Auringonpilkkusyklin vaikutus

Vaikuttaako 11-vuotinen auringonpilkkusykli maapallon lämpötiloihin? Tämä on mielenkiintoinen kysymys.

Kysymystä voi lähestyä spektrianalyysin keinoin. Jos 11-vuotinen auringonpilkkusykli vaikuttaa maapallon pintalämpötiloihin, täytyy lämpötilan spektrissä silloin näkyä piikki pilkkusyklin taajuudella.

Analyysimenetelmä on seuraava. Lämpötila-aineistolle suoritetaan ensin alipäästösuodatus. Tämä tehdään poistamalla aineistosta pitempiaikainen trendi (2. asteen polynomi). Tämän jälkeen lämpötilan residuaaleille suoritetaan Fourier-muunnos ja piirretään lämpötilan amplitudispektri.

Aloitetaan pienellä simulaatiolla, joka valaisee ja testaa menetelmää. Luodaan keinotekoinen aineisto, joka koostuu neljästä komponentista: kolmesta syklisestä komponentista, joiden jaksonpituudet (periodit) ovat 500, 60 ja 11 vuotta, sekä valkoisesta kohinasta. Syklisten komponenttien amplitudit ovat kaikissa tapauksissa 0.1 astetta, kohinan keskihajonta on 0.1 astetta sekin.

Tulos: http://i40.tinypic.com/jab239.png

60 ja 11 vuoden jaksonpituudella vaihtelevat komponentit erottuvat spektristä tilastollisesti merkitsevinä piikkeinä. Menetelmä siis toimii kuten olettaa saattaa.

Sovelletaan menetelmää seuraavaksi HadCRUT3-vuosikeskiarvodataan.

Tulos: http://i42.tinypic.com/2dl89e.png

Mitä näemme tuloksesta? Spektristä erottuu vain yksi tilastollisesti merkitsevä piikki noin 60 vuoden periodin kohdalla (periodi on 1/taajuus). Sen sijaan 11-vuotisen auringonpilkkusyklin aiheuttamasta lämpötilavaihtelusta ei näytä olevan tilastollisesti merkitsevää todistetta HadCRUT3-datassa (ei tilastollisesti merkitsevää piikkiä taajuudella 1/11).

11-vuotisesta auringonpilkkusyklistä aiheutuvan lämpötilavaihtelun pitäisi siis näkyä piikkinä lämpötilaspektrissä noin 11 vuoden periodin kohdalla (taajuudella 1/11). Tätä voi demonstroida suorittamalla analyysin auringonpilkkuluvulle, jossa tiedetään olevan 11-vuotinen syklisyys (http://www.ngdc.noaa.gov/stp/SOLAR/ftpsunspotnumber.html).

Tulos: http://i43.tinypic.com/10xfw40.png

Kuten kuvasta näkyy, 11-vuotinen sykli ilmenee tilastollisesti merkitsevänä piikkinä auringonpilkkuluvun spektrissä. Samalla kohdalla sen sijaan ei näy piikkiä HadCRUT3-datan lämpötilaspektrissä.

Mutta mikä on tuo HadCRUT3-datassa ilmenevä 60 vuoden jaksonpituudella vaihteleva signaali? Se lienee Atlanttisen (monikymmenvuotinen) oskillaation (AMO:n) aiheuttama syklinen lämpötilamuutos. Katsotaanpa miltä näyttää NOAA:n AMO-indeksin spektri (http://www.cdc.noaa.gov/Timeseries/AMO/).

Tulos: http://i40.tinypic.com/rr85ro.png

AMO-indeksin spektrissä näkyy selkeä tilastollisesti merkitsevä piikki noin 60 vuoden periodin kohdalla. HadCRUT3-datan lämpötilaspektrissä näkyvän piikin voi siis perustellusti olettaa johtuvan AMO:sta.

Yhteenvetona todettakoon, että tämän analyysin perusteella ainakaan HadCRUT3-vuosikeskiarvodatassa ei ole kohinatason ylittävää 11-vuotista lämpötilavaihtelua. Toisin sanoen, tilastollisesti merkittävää todistetta 11-vuotisen auringonpilkkusyklin vaikutuksesta pintalämpötiloihin ei löytynyt. Sen sijaan HadCRUT3-datasta löytyi tilastollisesti merkittävä todiste Atlanttisen oskillaation aiheuttamasta lämpötilavaihtelusta.