Om jorden ikke hadde hatt en atmosfære, så ville gjennomsnittstemperaturen vært ca. minus 18 istedenfor cirka pluss 15 grader Celsius som vi har. I tillegg har kosmisk stråling en liten betydning for hvordan klimaet er. Her kan du lese om hvordan variasjoner i solinnstråling og endringer i atmosfæren endrer klimaet.
Solinnstråling
Sola er kilden til alt liv på jorda, og en viktig drivkraft for klimaendringer. Den totale solinnstrålingen ved toppen av atmosfæren er ikke bare avhengig av hvor mye energi sola avgir til enhver tid, men også posisjonen og orienteringen av jorda i forhold til sola. Variasjonene i jordens posisjon bidrar til å forklare de langvarige temperaturendringene på jorda, slik som under istidene.
Der er tre måter jordens posisjon endres i forhold til solen, det er hvor rundt banen er, det er hvor mye jordens akse heller sammenlignet med jordens bane, og det er hvilken retning denne helningen peker på forskjellige steder i jordens bane. Alle tre måtene skjer over forskjellige tidsrom, altså sykluser. Den første har en syklus på mellom 100.000-400.000 år, den andre ca. 41.000 år og den siste på mellom 19.000-24.000 år.
Vi her på Bjerknessenteret studerer hvordan klimaet har vært på jorden tidligere for å forstå bedre hvordan jordens posisjon påvirker klimaet. Du kan lese mer om dette arbeidet her.
Det er ikke bare jordens posisjon sett fra solen som styrer hvor mye solinnstråling der er, men også solens aktivitet i seg selv. Selv om vår sol er en veldig stabil stjerne, så har den svingninger i aktiviteten som gjør at den ikke sender ut en konstant energistrøm. Solflekker er den mest synlige indikasjonen på denne variasjonen og de varierer i en 11-års syklus. Høyere solflekkaktivitet gir økt solinnstråling til jorda og omvendt.
Direkte observasjoner av solflekker på sola viser at siste halvdelen av 1600-tallet var en periode med unormalt lite solflekkaktivitet. Siden har det vært en jevn økning i solflekkaktiviteten fram til i dag. Direkte målinger av solinnstrålingen fra satellitter viser ikke noen klar positiv trend siden 1978. Dette indikerer at endringer i solinnstrålingen ikke alene kan forklare den pågående globale oppvarminga.
Drivhuseffekten
Det er drivhuseffekten som gjør det levelig her på planeten. Uten en atmosfære til som holder tilbake en bit av energien som vi får fra solen, så ville gjennomsnittstemperaturen på jorden vært -18 grader Celsius. Dette er fordi atmosfæren er gjennomsiktig for kortbølget stråling fra solen, men som en vegg for langbølget varmestråling som kan slippe ut igjen fra jorden. Dette er selvfølgelig en forenkling, men det er en forenkling som fungerer. Her finner du en utdypende forklaring på drivhuseffekten.
Kosmisk stråling
Det er ikke bare solen som gir en ytre påvirkning på klimaet på jorden. Der kommer også stråling fra ytre kosmos som påvirker klimaet ved å starte skydannelse i atmosfæren, spesielt lave skyer som reflekterer sollyset før det omdannes til varme.
I en artikkel, (Svensmark 1998) ble det foreslått at jorden har blitt varmere de siste 100 årene fordi det har blitt mindre galaktisk kosmisk stråling som har nådd jorden. Teorien baserer seg på at kosmisk stråling hjelper skyer å bli dannet. For klimaet vil skyer i nedre del av atmosfæren ha en nedkjølende effekt. Dette er fordi sollyset vil bli reflektert vekk fra kloden før det har blitt omdannet til varme som kan bli holdt tilbake av drivhusgassene. Hvor mye kosmisk stråling som når jorden er avhengig av hvor godt solens magnetfelt beskytter oss mot strålingen. Jo mer aktivitet det er på solen, jo sterkere er magnetfeltet. Dette magnetfeltet vil da skjerme jorden bedre fra galaktisk kosmisk stråling og vi får mindre skydannelse i de lavere delene av atmosfæren. Altså, en økt solaktivitet vil lede til at jorden tar til seg mer av strålingen som varme.
Der er fire ting vi kan teste denne teorien opp mot. For at teorien skal kunne forklare den oppvarmingen som vi har observert de siste 150 årene, så må vi kunne observere følgende:
1. Solens magnetfelt må ha hatt økt effekt i perioden hvor vi har observert høyere temperaturer.
2. Vi må kunne observere at intensiteten i kosmisk stråling har avtatt.
3. Kosmisk stråling må kunne danne skyer i de lave delene av atmosfæren.
4. Vi må ha observert færre skyer i de lave delene av atmosfæren over lengre tid.
Ut fra de observasjonene vi har, så kan vi ikke se at der har vært en økt aktivitet på solen eller noen bestemt trend i kosmisk stråling de siste ti-årene. Der er blitt vist at kosmisk stråling kan danne skyer i kontrollerte laboratorieforsøk, men ikke at disse gir mer eller mindre skydannelse i de nedre delene av atmosfæren. Vi har heller ikke observert færre skyer i de lavere delene av atmosfæren i perioden vi har observert økte temperaturer på kloden. I Sloan & Wolfendale (20013) blir det slått fast at den kombinerte effekten av solaktivitet og kosmisk stråling har vært mindre enn 10% av den oppvarmingen vi har observert i det 20. århundret.
Denne teorien kan heller ikke forklare observerte fenomener som nedkjøling av de øvre lag av atmosfæren og økt oppvarming nattestid.