bylo to, že rozdíl v energii, která dopadá na Zemi ve slunečním minimu a maximu, je zanedbatelný ve srovnání s tím, jaké energie se uplatňují v troposféře,“ říká Huth.
Ke změně názoru ho přiměl před šesti lety článek japonského experta Kuniho Kodery v odborném časopise Geophysical Research Letters. Je známo, že solární aktivita kolísá ve zhruba jedenáctiletých cyklech. Mění se počet skvrn na povrchu Slunce i množství energie, kterou naše nejbližší hvězda vyzáří (podrobnosti viz text Náladové Slunce si mění póly).
Kodera zkoumal vliv těchto cyklů na tzv. Severoatlantickou oscilaci. To je jakási „houpačka“ atmosférického tlaku nad Azorskými ostrovy a Islandem. Je-li tlak v islandské níži nízký, bývá v azorské výši vysoký - a naopak.
Tento jev do značné míry reguluje proudění vzduchu od západu do velké části Evropy. Kladná fáze Severoatlantické oscilace, tedy stav, kdy islandská níže i azorská výše jsou silně vyvinuty, je spojena se zesíleným prouděním od západu, což v zimě vede k relativně teplému a vlhkému počasí. Japonský vědec zjistil, že v obdobích zvýšené sluneční aktivity je Severoatlantická oscilace rozsáhlejší.
Více skvrn - méně mrazu Radana Hutha zaujala studie japonského odborníka natolik, že oslovil kolegu Josefa Bochníčka z Geofyzikálního ústavu AV ČR, který se tímto tématem zabýval už delší dobu. Sestavili projekt (financovaný Grantovou agenturou AV ČR), v němž se zaměřili na vliv sluneční aktivity v zimním období na celou severní polokouli. Výsledky zveřejnili v prestižním americkém časopise Journal of Geophysical Research a dalších mezinárodních časopisech, další dva články jsou v recenzním řízení.
Jejich výzkum probíhal především v počítači: vědci se zaměřili na dostupné údaje o počasí a informace o sluneční aktivitě za posledních zhruba padesát let a hledali souvislosti. „Meteorologická data, která jsme potřebovali, tedy naměřená ve střední troposféře ve výšce pěti až šesti kilometrů, jsou k dispozici až od konce 2. světové války, kdy se začaly používat radiosondy,“ vysvětluje Radan Huth.
Statistickou studií vědci zjistili nejen to, že Severoatlantická oscilace skutečně podléhá vlivu sluneční aktivity, jak ukázal už Kodera, ale také to, že se podobným způsobem chovají i ostatní podobné oscilace na severní polokouli: v době slunečního maxima jsou geograficky rozsáhlejší a mají tendenci být orientovány víc podél rovnoběžek. Z toho vyplývá silnější západní proudění vzduchu.
Zima ve střední Evropě je do značné míry ovlivněna tím, odkud fouká: západní proudění přináší teplejší a vlhčí vzduch, a tudíž mírnější zimu. Z východu přichází naopak suchý a mrazivý sibiřský vzduch.
Češi vypočítali, že v období nízké sluneční aktivity panuje nad Evropou dvakrát víc západních větrů proti východním. V době vysoké aktivity ovšem čtyřikrát víc. „Hlavním poznatkem, který bude zajímat čtenáře, je tedy skutečnost, že v období vyšší sluneční aktivity je větší pravděpodobnost, že nás čeká mírná zima,“ říká Radan Huth. Zároveň ale upozorňuje, že to nemusí platit stoprocentně, protože počasí určují i jiné vlivy, které mohou v konkrétním roce sehrát větší roli. Jedním z faktorů, který nabývá stále větší důležitosti, je globální oteplování atmosféry v důsledku zesilujícího skleníkového efektu.
Více možných vysvětlení Zatím ale vědci neznají odpověď na otázku, jak konkrétně sluneční aktivita na dění v troposféře působí. „Tím jsme se přímo nezabývali, to nebylo naším cílem a nebylo to ani v našich možnostech,“ říká Radan Huth. „K tomu je zapotřebí mít počítačový model atmosférické cirkulace zasahující od zemského povrchu až do horních vrstev atmosféry, a to je poměrně drahý špás. Takové modely existují jen v několika světových centrech,“ dodává.
Existuje ovšem několik hypotéz. V jedné z nich hraje důležitou roli ultrafialové záření. V době vysoké aktivity ho totiž Slunce vyzařuje o několik procent víc. „UV záření je pohlcováno ozonem přítomným ve stratosféře. Ten se ohřívá a změna teplotních poměrů vede ke změnám stratosférické a následně i troposférické cirkulace,“ popisuje Josef Bochníček.
