Bijrol voor CO2: activiteit zon verklaart opwarming sinds 1976 & vormt oorsprong van 66-jarige cyclus

16 december 2019 - Auteur: Martijn van Mensvoort | English version | Nederlandse versie

In de 2011 klimaatbrochure van de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen wordt beschreven dat de impact van de zon op het klimaat niet goed worden begrepen¹. Op de website van het KNMI wordt in een lezing uit 1997 beschreven dat de Gleissberg cyclus van de zon verantwoordelijk is voor de opwarming tussen de jaren 1910s en 1940s². De auteur van de lezing beschrijft vervolgens dat deze multi-decennia zonnecyclus ook de bepalende factor vormt bij de periode van afkoeling t/m de 1970s. De neerwaartse impact t.g.v. de zon zou hierbij wel beperkt zijn gebleven onder invloed van broeikasgassen. Tenslotte wordt in de lezing de periode van opwarming die nadien volgt op conto van broeikasgassen geschreven.
Echter, in 2004 is door onderzoekers van het Max Planck Instituut beschreven dat de activiteit van de zon op basis van de voorgaande 6 decennia een record niveau bereikte voor de afgelopen 8.000 jaar³. Inmiddels is ook duidelijk dat in het perspectief van de minimum jaren van de 11-jarige zonnecyclus vanaf 1985 bij iedere cyclus voortdurend een verdere stijging is aangetroffen⁴. In 2017 is op basis van de LISIRD TSI zelfs sprake van een voorlopig "officieus" nieuw record waarbij de activiteit van de zon op een fors hoger niveau is beland dan bij de voorgaande minima het geval is geweest sinds het Maunder minimum in de 2de helft van de 17de eeuw. Parallel hieraan wordt bij de 'totale zonnestraling' [TSI] waarschijnlijk ook in 2019 een record gerealiseerd, want voor het eerst sinds het Maunder minimum is tijdens de 2010s een opeenvolgende periode van 10 jaar op rij ontstaan waarbij de zon ieder jaar gemiddeld een waarde heeft geproduceerd die hoger is dan 1361,2 W/m2.
In combinatie met een tweetal andere recente records bij de 'achtergrond zonnestraling' [BSI], tonen de records een duidelijke parallel met het mondiale temperatuur recordjaar 2016. Daarnaast wordt bij de BSI op basis van de 22-jarige magnetische zonnecyclus een curve aangetroffen die vanaf het einde van de 19de eeuw past binnen de jaarlijkse variaties van de HadCRUT4 temperatuur. M.b.v. een versterkend mechanisme kan ook de gehele opwarming sinds 1976 worden verklaard op basis van de activiteit van de zon.
Voor de periode 1867-2017 wordt voor het verband tussen de temperatuur en de zon op basis van de BSI een correlatie beschreven met een zeer hoge omvang: r = +0,98 [p=0,000], welke indicatief is voor het oorzakelijke verband tussen de activiteit van de zon & de temperatuurontwikkeling op aarde. Deze correlatie is iets sterker dan de correlatie tussen CO2 & de temperatuur: r = +0,97 [p=0,000]; ook de correlatie tussen de zonnestraling en CO2 is bijzonder hoog: r = +0,93 [p=0,000]. Dit gaat gepaard met een klimaatgevoeligheid van maximaal ~0,49°C voor de periode sinds het begin van het Maunder minimum rond het jaar 1650.

In dit artikel wordt m.b.v. de HadCRUT4 temperatuur serie & PAGES 2k temperatuur proxies (2013) aangetoond dat de opmars van zowel de activiteit van de zon als de temperatuur al in de 2de helft van de 17de eeuw is ontstaan tijdens het zogenaamde Maunder minimum - dit betreft het dieptepunt in de activiteit van de zon tijdens de Kleine IJstijd. Sindsdien hebben zich drie periodes aangediend waarbij zowel de activiteit van de zon als de temperatuur een tijdelijke terugval hebben getoond. Dit gebeurde tijdens: (1) het Dalton minimum, begin 19de eeuw; (2) het Moderne minimum, begin 20ste eeuw; en (3) de meeste recente terugval vond plaats in de periode 1965-1976.
De magnetische zonnecyclus is verantwoordelijk voor het ontstaan van een 'zaagtandbeweging' in het temperatuurverloop op aarde. Hierbij wordt een fase verschil aangetroffen tussen de zon en de temperatuur dat een flink drukkend effect heeft op de correlatie tussen beide. Wanneer de diverse fasen in de 11-jarige zonnecyclus afzonderlijk worden bestudeerd dan tonen enkel de minimum jaren een hoge correlatie met de temperatuur. Dit verband blijkt ruim 4x sterker dan bij maximum jaren het geval is. Na een fase-correctie voor de TSI wordt het verband nog sterker. Een relatief groot deel van de 'klimaatruis' in het verband tussen de zon en de temperatuur wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de maximum jaren in de zonnecyclus; het natuurkundige mechanisme achter dit fenomeen wordt ook beschreven. Ook wordt aangetoond dat de zon verantwoordelijk is voor het ontstaan van de 66-jarige cyclus.
Om een vergelijking tussen alle jaren tezamen mogelijk te maken, wordt via een 2de correctie bij de TSI op basis van de zonnevlekkencyclus doelgericht een flink deel van de fluctuaties weggefilterd; het resultaat vormt de BSI. Ook bij de BSI zijn afgelopen jaren records niveaus bereikt die van toepassing zijn op zowel het gehele huidige decennium als het jaar 2015.

