Nếu năng lượng từ mặt trời chỉ thay đổi 0,1 phần trăm trong chu kỳ mặt trời 11 năm, thì một biến thể nhỏ như vậy có thể dẫn đến những thay đổi lớn trong mô hình thời tiết trên Trái đất? Vâng, nói rằng các nhà nghiên cứu từ Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia (NCAR), người đã sử dụng hơn một thế kỷ quan sát thời tiết và ba mô hình máy tính mạnh mẽ trong nghiên cứu của họ. Họ đã tìm thấy các kết nối tinh tế giữa chu kỳ mặt trời, tầng bình lưu và Thái Bình Dương nhiệt đới hoạt động đồng bộ để tạo ra các kiểu thời tiết định kỳ ảnh hưởng đến phần lớn địa cầu. Các nhà khoa học cho biết điều này sẽ giúp dự đoán cường độ của một số hiện tượng khí hậu, như gió mùa Ấn Độ và mưa nhiệt đới Thái Bình Dương, trước nhiều năm.
Nhà khoa học NCAR Gerald Meehl, tác giả chính của NCAR cho biết, Mặt trời, tầng bình lưu và đại dương được kết nối theo những cách có thể ảnh hưởng đến các sự kiện như mưa mùa đông ở Bắc Mỹ. Hiểu được vai trò của chu kỳ mặt trời có thể cung cấp thêm cái nhìn sâu sắc khi các nhà khoa học làm việc để dự đoán các kiểu thời tiết khu vực trong vài thập kỷ tới.
Nghiên cứu mới đã xem xét mối liên hệ giữa tác động của Sun Sun trên hai khu vực dường như không liên quan. Hóa chất trong tầng bình lưu và nhiệt độ mặt nước biển ở Thái Bình Dương phản ứng trong thời gian cực đại của mặt trời theo cách khuếch đại ảnh hưởng của Mặt trời lên một số khía cạnh của sự chuyển động của không khí. Điều này có thể tăng cường gió và lượng mưa, thay đổi nhiệt độ mặt nước biển và mây che phủ trên một số vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, và cuối cùng ảnh hưởng đến thời tiết toàn cầu.
Đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã xác nhận một lý thuyết trước đó, rằng sự gia tăng nhẹ của năng lượng mặt trời trong quá trình sản xuất cực đại của các vết đen mặt trời được hấp thụ bởi tầng ozone tầng bình lưu. Năng lượng làm ấm không khí trong tầng bình lưu trên vùng nhiệt đới, nơi ánh sáng mặt trời mạnh nhất, đồng thời kích thích sản xuất thêm ozone ở đó hấp thụ nhiều năng lượng mặt trời hơn. Do tầng bình lưu ấm lên không đều, với sự nóng lên rõ rệt nhất xảy ra ở vĩ độ thấp hơn, gió tầng bình lưu bị thay đổi và thông qua một chuỗi các quá trình liên kết với nhau, kết thúc việc tăng cường lượng mưa nhiệt đới.
Đồng thời, ánh sáng mặt trời tăng lên tối đa mặt trời gây ra sự nóng lên nhẹ của nước mặt đại dương trên khắp Thái Bình Dương cận nhiệt đới, nơi các đám mây chặn Mặt trời thường khan hiếm. Lượng nhiệt nhỏ đó dẫn đến bốc hơi nhiều hơn, tạo ra hơi nước bổ sung. Đổi lại, độ ẩm được mang theo gió thương mại đến các khu vực thường có mưa ở vùng nhiệt đới phía tây Thái Bình Dương, tạo ra những cơn mưa lớn hơn và củng cố các tác động của cơ chế tầng bình lưu.
Ảnh hưởng từ trên xuống của tầng bình lưu và ảnh hưởng từ dưới lên của đại dương phối hợp với nhau để tăng cường vòng lặp này và tăng cường sức gió thương mại. Khi nhiều ánh nắng chiếu vào các khu vực khô hơn, những thay đổi này củng cố lẫn nhau, dẫn đến ít mây hơn ở vùng cận nhiệt đới, cho phép nhiều ánh sáng mặt trời hơn đến bề mặt và tạo ra một vòng phản hồi tích cực giúp phóng to hơn nữa phản ứng khí hậu.
Những phản ứng tầng bình lưu và đại dương trong tối đa mặt trời giữ cho vùng xích đạo phía đông Thái Bình Dương thậm chí mát hơn và khô hơn bình thường, tạo ra các điều kiện tương tự như một sự kiện La Nina. Tuy nhiên, việc làm mát khoảng 1-2 độ F được tập trung ở phía đông xa hơn so với La Nina điển hình, chỉ mạnh bằng một nửa và có liên quan đến các kiểu gió khác nhau trong tầng bình lưu.
Phản ứng của Trái đất đối với chu kỳ mặt trời tiếp tục trong một hoặc hai năm sau hoạt động của vết đen mặt trời. Mô hình giống như La Nina được kích hoạt bởi cực đại mặt trời có xu hướng phát triển thành một mô hình tương tự như El Nino khi dòng chảy chậm thay thế nước mát trên vùng nhiệt đới phía đông Thái Bình Dương bằng nước ấm hơn. Phản ứng của đại dương chỉ mạnh bằng một nửa so với El Nino và sự ấm áp bị trì hoãn không nhất quán như mô hình giống như La Nina xảy ra trong các cực đại trong chu kỳ mặt trời.
Năng lượng mặt trời tối đa có khả năng tăng cường một sự kiện La Nina thực sự hoặc làm giảm bớt một sự kiện El Nino thực sự. La Nina năm 1988-89 xảy ra gần đỉnh cực đại mặt trời. Rằng La Nina trở nên mạnh mẽ khác thường và có liên quan đến những thay đổi đáng kể trong các kiểu thời tiết, chẳng hạn như một mùa đông khô và lạnh bất thường ở phía tây nam Hoa Kỳ.
Gió mùa Ấn Độ, nhiệt độ và lượng mưa bề mặt biển Thái Bình Dương và các kiểu khí hậu khu vực khác chủ yếu được điều khiển bởi không khí tăng và chìm trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Trái đất. Do đó, nghiên cứu mới có thể giúp các nhà khoa học sử dụng dự đoán chu kỳ mặt trời để ước tính mức độ lưu thông đó và các kiểu khí hậu khu vực liên quan đến nó, có thể thay đổi trong một hoặc hai thập kỷ tới.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng ba mô hình máy tính khác nhau để xem xét tất cả các biến và đều đưa ra cùng một kết quả, rằng ngay cả một sai số nhỏ trong năng lượng mặt trời cũng có thể có ảnh hưởng sâu sắc đến Trái đất.
Với sự giúp đỡ của sức mạnh tính toán tăng lên và các mô hình cải tiến, cũng như những khám phá quan sát, chúng tôi đang khám phá thêm về cách các cơ chế kết hợp để kết nối sự biến đổi của mặt trời với thời tiết và khí hậu của chúng tôi, ông Meehl nói.
Nghiên cứu của nhóm nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Khoa học.