Vtip je v tom, že stratosféra a troposféra se navzájem ovlivňují jen v zimě. „V tomto období ve stratosféře převládá západní proudění, takže planetární vlny - tlakové oscilace s dlouhou vlnovou délkou, šířící se troposférou směrem k severu, mohou v polárních oblastech bez překážek stoupat vzhůru a ovlivňovat stratosféru. Děje v ní pak zase zpětně působí na dění v troposféře,“ vysvětluje Josef Bochníček.
Vostatních ročních obdobích se zmíněné dvě vrstvy atmosféry navzájem neovlivňují.
Čeští experti zatím zkoumali vliv sluneční aktivity na troposféru právě jen v zimě. Nyní se chtějí zaměřit na to, zda se podobný efekt uplatňuje také po zbytek roku, především v létě. Pokud se prokáže, že ano, bude zřejmé, že za vlivem sluneční aktivity stojí i jiné mechanismy.
Další hypotézou je, že se vysokoenergetické částice z vesmíru podílejí na tvorbě mraků . „Vpád takovýchto částic do atmosféry zvýší rozdíl elektrického potenciálu mezi ionosférou a zemským povrchem. Když překročí určitou mez, začne se v mracích tvořit víc krystalků ledu. To vede k zesílení srážkové činnosti a přenosu latentního tepla mezi vzdušnými masami a povrchem. Výsledkem je zesílení cyklon a změna atmosférického proudění,“ říká Josef Bochníček. Jiná teorie počítá s vlivem viditelné složky slunečních paprsků. „V části tropů, zejména v Pacifiku, kde není mnoho oblačnosti, může i velmi malé zvýšení příkonu slunečního záření ohřát povrch moře, což má zpětnou vazbou vliv na oblačnost. Změní se proudění vzduchu a pasátovými větry se tento efekt rozšíří do mírných zeměpisných šířek, kterými se zabýváme,“ doplňuje Radan Huth.
Na jih a do historie Více může napovědět jen další výzkum. Čeští experti se teď chtějí ve spolupráci s kolegy z Argentiny zaměřit na jižní polokouli a zjistit, zda na tamní počasí působí sluneční aktivita podobným způsobem jako na severu.
Dále chtějí prozkoumat meteorologická data z ostatních ročních období a také prohlédnout záznamy do hlubší minulosti. Několik evropských stanic včetně pražského Klementina sleduje přízemní meteorologické podmínky po více než dvě stě let. Existují mezinárodní projekty, které podle jejich údajů o teplotě a srážkách rekonstruují tlaková pole, která tehdy nad Evropou panovala. Češi chtějí výsledky těchto projektů ve svém výzkumu využít zjistit, zda pravidla, která vypozorovali pro posledních 50 let, platila i předtím. „Historické rekonstrukce sice pochopitelně nejsou tak přesné, ale jistou výpovědní hodnotu pro nás mají,“ konstatuje Radan Huth.
Dále se chtějí čeští experti blíže zaměřit také na souvislost mezi geomagnetickou aktivitou a počasím. Jisté statistické shody už vypozorovali, především pro období vysoké geomagnetické aktivity, nyní je ale chtějí prozkoumat podrobněji.
Při vyšší sluneční aktivitě je větší pravděpodobnost, že nás čeká mírná zima
***
Počasí na houpačce
Solární aktivita do jisté míry určuje, jak tuhá bude zima. Když je na Slunci víc skvrn, je větší pravděpodobnost, že bude mírná zima s větším množstvím srážek. Zjistil to výzkum českých vědců z Ústavu fyziky atmosféry a Geofyzikálního ústavu AV ČR.
Aktivita Slunce pravidělně kolísá Každých zhruba jedenáct let nastane období intenzivnějšího záření a většího množství skvrn na slunečním povrchu - v tzv. fotosféře. Tato místa mají nižší teplotu než jejich okolí, způsobují je anomálie v magnetickém poli. Vedle jedenáctiletého slunečního cyklu (nahoře) mluví někteří odborníci také o delších periodách sluneční aktivity, trvajících 22, 90, 210 nebo 2300 let.
Sluneční cykly mají vliv na tzv. Severoatlantickou oscilaci - „houpačku“ atmosférického tlaku mezi tlakovou níží nad Islandem a výší nad Azorskými ostrovy. Je-li tlak v islandské níži nízký, bývá tlak v azorské výši vysoký (oscilace je ve své kladné fázi), a naopak. V kladné fázi do Evropy častěji proudí vzduch ze západu, což vede v zimě k relativně teplému a vlhkému počasí.
O autorovi| Eva Vlčková, redaktorka LN