Na de presentatie van respectievelijk: de technische samenvatting (paragraaf I), de onderzoeksresultaten (paragraaf II t/m VIII) en de discussie & conclusie (paragraaf IX), volgt een bijlage die is gewijd aan de vraag: 'Hoe werkt de zonnecyclus?'. De bijlage heeft een visueel karakter waarbij de werking van de zon wordt uiteengezet in relatie tot de zonnevlekkencyclus + haar kosmische oorsprong via de beweging van de zon rond het zwaartekrachtcentrum van het zonnestelsel (zie video 1). Deze kosmische dynamiek ligt tevens ten grondslag aan het ontstaan van de 66-jarige cyclus, welke bij de temperatuurontwikkeling op aarde wordt aangetroffen en bij de minimum jaren van de TSI. Tevens wordt duidelijk dat de 22-jarige magnetische zonnecyclus een fase voor loopt t.o.v. de 11-jarige zonnecyclus; de complexe wisselwerking tussen beide wordt hierbij ook getoond (zie video 2).

TIP: Figuur 1 beschrijft de basis van de analyse & figuur 16 beschrijft het resultaat. In de bijlage is video 1 illustratief voor
het ontstaan van de multi-decennium cyclus in het perspectief van de kosmos.

SAMENVATTING: Ruim 300 jaar geleden werd de koudste periode van de Kleine IJstijd bereikt tijdens het Maunder minimum, wat bekend staat als het dieptepunt in de activiteit van de zon. Vervolgens is de activiteit van de zon toegenomen en sindsdien is ook de temperatuur van onze leefomgeving op aarde begonnen met stijgen. Parallel met het mondiale temperatuurrecord van 2016 zijn tijdens het huidige decennium ook bij de zon diverse nieuwe records ontstaan. In dit onderzoek wordt voor de zonnestraling en de temperatuur een zeer hoge correlatie beschreven met een omvang van +0,98 [p=0,000] voor de periode 1867-2017 (zie figuur 16). Deze correlatie is gevonden op basis van de 22-jarige magnetische zonnecyclus. Tevens wordt een groot verschil beschreven voor de impact van minima en maxima in de 11-jarige zonnecyclus op de temperatuur + het bijbehorende natuurkundige mechanisme.
Via een versterkend mechanisme kan de opwarming sinds 1850 geheel worden verklaard, inclusief de opwarming sinds 1976. De correlatie tussen CO2 en de temperatuur heeft een vergelijkbare hoge omvang: +0,97 [p=0,000]. Ook de correlatie tussen de zonnestraling en CO2 is bijzonder hoog met een omvang van +0,93 [p=0,000]. De beschreven correlaties wijzen voor de temperatuurstijging sinds het Maunder minimum in de richting van een hoge 'zonnegevoeligheid' voor relatief kleine fluctuaties van de zon, in combinatie met een lage 'klimaatgevoeligheid' (maximaal ~0,49°C) voor de relatief grote toename van CO2.

INHOUD

• I - Technische samenvatting [ABSTRACT]
• II - Minimum jaren in cyclus zonnestraling correleren ruim 4x hoger met temperatuur dan maximum jaren
• III - Na fase correctie tonen zonneminimum jaren een nog sterker verband met temperatuurontwikkeling
• IV - Zon toont sterk verband met gemiddelde temperatuur op basis van magnetische zonnecycli
• V - Magnetische zonnecyclus levert aanvullend bewijs voor bestaan versterkend mechanisme
• VI - Zon is verantwoordelijk voor de 66-jarige cyclus + een deel van het opwaartse trendkanaal
• VII - De 'zonnegevoeligheid' is hoog & de 'klimaatgevoeligheid' is laag
• VIII - De definitie van het klimaat is achterhaald
• IX - Discussie & conclusie

BIJLAGE: 'Hoe werkt de zonnecyclus?'

