Uudessa tutkimuksessa on havaittu, että kosmisten säteiden muutoksilla saattaa olla vaikutus pilviin tietyissä olosuhteissa. Havaittu vaikutus toimii pääasiassa lyhyellä aikavälillä. Vaikutus pitkän ajan ilmaston muutoksiin näyttäisi olevan pieni.
Kosmisten säteiden vuon muutokset (yllä) ja pilvisyyden muutokset eri leveysasteilla (alla) vastaavina päivinä.
Auringon aktiivisuuden pienien vaihteluiden vaikutuksesta maapallon ilmastoon on olemassa todisteita monista menneiden aikojen ilmaston tutkimuksista. Toistaiseksi syytä tähän vaikutukseen ei kuitenkaan tunneta tarpeeksi hyvin, jotta kaikki asiaan liittyvät havainnot voitaisiin selittää tyydyttävästi. Yksi ehdotetuista teorioista on yhteys pilvisyyden ja galaktisten kosmisten säteiden välillä.
Kosmisten säteiden ja pilvisyyden välistä yhteyttä on tutkittu paljon. Tähänastiset tutkimukset ovat keskittyneet joko hyvin lyhytaikaisiin ja voimakkaisiin muutoksiin kosmisten säteiden vuossa tai sen pitkän ajan trendien ja pilvisyyden korrelaatioon. Hyvin lyhytaikaisissa tutkimuksissa on yleensä ollut kyseessä niin sanottu Forbush-vähenemä, joka on hyvin äkillinen ja voimakas vähenemä kosmisten säteiden vuossa. Forbush-vähenemät kestävät tyypillisesti noin 3-6 päivää ja tapahtuvat yleensä magneettisten myrskyjen aikana.
Molemmissa lähestymistavoissa oletetaan, että kosmisten säteiden vuon vaihteluun liittyy aina vastaava vaihtelu pilvisyydessä. Tämä oletus saattaa olla väärä, sillä saattaa olla jopa todennäköisempää, että kosmisten säteiden vaikutus pilvisyydessä näkyy vain sopivissa ilmakehän olosuhteissa. Tästä on myös olemassa hiukan epäsuoria todisteita.
Uudessa tutkimuksessa asiaa on tarkasteltu juuri siitä näkökulmasta, että kosmiset säteet vaikuttavat pilvisyyteen vain tietyissä olosuhteissa. Tutkimuksessa keskitytään maapallon keskileveysasteille (60°–30° N/S) kolmesta eri syystä. Ensinnäkin kyseisillä alueilla esiintyy paljon kerrospilviä, jotka saattavat olla yksi yllämainitun sopivan olosuhteen ilmentymä. Toiseksi kyseisiltä alueilta on olemassa luotettavaa satelliittidataa pilvisyydestä. Kolmanneksi aiemmat tutkimukset viittaavat kyseisten alueiden olevan herkkiä kosmisten säteiden vaikutukselle.
Tutkimuksessa käytettiin maailmanlaajuista neutronien havainnointiverkostoa, mistä saadaan galaktisten kosmisten säteiden vuo. Pilvisyysmittaukset otettiin ISCCP:stä, joka on pitkäaikainen pilvien havainnointiin keskittynyt satelliittiprojekti. ISCCP:n dataan liittyy paljon ongelmia, jotka koskevat satelliittien ratojen muuttumista, pilvien havainnoinnin puutteita (esimerkiksi yläpilvet estävät alapilviä näkymästä) ja muita asioita.
Pilvisyyden datasta valikoitiin vain voimakkaimmat pilvisyyden vaihtelut. Pilvisyyden vaihteluista otettiin mukaan kaikki voimakkaimpaan viiteen prosenttiin kuuluneet vaihtelut vuosien 1986 ja 2006 välillä. Näitä muutoksia verrattiin sitten kosmisten säteiden vaihteluihin.
Tällä tavoin löytyi tilastollisesti merkitsevä korrelaatio. Kosmisten säteiden vuon pienentyessä pilvisyys väheni. Ilmiö näkyi parhaiten troposfäärin keski- ja alaosissa. Ilmiön jakauma korkeuden suhteen sekä alueellisesti viittaa siihen, että ilmiöllä saattaa olla yhteys Hadley-solujen toimintaan. Muut Auringon aktiivisuuteen liittyvät parametrit (magneettikenttä, TSI, UV-aktiivisuus) eivät näyttäneet niin merkittävää yhteyttä pilvien vaihteluiden kanssa kuin kosmisten säteiden vuo näytti. Tämä viittaa siihen, että havaittu vaikutus on muista Auringon ilmiöistä riippumaton.
Havaituilla pilvivaihteluilla näytti olevan vaikutus maapallon pinnan lämpötilaan. Pilvisyyden vähetessä pintalämpötila nousi. Vaikutuksen suuruus sopi pilvimuutoksista odotettuun säteilypakotteeseen. Tästä ilmeisestä korrelaatiosta huolimatta ei pystytä sanomaan varmasti, ovatko pintalämpötilan muutokset kausaalisessa yhteydessä kosmisten säteiden vaihteluihin, vai ovatko pilvien ja pintalämpötilan muutokset vain seurausta ilmaston sisäisestä vaihtelusta. Tutkimuksessa tilannetta analysoitiin ilmastomallin avulla. Mallilla pystyttiin tuottamaan pilvisyyden ja pintalämpötilan välille havaintoja vastaava korrelaatio, mutta mallin tuottamien muutosten määrä oli selvästi pienempi kuin havainnoissa, eivätkä mallin tuottamat muutokset olleet tilastollisesti merkitseviä. Tämä saattaa kuitenkin liittyä käytetyn ilmastomallin vajaavaisuuteen pilvien mallinnuksen osalta.
Tutkimuksessa havaittiin siis korrelaatio kosmisten säteiden ja pilvisyyden muutoksien välillä, joka näyttää olevan riippumaton muista Aurinkoon liittyvistä ilmiöistä. Kosmisten säteiden vaikutuksen arvellaan olevan pitkällä aikavälillä pieni, mutta lyhyemmällä aikavälillä vaikutus saattaa toisinaan voimistaa ilmaston sisäistä vaihtelua niin, että se häiritsee ihmiskunnan aiheuttaman ilmaston lämpenemisen havaittavuutta.
Lähde: Laken, B. A., Kniveton, D. R., and Frogley, M. R.: Cosmic rays linked to rapid mid-latitude cloud changes, Atmos. Chem. Phys., 10, 10941-10948, doi:10.5194/acp-10-10941-2010, 2010. [tiivistelmä, koko teksti]
Aiempia artikkeleita aiheesta:
– Svensmark & Friis-Christensen (1997) tarkastelussa
– Skeptical Science -suomennos: Aiheuttaako kosminen säteily ilmastonmuutoksen?
Ilmastotieto 