Link to Blog

I Forskersonen den 14. oktober kom Edgar Hertwich med et forfeilet angrep på John Dagsviks nylige diskusjonsartikkel. Dagsvik er i det internasjonale toppskiktet når det gjelder metodikk for analyse av tidsserier. Diskusjonsartikkelen er faglig bunnsolid, med samme metodikk som en foregående og fagfellevurdert artikkel fra 2020 i JRSS. Dagsviks store synd, og kjernen i hans notat, er ikke annet enn at han kunne påvise at temperaturseriene er forenlig med naturlig variasjon.

Men så til et sitat fra Hertwichs innlegg der han angriper Henrik Svensmarks forskning på feilaktig grunnlag:
«Notatet (til Dagsvik) siterer videre astrofysikeren Henrik Svensmarks teori om at kosmisk stråling gjennom prosesser i den øvre atmosfæren påvirker klimaet på jorden. Teorien ble testet i klimaforskningens dyreste eksperiment, på CERN for vel 10 år siden. Eksperimentet viste at mekanismen beskrevet av Svensmark var for svak til å påvirke temperaturen på jordoverflaten. Det er overraskende at SSB-notatet siterer gamle teorier som har blitt testet og forkastet.»

Det er korrekt at artikkelen av Dunne et al [5] i utgangspunktet ikke støtter Svensmarks teorier. En gruppe medlemmer av CLOUD-prosjektet brukte fysiske målinger til å lage en modell med parametrisering av kjernedannelsen av nye partikler. Modellen beregnet deretter numerisk hva som skjer med disse partiklene i samspill med alle andre prosesser i modellen. Dunne et al forsøkte således i sin modell å undersøke numerisk om små aerosoler dannet av kosmisk stråling kan vokse opp til ca. 50 nm hvor de kan fungere som kondensasjonskjerner. De fant at endringene av kondensasjonskjerner fra maksimum sol til minimum sol er ca. 0,1 %, hvilket er ubetydelig og ca. 20 ganger mindre enn Svensmarks empiriske resultater Dersom dette hadde vært riktig, ville forbindelsen mellom kosmisk stråling og skyer ganske riktig vært uten betydning.

Modellen til Dunne et al er imidlertid påvirket av et problem som ble påpekt allerede i 2009, også ved hjelp av numerisk modellering, nemlig en antagelse om at små aerosoler dannet via kosmisk stråling ikke vokste opp til kjerner for skykondensasjon, men gikk tapt før de var store nok til å påvirke skyene [1]. Men disse, og senere liknende resultater, er basert på mangelfulle numeriske modeller som mangler en viktig mikrofysisk mekanisme der aerosolenes vekst akselereres av ioner som i kosmisk stråling, noe som ble oppdaget i 2017 [7]. En hurtigere vekst betyr at det er mindre sannsynlighet for at en aerosolpartikkel går tapt før den kan virke som en kondensasjonskjerne. Numeriske modeller uten denne fysiske mekanismen stemmer ikke overens med nyere observasjoner og eksperimenter [8-11].

Imidlertid viste de første resultatene fra CLOUD-eksperimentet (2011) at ioner stimulerer dannelsen av små aerosoler (1–3 nm), i overensstemmelse med Svensmarks eksperimenter (2007). Men både teori og eksperimenter viser i dag tydelig en effekt hvor kosmisk stråling fremmer aerosolenes vekst til kondensasjonskjerner for skyer [7-8].

Dessuten viser det seg at sola selv gjør naturlige eksperimenter og derved tester forbindelsen mellom kosmisk stråling og skyer. Kraftige solutbrudd kan forårsake plutselige fall i den kosmiske strålingen, såkalt Forbushreduksjon, som varer ca. en uke, med etterfølgende påvirkning både av aerosolkonsentrasjon og skydekke, slik at skydekket reduseres med omlag 2 % [9-10]. Skyene har en svært stor betydning for jordens albedo, og NASA oppgir at en albedoreduksjon på ett prosentpoeng gir en like stor oppvarmingseffekt som en dobling av CO₂-konsentrasjonen. Det er derfor lett å innse at dette fallet i den kosmiske strålingen er betydningsfullt, det øker solinnstrålingen med en effekttetthet på ca. 2 W/m² [11]