(Data: Excel file)

I - Technische samenvatting [ABSTRACT]

{I-1} In de wetenschappelijke literatuur wordt al tenminste sinds 2003 beschreven dat naast een dalende trend in de piekwaarden van de 11-jarige zonnevlekkencyclus afgelopen decennia ook een opvallend tegengesteld fenomeen wordt aangetroffen bij de minimum jaren van de 'totale zonnestraling' [TSI: Total Solar Irradiance]⁴. Op basis van de HadCRUT4 temperatuur serie en de LISIRD TSI wordt in dit artikel aangetoond voor de periode vanaf 1910 dat tussen minimum jaren van de TSI en de temperatuur vanaf 1910 inmiddels een fors hogere correlatie (r = +0,803; p<0,01) wordt aangetroffen dan bij maximum jaren (r = +0,183; p=N.S.); het natuurkundige mechanisme achter dit verschil wordt ook beschreven. Deze observatie vormt in combinatie met de 22-jarige magnetische zonnecyclus tevens de basis voor het belangrijkste resultaat aan het eind van de analyse: de beschrijving van een zeer hoge correlatie tussen de activiteit van de zon & de temperatuurontwikkeling op aarde m.b.t. de periode 1867-2017 (r = +0,98; p=0,000). Dit verband kan enkel vanuit de zon zijn ontstaan. De correlatie is bovendien iets sterker dan de correlatie tussen CO2 & de temperatuur (r = +0,974; p=0,000). Ook de correlatie tussen de zonnestraling en CO2 is bijzonder hoog (r = +0,93; p=0,000). Logischerwijs staat de zon zeer waarschijnlijk aan de oorsprong van deze opmerkelijk sterke onderlinge verbanden. Bij de diverse natuurlijke cycli in het klimaat systeem op aarde volgt CO2 altijd de temperatuur via tussenkomst van de vegetatie en/of het oceaan systeem. De beschreven correlaties wijzen voor de temperatuurstijging sinds het Maunder minimum in de richting van een hoge 'zonnegevoeligheid' m.b.t. relatief kleine fluctuaties van de zon, in combinatie met een lage 'klimaatgevoeligheid' (maximaal ~0,49°C) voor de relatief grote toename van CO2.

{I-2} In het perspectief van de zonneminimum jaren wordt bij zowel de TSI als de temperatuur een drietal andere opvallende fenomenen aangetroffen: (1) een regelmatige multi-decennium cyclus met een duur van 6 zonnecycli die gepaard gaat met een opvallend hoge amplitude; (2) een opwaarts gericht trendkanaal waarop de multi-decennium cyclus wordt aangetroffen; (3) een 'zaagtandbeweging' waarbij de temperatuur stijgt (of daalt) wanneer de TSI daalt (of stijgt). De 'zaagtandbeweging' wordt veroorzaakt door de magnetische cyclus van de zon, waarvan bekend is dat deze gepaard gaat met een opeenvolging van hoge- en lage pieken, en/of spitse- en brede pieken.

{I-3} Na een fase-correctie waarbij de TSI één zonnecyclus wordt teruggeschoven in de tijd wordt bij de laagste minimum jaren tussen de TSI en de temperatuur een hoog significante correlatie aangetroffen (r = +0,904; p=0,000). Het mechanisme achter hett fase verschil kan worden begrepen op basis van het feit dat de 22-jarige magnetische zonnecyclus fundamenteel bezien de bepalende factor vormt en enkele jaren voor loopt t.o.v. de 11-jarige zonnecyclus. Bovendien zitten beide cycli zitten in tegengestelde fase waarbij de poloïdale magnetische cyclus door de nulfase beweegt wanneer de zonnevlekkencyclus door de fase van de maximum jaren beweegt. In combinatie met het grote verschil tussen de minimum- en maximum jaren ontstaat een totaalbeeld dat suggereert dat 'klimaatruis' vooral ontstaat bij maximum jaren onder invloed van de zonnevlekkencyclus. Met de intentie om de invloed van 'klimaatruis' te minimaliseren/reduceren bij de maximum jaren is vervolgens een analyse gemaakt op basis van de 'achtergrond zonnestraling' [BSI: background solar irradiance = TSI minus zonnevlekken], waarbij de fluctuaties t.g.v. de zonnevlekkencyclus grotendeels uit de TSI zijn verwijderd. Ook deze correctie draagt in het perspectief van de minimum jaren bij aan een verdere verhoging van de correlatie tussen de zon en de temperatuur (r = +0,924; p=0,000); deze correlatie is ook hoger dan de correlatie tussen CO2 en de temperatuur.

