De aarde warmt op. En volgens sommigen is dat het resultaat van de zonne-activiteit. Is dat denkbaar?

In de jaren zeventig ontdekt paleo-ecoloog Bas van Geel in een veenkolom uit Engbertsdijksveen een klimaatomslag. Veen dat ten tijde van het Subboreaal onder relatief droge omstandigheden was gegroeid, maakte ten tijde van het Subatlanticum (ca. 800 voor Christus) plaats voor veen dat onder zeer natte omstandigheden was ontstaan. De oorzaak bleef onbekend. Tot het eind van de twintigste eeuw. Dan ontdekt Van Geel dat de klimaatomslag samenvalt met een plotselinge afname in de activiteit van de zon. Een ontdekking die zijn professionele leven verandert. “Ik ontpopte mezelf tot een klimaatscepticus.”

Zonne-activiteit
Van Geel is geen klimaatscepticus in de traditionele zin van het woord. Zo ontkent hij zeker niet dat de aarde de laatste eeuw is opgewarmd. Wel betwijfelt hij of de rol die CO2 hierin speelt, werkelijk zo omvangrijk is als momenteel wordt aangenomen. Een deel van de opwarming die nu aan CO2 wordt toegeschreven, is volgens hem namelijk niet te herleiden naar onze uitstoot van dit bekende broeikasgas, maar naar de activiteit van de zon. “Ik denk dat we de rol van de zon onderschatten.”

Activiteit op de zon. Afbeelding: NASA / GSFC / Solar Dynamics Observatory.

Onze actieve moederster
Wie wel eens plaatjes van het oppervlak van de zon heeft gezien, weet dat het er aldaar vurig aan toe kan gaan. Onze moederster kan zonnevlammen genereren en coronale massa-ejecties uitspugen. Kortom: onze zon is actief. Maar de mate van activiteit fluctueert. Daarin is – grofweg – een elf jaar durende cyclus te onderscheiden die gekenmerkt wordt door een zonneminimum (een periode met weinig zonneactiviteit) en een zonnemaximum (een periode met veel zonneactiviteit). “De verschillen tussen de energie die een actieve zon afgeeft en de energie die een inactieve zon afgeeft, zijn niet zo groot,” erkent Van Geel. Sterker nog: ze zijn te klein om de klimaatomslagen – zoals bijvoorbeeld die ten tijde van het Subatlanticum – te kunnen verklaren. “Er moeten dan ook versterkingsmechanismen zijn,” denkt Van Geel. Mechanismen die ervoor zorgen dat het geringe verschil tussen een actieve en inactieve zon toch een enorme impact heeft op ons klimaat. Maar wat voor mechanismen zijn dat dan? Er zijn twee hypothesen, aldus Van Geel. De eerste draait om kosmische straling. “Kosmische straling speelt een rol bij wolkenvorming: watermoleculen condenseren door kosmische straling. Als de zon heel actief is, is er weinig kosmische straling in het zonnestelsel.” En zouden dus minder wolken ontstaan. En omdat wolken zonlicht reflecteren (en het aardoppervlak koelen) zou een actieve zon – met enige vertraging – resulteren in een opwarming van dat aardoppervlak. “En dan is er nog een hypothese waar ik persoonlijk wat meer in geloof. Deze hypothese stelt dat de verschillen tussen de energie van een actieve en de energie van een inactieve zon misschien klein zijn, maar dat de veranderingen in de afgegeven UV-straling wel groot zijn.” Tijdens een zonneminimum neemt de UV-straling afkomstig van de zon sterk af en wordt minder ozon gevormd. En dat merken we op aarde, doordat ozon energie absorbeert en in die hoedanigheid dus gezien kan worden als een broeikasgas. Tijdens een zonneminimum wordt er minder van gegenereerd en koelt de aarde dus af.

Een kritische blik op de versterkingsmechanismen
“Al achttien jaar proberen we een manier te vinden waarop de vrij kleine waargenomen solaire variaties van de afgelopen dertig jaar versterkt kunnen worden,” vertelt professor Werner Schmutz, directeur van het Physikalisch-Metorologisches Observatorium in Davos, aan Scientias.nl. “Fluctuaties in de hoeveelheid UV-straling die van invloed zijn op ozon in de stratosfeer lijken daarbij het meest veelbelovend.” Maar de hamvraag is natuurlijk: oefent een actieve zon via ozon daadwerkelijk invloed uit op ons klimaat? Schmutz en collega’s zochten dat in 2013 uit en moesten in het resulterende paper concluderen dat het vermeende versterkingsmechanisme eigenlijk geen naam mocht hebben. Oefent de zonne-activiteit dan misschien een effect uit op ons klimaat via kosmische straling? De hypothese klonk professor Terence Sloan, verbonden aan de University of Lancaster, plausibel in de oren. En dus besloot hij dat in 2008 eens uit te zoeken. Het leidde tot een serie papers, waarvan het laatste deel in 2013 gepubliceerd werd. “We ontdekten dat het effect te klein was om te detecteren,” zo vertelt Sloan aan Scientias.nl. “En dus sprake was van een verwaarloosbaar effect op de opwarming van de aarde.” De benodigde, hypothetische versterkingsmechanismen lijken in recente studies dus geen stand te houden.