I løpet av de siste 20 årene har det blitt en økt forståelse for hvordan sola påvirker klimaet. En rekke vitenskapelige studier har vist at endringer i solaktiviteten har påvirket klimaet over hele den holocene perioden, de siste 11 000 år. Et velkjent eksempel er den høye solaktiviteten i løpet av middelalderens varmeperiode rundt år 1000, og den svært lave solaktiviteten under den lille istiden, i perioden fra år 1300 – 1850. Samtidig er det verdt å merke seg at i den holocene perioden var korrelasjonen mellom CO₂ og temperatur i beste fall spuriøs. De siste 6000 årene viser temperaturen en markert negativ trend, mens CO₂ er svakt økende. CO₂ kan derfor ikke ha hatt noen betydning for klimaet i denne perioden.

Avslutningsvis kan vi således konstatere at det ikke er riktig at mekanismen som forbinder skyer og kosmisk stråling er ubetydelig som Hertwich skriver, snarere tvert imot. Mekanismen kan faktisk ha vært en betydelig faktor gjennom hele jordens historie [12].

Referanser

[1] Pierce, J. R. & Adams, P. J. Can cosmic rays affect cloud condensation nuclei by altering new particle formation rates?. Geophys. Res. Lett. 36, 9820. https://doi.org/10.1029/2009GL037946 (2009).

[2]  Snow-Kropla, E. J., Pierce, J. R., Westervelt, D. M. & Trivitayanurak, W. Cosmic rays, aerosol formation and cloud-condensation nuclei: Sensitivities to model uncertainties. Atmos. Chem. Phys. 11, 4001–4013. https://doi.org/10.5194/acp-11-4001-2011 (2011).

[3]  Kazil, J. et al. The present-day decadal solar cycle modulation of Earth’s radiative forcing via charged H 2SO4/H2 O aerosol nucleation. Geophys. Res. Lett. 39, L02805. https://doi.org/10.1029/2011GL050058 (2012).

[4]  Yu, F. & Luo, G. Effect of solar variations on particle formation and cloud condensation nuclei. Environ. Res. Lett. 9, 045004 (2014).

[5]  Dunne, E. M. et al. Global atmospheric particle formation from cern cloud measurements. Science 354, 1119–1124. https://doi.org/10.1126/science.aaf2649
(2016). http://science.sciencemag.org/content/354/6316/1119.full.pdf.

[6]  Gordon, H. et al. Causes and importance of new particle formation in the present-day and preindustrial atmospheres. J. Geophys.122, 8739–8760. https://doi.org/10.1002/2017JD026844 (2017).
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10./2017JD026844.

[7] Svensmark, H., Enghoff, M. B., Shaviv, N. J. & Svensmark, J. Increased ionization supports growth of aerosols into cloud condensation nuclei. Nat. Commun. 8, 2199. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02082-2 (2017)
https://www.nature.com/articles/s41467-017-02082-2

[8] Svensmark, H., Enghoff, M. B. & Pedersen, J. O. P. Response of cloud condensation nuclei (50 nm) to changes in ion-nucleation. Phys. Lett. A 377, 2343-2347.
https://doi.org/10.1016/j.physleta.2013.07.004 (2013).

[9] Svensmark, H., Bondo, T. & Svensmark, J. Cosmic ray decreases affect atmospheric aerosols and clouds. Geo. Phys. Res. Lett. 36, 5101–+. https://doi.org/10.1029/2009GL038429. (2009).

[10] Svensmark, H. The response of clouds and aerosols to cosmic ray decreases. J. Geophys. 8152–8181. https://doi.org/10.1002/2016JA022689 (2026)

[11] Svensmark, H., Jacob Svensmark, Martin Bødker Enghoff & Nir J. Shaviv, Atmospheric ionization and cloud radiative forcing, Scientific Reports    (2021) 11:19668, https://doi.org/10.1038/s41598-021-99033-1

[12] Svensmark, H. (2021). Supernova rates and burial of organic matter. Geophysic Research Letters, 48, e2021GL096376. https://doi.org/10.1029/2021GL096376