{I-4} Om zowel de invloed van de 'zaagtandbeweging' (t.g.v. de magnetische zonnecyclus) als ook andere 'klimaatruis' (t.g.v. de maximum jaren) te reduceren is vervolgens een analyse uitgevoerd op basis van de gemiddelde waarde van de TSI, BSI en de temperatuur voor alle magnetische zonnecycli die beginnen en eindigen bij een minimum jaar in de 11-jarige zonnecyclus. Hierbij worden curves aangetroffen met een oscillerende beweging die bij alledrie de factoren een hoge mate van gelijkenis tonen. Na de eerder genoemde fase-correctie worden hierbij onderlinge correlaties aangetroffen met een zeer hoog significantie niveau. Tussen de BSI en de temperatuur wordt een nog hogere correlatie aangetroffen voor de periode 1856-2008 (r = +0,928; p=0,000). Met de fase-correctie past deze BSI curve geheel in de bandbreedte van de jaarlijkse fluctuaties binnen de HadCRUT4 temperatuur serie vanaf het jaar 1880. Zonder de fase-correctie valt deze BSI curve vanaf de eind jaren '70 aan de onderzijde van de HadCRUT4 temperatuur serie; echter, de omvang van het verschil neemt af in de 21ste eeuw. Zowel in het perspectief van de TSI op basis van de minimum jaren, als ook bij de BSI op basis van de gemiddelde waarden tijdens 1 magnetische cyclus, kan de temperatuurstijging sinds 1976 op basis van de activiteit van de zon volledig wordt verklaard.

{I-5} Getalsmatig kan op basis van de TSI minimum jaren t/m het jaar 2017 - na een fase-correctie van één zonnecyclus - ongeveer 75% tot 95% van de temperatuurstijging sinds 1976 worden toegeschreven aan de combinatie van: de 66-jarige cyclus + een versnelling binnen de opwaarts gerichte trend in de activiteit van de zon. Dit vormt een eerste aanwijzing waaruit kan worden afgeleid dat de 'klimaatgevoeligheid' waarschijnlijk laag is, omdat na het toepassen van de genoemde correctie dusdanig hoge correlaties worden aangetroffen die bij benadering minder dan een kwart aan ruimte laten voor andere invloeden. Hieruit kan worden afgeleid dat bij klimaatverandering de cumulatieve invloed van de zon over een periode van meerdere magnetische zonnecycli waarschijnlijk ook een factor van betekenis vormt.

{I-6} M.b.v. de PAGES 2k temperatuur proxies (2013) is vastgesteld dat de opwaarts gerichte trend in het grootste deel van de 19de eeuw (1810-1902) waarschijnlijk al in de orde lag van gemiddeld +0,0316°C per decennium. Terwijl bij de HadCRUT4 tussen de 1872-1939 een aanzienlijk lagere trend wordt aangetroffen: +0,015°C per decennium. Op basis van een vergelijking tussen het verloop van de PAGES 2k proxies, de HadCRUT4 en de GISSTEMP v4 is een aanwijzing gevonden dat de eerste piekfase van de 66-jarige bij de HadCRUT4 de grootste uitschieter vormt die in de diverse perspectieven wordt aangetroffen. Hieruit kan worden afgeleid dat de impact van de temperatuur toename tussen de 1870s en de 1940s op basis van het relatief kleine verschil tussen de jaren 1978 en 1944 (t.g.v. hoge uitschieters in de jaren 1877 en 1878) bij de HadCRUT4 leidt tot een onderschatting van het verschil tussen de 1870s en de 1940s. Het hieruit volgende neveneffect betreft een overschatting van de snelheid van de temperatuurstijging die vanaf de eind jaren '70 is ontstaan.