“De zon kan zeer zeker uitgesloten worden als de oorzaak van de opwarming die de aarde in de laatste vijftig jaar heeft doorgemaakt”

Stralingssterkte
Speelt de zonne-activiteit dan helemaal geen rol in het klimaat? Zover willen de meeste onderzoekers ook weer niet gaan. Schmutz grijpt opnieuw terug op zijn studie uit 2013 die het versterkingsmechanisme omtrent UV-straling en ozon praktisch van tafel veegde, maar wel enige invloed van de zon op het klimaat bespeurde. “Als de zon inderdaad, zoals wij vermoeden, van invloed is, dan lijkt dat aan het einde van al onze studies simpelweg toe te schrijven te zijn aan variaties in de totale stralingssterkte van de zon (dus variaties in de hoeveelheid energie die de zon afgeeft).” Die fluctuaties in de intensiteit van het zonlicht dat de aarde bereikt, zijn klein. En het Intergovernmental Panel on Climate Change stelt dan ook dat recente zonne-activiteit geen noemenswaardige impact heeft gehad op het klimaat. Schmutz is het daarmee eens. “De zon kan zeer zeker uitgesloten worden als de oorzaak van de opwarming die de aarde in de laatste vijftig jaar heeft doorgemaakt, omdat de stralingssterkte stabiel was. En als we wat verder inzoomen, zien we zelfs dat de stralingssterkte sinds de jaren veertig ietsje is afgenomen en in de huidige elf jaar durende cyclus zelfs heel duidelijk is afgenomen.” Vandaar dat klimaatmodellen de huidige opwarming ook niet kunnen reproduceren als ze onze uitstoot van broeikasgassen buiten beschouwing laten en zich alleen laten leiden door natuurlijke fluctuaties, zoals veranderingen in de zonne-activiteit.

Afbeelding: AdinaVoicu / Pixabay.

Het verleden en de toekomst
Maar hoe zit het dan met die opmerkelijke perioden in het verleden, zoals het Maunder Minimum (1645-1715)? Een tijdvak waarin de zonne-activiteit uitzonderlijk laag was, net als de temperatuur op aarde? “Er was een minimale zonne-activiteit in de zeventiende eeuw en die viel samen met een historisch koude periode waarin zelfs de rivier The Theems bevroor,” vertelt Sloan. “Maar niemand kan je vertellen waarom een afname in zonnevlekken een koude periode op aarde veroorzaakt.” “We hebben eigenlijk alleen in het verleden maar goede correlaties gezien tussen zonne-activiteit en een dalende temperatuur,” voegt Schmutz toe. “Aangezien we de stralingssterkte van de zon pas sinds 1978 vanuit de ruimte meten, beslaan onze observaties nog maar een korte tijd. En in die tijd is de zon niet veel veranderd, in ieder geval duidelijk niet genoeg om van invloed te kunnen zijn op het klimaat. En dat betekent dat er op dit moment twee mogelijkheden zijn. De eerste: de zon heeft in ongeveer dertig jaar het volledige scala aan mogelijke variaties laten zien. In dat geval moet de zon uitgesloten worden als een drijvende kracht achter historische klimaatveranderingen.” Een andere optie is dat we in deze dertig jaar – een tijdvak van niks, als je spreekt over een ster die al 4,5 miljard jaar meegaat – eigenlijk nog niets gezien hebben en de zon op grotere tijdschalen tot veel grotere variaties in staat is. “Dan is de zon de belangrijkste verdachte op het gebied van historische klimaatveranderingen.” In andere woorden: op lange termijn zou de zonne-activiteit dus wel een effect kunnen hebben op het klimaat. Maar in welke mate, is onduidelijk. Schmutz en collega’s verkenden dat heikele vraagstuk recent in dit onderzoeksproject. Op basis van modellen – die speculatief van aard zijn en ervan uitgaan dat ons een periode van sterk verminderde zonne-activiteit te wachten staat “Niemand weet zeker of de zon de komende 50 tot 100 jaar in een Grand Minimum belandt, maar we verwachten het” – voorspellen ze dat de zon er de komende eeuw voor kan zorgen dat de temperatuur op aarde 0,5 graden lager uitvalt dan het geval zou zijn als de zonne-activiteit niet sterk zou verminderen. “Als hun model klopt, kan die 0,5 graad afkoeling de effecten van broeikasgassen verminderen,” merkt Sloan op. Maar wederom kan de zon niet het verschil maken. Want de door menselijk handelen aangedreven opwarming van de aarde gaat aanzienlijk sneller dan de voorspelde en zeer speculatieve afkoeling die de zon zou kunnen veroorzaken. Als we niks doen, zitten we aan het eind van de rit dus – ongeacht of de zon nu voor een beetje verkoeling zorgt of niet – met een planeet die enigszins over de kook is.

Van Geel wacht ondertussen rustig de komende jaren af. “De zonneactiviteit loopt nu terug en de vraag is: wat doet het klimaat? Ik denk echt dat we richting afkoeling gaan.” En als dat niet zo is? “Dan heb ik ongelijk en ben ik dom geweest. Maar als ik twijfelde, zou ik niet naar buiten treden.” Sloan en Schmutz zien het op basis van hun onderzoek allemaal heel anders. Het feit dat de aarde opwarmt, kunnen we volgens hen niet afschuiven op de zon. Als de zon al een rol speelt, dan is deze nihil in vergelijking met de rol die onze eigen activiteit speelt. Tegelijkertijd sluiten de onderzoekers nog niet uit dat de zon op lange termijn wel impact kan hebben op het aardse klimaat. Maar hoe dan precies en in welke mate: dat blijft voorlopig in nevelen gehuld. Het lijkt voor het klimaatdebat allemaal niet zo heel relevant, zo benadrukt Schmutz. “Het is in mijn optiek onmogelijk dat huidige, natuurlijke effecten de invloed van ons mensen domineren.”