{I-7} Tevens wordt een 2-tal sterke aanwijzingen beschreven die wijzen in de richting van de werking van een versterkend mechanisme voor relatief kleine fluctuaties van de zon. In jaren waarbij de magnetische noordpool begint met omslaan wordt bij de ENSO cyclus op aarde altijd een negatieve waarde aangetroffen. De impact van dit fenomeen is dusdanig sterk dat hierbij in het betreffende jaar meestal ook La Nina omstandigheden worden aangetroffen - welke normaal gesproken gepaard gaan met afkoeling t.o.v. het voorgaande jaar. Ook wordt kort ingegaan op een fenomeen waaruit blijkt dat de periodes van afkoeling in de 20ste eeuw zijn ontstaan tijdens jaren waarin zowel de TSI als het impuls-momentum van de zon (betreffende de beweging rond het barycentrum) beiden in- of rond de bodem fase zitten.

{I-8} Tenslotte wordt een duidelijke parallel beschreven tussen het mondiale temperatuur record van 2016 en een 4-tal recente records in de activiteit van de zon. In het perspectief van de TSI minimum jaren is in 2017 een fors hoger recordniveau bereikt en in 2019 ontstaat voor het eerste een periode van 10 jaar op rij waarbij de TSI waarde ieder jaar gemiddeld boven 1361,20 W/m2 heeft gezeten. Sinds het begin van de mondiale instrumentele temperatuur in 1850 is voorheen slechts 2x maal een periode van 7 jaar op rij aangetroffen met hogere waarden, waarvan de 2de periode betrekking heeft op het eerste decennium van de 21ste eeuw. Hieruit blijkt ook duidelijk dat tijdens de eerste twee decennia van de 21ste eeuw de activiteit van de zon uitzonderlijk hoog is geweest. Bij de BSI wordt in de 2010s een fors nieuw decennium record aangetroffen en in 2015 is een nieuw recordniveau bereikt - direct voorafgaand aan het wereldwijde temperatuur recordjaar 2016.

II - Minimum jaren in cyclus zonnestraling correleren
ruim 4x hoger met temperatuur dan maximum jaren

{II-1} In figuur 1 is de totale zonnestraling (= TSI volgens het LASP Interactive Solar Irradiance Datacenter, gepresenteerd door het 'Laboratory for Atmospheric & Space Physics' van de Universiteit van Colorado) uitgezet tegen de HadCRUT4 temperatuur serie. In beide grafieken zijn op basis van de zonnestraling cyclus de 3 laagste minimum jaren en de 3 hoogste maximum jaren gemarkeerd. Voor jaren in dezelfde fase van de zonnecyclus is in figuur 1 de correlatie weergegeven; deze correlaties tonen een groot verschil tussen de minimum en maximum jaren. Tussen de TSI en de HadCRUT4 wordt voor de gehele periode 1910-2019 slechts een geringe correlatie aangetroffen (r = +0,306; p=N.S.). Echter, bij de 3 laagste minimum jaren tezamen wordt een veel hogere correlatie in combinatie met een hoog significantie niveau aangetroffen (r=+0,768; p<0,001); bij de gezamenlijke maximum jaren is het verband met de temperatuur daarentegen veel zwakker, ofschoon ook hierbij wel overal een positieve correlatie wordt aangetroffen (r = +0,285; p=N.S.).

{II-2} Opvallend is ook dat bij de individuele fases van de zonnecyclus de laagste correlatie bij de hoogste maximum jaren wordt aangetroffen; de hoogste correlaties worden bij de twee laagste minimum jaren aangetroffen. De correlatie bij de laagste minimum jaren (r = +0,804; p<0,01) ligt maar liefst ruim 4x hoger t.o.v. de correlatie bij de hoogste maximum jaren (r = +0,184; p=N.S.).

(Alle plaatjes hebben een hoge resolutie versie: 'click' op de plaatjes voor meer details indien gewenst)

Figuur 1: Minimum jaren in cyclus zonnestraling correleren ruim 4x hoger met temperatuur dan maximum jaren.

Omdat bij de zonnevlekkencyclus het jaar 2019 waarschijnlijk het minimum jaar tussen cyclus 24 en cyclus 25 vormt, is rekening gehouden met de mogelijkheid dat ook de TSI op een lagere waarde zou kunnen gaan eindigen dan 2017. Op basis van de TSI ruwe data van de eerste 10 maanden van 2019 lijkt dit overigens niet te gaan gebeuren: het verschil t.o.v. 2018 is beperkt gebleven tot een waarde die duidelijk minder dan 0,03 W/m2 lager ligt t.o.v. de waarde van 2018. Daarom heeft in figuur 1 de getoonde TSI voor het jaar 2019 een voorlopige waarde van 1361,226 W/m2, welke 0,030 W/m2 lager is dan de 2018 waarde van 1361,256 W/m2. Omdat bij de LISIRD TSI nog correcties gaan volgen op de data van de metingen is rekening gehouden met de mogelijkheid dat het neerwaartse effect eventueel nog 1/3 deel omvangrijker zou kunnen uitpakken dan op basis van de ruwe data over de eerste 10 maanden van 2019 is vastgesteld. Ook in dat geval blijft de LISIRD TSI waarde voor het jaar 2019 net boven het niveau van het jaar 2017 (1361,215 W/m2) waardoor dit geen impact zal hebben op de resultaten en conclusies die in dit artikel worden gepresenteerd. De definitieve uitkomst van de analyse in dit artikel kan dus pas na afloop van 2019 worden gemaakt nadat de LISIRD TSI waarde voor dit jaar is vastgesteld.

{II-3} Uit figuur 1 blijkt tevens dat wanneer de fases behorende bij de 3 laagste minimum jaren worden samengevoegd en hetzelfde wordt gedaan voor de 3 hoogste maximum jaren, een zeer significant statistisch effect ontstaat. Ook ontstaat hierbij een beeld dat suggereert dat de minimum jaren een hoofdrol spelen bij het ontstaan van de 66-jarige cyclus. Want in dit perspectief blijken zowel de piekjaren 1878 en 1944, als ook de bodemjaren 1911 en 1976, betrekking te hebben op de 3 laagste fases in de cyclus van de zonnestraling.

{II-4} Bovendien wordt rondom 3 van de 4 meest extreme jaren in 66-jarige cyclus, een patroon aangetroffen dat suggereert dat een combinatie van minimum jaren hiervoor verantwoordelijk is. Enkel bij de eerste bodem fase van de 66-jarige cyclus wordt rondom het jaar 1911 een patroon aangetroffen waarbij ook diverse maximum jaren worden aangetroffen. Overigens, fundamenteel bezien levert dit een merkwaardig beeld op want logischerwijs zou eigenlijk van de TSI (lees: de hoeveelheid zonnestraling) kunnen worden verwacht dat deze positief correleert met de temperatuur op aarde. Het is daarom opmerkelijk om te constateren dat de maximum jaren zich bij de extremen van de 66-jarige cyclus enkel duidelijk manifesteren bij de allerlaagste bodem fase (rond het jaar 1911) sinds 1850.

{II-5} Kortom, figuur 1 toont een beeld waarbij de meest voor de hand liggende verwachting enkel duidelijk wordt ingelost bij de minimum jaren. De maximum jaren (b)lijken daarentegen voor nogal wat 'klimaatruis' te zorgen bij de temperatuurontwikkeling op aarde. Enkel in de periode vanaf 1944 is wel een duidelijk patroon zichtbaar waarbij relatief veel piekjaren worden aangetroffen aan de bovenkant van de HadCRUT4 temperatuur serie (in combinatie met veel bodemjaren aan de onderzijde). Vooral de periode tussen 1850 en 1900 toont min of meer het omgekeerde patroon.
Omdat bij de tussenliggende periode van 1900-1944 een gemengd beeld zichtbaar is kan dit fenomeen worden geassocieerd met een lange termijn zonnecyclus die een mogelijk een veelvoud van de 66-jarige cyclus zou kunnen omvatten. Want de periode 1850-2018 toont een patroon dat ogenschijnlijk niet meer dan de helft van een verschuiving binnen het mechanisme toont. In paragraaf VI wordt via figuur 12 dit patroon meer in detail beschreven.

Natuurkundig mechanisme verklaart impact verschil tussen minima en maxima

{II-6} De fundamentele logica achter het verschil tussen de minimum en maximum jaren in de zonnecyclus kan worden begrepen op basis van de helioseismologie. Tijdens de minima wordt bij de druk component in de energiegolven van de zon een lagere frequentie⁵ aangetroffen in combinatie met de combinatie van: een hogere amplitude + een groter aantal actieve regionen⁶. Bij de maxima wordt het omgekeerde patroon aangetroffen: de frequentie is dan hoger maar de amplitude + het aantal actieve regionen is lager. Dit patroon wijst in de richting van dat minima waarschijnlijk gepaard gaan met een meer krachtige laagfrequente energetische activiteit; gevolg: de relatie met de temperatuurontwikkeling op aarde is duidelijker waarneembaar. Terwijl maxima gepaard gaan met minder krachtige hoogfrequente energetische activiteit. Dit verklaart waarom juist tijdens maxima relatief gemakkelijk 'klimaatruis' ontstaat; dit komt waarschijnlijk omdat de atmosfeer van de aarde de minder krachtige hoogfrequente energie gemakkelijker zal kunnen reflecteren (Albedo), dan wel absorberen in de hogere atmosfeer..

{II-7} Tenslotte, een nadere inspectie van het verloop van de minima bij de TSI met de corresponderende temperatuur heeft een merkwaardig fenomeen aan het licht gebracht. Vanaf het jaar 1867 tussen beide voortdurend een tegengestelde beweging wordt aangetroffen: iedere stijging (of daling) tussen 2 opeenvolgende TSI minima gaat bij de temperatuur gepaard met een daling (of stijging). In de volgende paragraaf wordt duidelijk dat dit fenomeen het gevolg is van een faseverschil tussen de TSI en de temperatuurontwikkeling op aarde.

III - Na fase correctie tonen zonneminimum jaren een nog sterker verband
met temperatuurontwikkeling

{III-1} In de vorige paragraaf is beschreven dat bij het bestuderen van het verband tussen de activiteit van de zon en de temperatuurontwikkeling op aarde rekening moet worden gehouden met tenminste 1 complicatie, namelijk: een fors correlatie verschil tussen de minimum en maximum jaren van de zonnecyclus. In deze paragraaf wordt een tweede complicatie beschreven in de vorm van een faseverschil.

{III-2} In figuur 2 zijn enkel de minimum jaren van de zonnestraling cyclus (TSI) uit figuur 1 weergegeven in combinatie de corresponderende temperaturen. Hierbij is een fase-correctie uitgevoerd waarbij de TSI één cyclus is teruggezet in de tijd; het meeste recente minimum van de zonnecyclus (2017/2019) staat in figuur 2 daarom weergegeven boven de temperatuur van het vorige minimum (2008).
Het gevolg is dat de TSI en de temperatuur in figuur 2 een min of meer dezelfde 'zaagtandbeweging' over een periode van 130 jaar tonen (enkel bij de laatste beweging wordt nu een tegengestelde beweging aangetroffen, waarbij enkel de zon de te verwachten beweging omhoog voortzet). De fase-correctie heeft als gevolg dat de correlatie tussen de TSI minima en de temperatuur aanzienlijk groter is in figuur 2 (r = +0,904; p=0,000) dan in figuur 1 (r = +0,803; p<0,01) het geval is. Opvallend is ook dat het oscillerende patroon van de 66-jarige cyclus in dit vereenvoudigde perspectief zowel bij de zon als de temperatuur gemakkelijk kan worden herkend.

{III-3} De 'zaagtandbeweging' betreft een bekend fenomeen dat het gevolg is van de 22-jarige magnetische cyclus van de zon. Bij dit fenomeen wordt op het niveau van de 11-jarige zonnevlekkencyclus een patroon aangetroffen dat bestaat uit een afwisseling van o.a. hoge en lage pieken en/of spitse en brede pieken. In de technische beschrijving aan het eind van paragraaf VI wordt dit fenomeen met meer details beschreven op basis van een visuele impressie van het verloop van de zonnecyclus.

Figuur 2: Na een fase-correctie voor de TSI minima (deze zijn 1 zonnecyclus terug in de tijd geschoven) toont zowel de zon als de temperatuur een duidelijke 66-jarige cyclus die parallel loopt en gepaard gaat met een hoge correlatie tussen beide [r = +0,904; p=0,000]. De combinatie van de 66-jarige cyclus + de stijgende trend in zonneactiviteit suggereert dat in potentie 75% tot 95% van de temperatuurstijging sinds 1976 kan worden verklaard door de toegenomen activiteit van de zon. De temperatuur van minimum jaar 2017 ontbreekt in de illustratie t.g.v. de fase-correctie van de TSI (een vergelijking met de TSI kan pas plaatsvinden na het volgende minimum jaar dat rond ~2028 kan worden verwacht).

{III-4} Uit figuur 2 blijkt dat ook bij de TSI minima jaren een 66-jarige cyclus wordt aangetroffen; periodes van 3 opwaarts gerichte cycli (~33 jaar) worden afgewisseld door 3 neerwaarts gerichte cycli (ook ~33 jaar). Op basis van de combinatie van de langdurige parallelle 'zaagtandbeweging' en de 66-jarige cyclus is het geenszins verrassend dat figuur 2 een zeer significante hoge correlatie beschrijft tussen de ontwikkeling van de gefaseerde TSI en de niet-gefaseerde temperatuur.

{III-5} De getoonde trendkanalen in figuur 2 tonen een patroon waarbij zowel de TSI als de temperatuur bij de laatste fase het trendkanaal aan de bovenzijde hebben verlaten. Een vergelijking tussen de verhoudingen van de punten I, II en III (zie rechterzijde) suggereert dat op basis van de minima ruim 75% van de temperatuurstijging sinds 1976 kan worden verklaard op basis van de zonneactiviteit t.g.v. de combinatie van de volgende 3 factoren:

(1) de 66-jarige cyclus;
(2) de opwaarts gerichte trend;
(3) er is sprake van versnelling waarbij het trendkanaal aan de bovenzijde wordt verlaten.

{III-6} Een meer exacte vergelijking tussen beide perspectieven op basis van de punten A t/m L wijst uit dat de stijging van de temperatuur tussen 1976 en 2008 t.o.v. de voorgaande decennia bij de temperatuur slechts in beperkte mate sneller is verlopen dan bij de zon. De afstand tussen de waarden bij de punten A en D t.o.v. de gemiddelde afstand tussen de punten A & E t/m A & L toont aan dat bij de temperatuur (+101,3%) slechts een +5,0% hogere waarde wordt aangetroffen dan bij de zon (96,3%). Dit suggereert dat in potentie op basis van alle individuele minimum jaren de variatie in de activiteit van de zon sinds 1976 mogelijk zelfs 95% van de temperatuur kan verklaren - dit heeft te maken met dat de zon in de laatste decennia een iets sterkere opwaartse trend toont dan bij de temperatuur het geval is. Aan het einde van deze paragraaf wordt duidelijk dat deze opvallende trend ook buiten het perspectief van de minimum jaren van de zon wordt aangetroffen.

{III-7} Een ander interessant aspect vormt het feit dat in het huidige decennium bij de minima een stijging in de activiteit van de zon wordt aangetroffen die sinds 1850 niet eerder is waargenomen. Bij de temperatuur wordt in figuur 2 de snelste stijging aangetroffen tussen 1933 en 1943. Omdat dit een vergelijking betreft tussen jaren met vergelijkbare omstandigheden bij de zon kan hieruit worden afgeleid dat bij de temperatuur geen sprake is van een "niet eerder getoonde versnelling" in de periode tussen 1976 en 2008. Overigens, uit figuur 1 blijkt dat voor de periode van 2008 t/m 2017 wel geldt dat de snelheid van de temperatuurstijging een fractie hoger is dan de stijging tussen 1933 en 1943, doch het gaat hierbij om een periode die 1 jaar korter is. Bovendien loopt deze periode parallel met de snelste stijging van de TSI sinds 1850, wat impliceert dat de zon betrokken is bij de snelle stijging van de temperatuur.

{III-8} In paragraaf II is vastgesteld dat vooral maxima gepaard gaan met fluctuaties die ogenschijnlijk verantwoordelijk lijken voor het ontstaan van 'klimaatruis'. Overigens, van zonnevlekken is bekend dat ze gepaard gaan met een complexere dynamiek in de output van de zon. Om een analyse mogelijk te maken die verder reikt dan alleen de minimum jaren van de zonnestraling cyclus is het daarom wenselijk om de invloed van de fluctuaties gerelateerd aan de zonnevlekkencyclus uit het TSI signaal weg te filteren. In de wetenschappelijke literatuur worden diverse technieken beschreven waarmee deze zogenaamde 'achtergrond zonnestraling' [background solar irradiance = BSI] kan worden berekend⁷. In dit onderzoek wordt voor de berekening van de BSI een eenvoudige benadering gebruikt waarbij de omvang van de zonnevlekkencyclus via subtractie uit de TSI is verwijderd (de BSI is als volgt berekend: het aantal zonnevlekken per jaar is gedeeld door de recordwaarde van 269,3 zonnevlekken, welke de gemiddelde waarde voor het jaar 1957 betreft; vervolgens is het resultaat uit de TSI waarde verwijderd). Figuur 3 toont de TSI cyclus, de BSI cyclus en de zonnevlekkencyclus voor de periode 1800-2019; de waarden voor 2019 zijn op de eerste 10 maanden (jan t/m okt) gebaseerd.

Figuur 3: Totale zonnestraling [TSI], achtergrond zonnestraling [BSI] & zonnevlekken (2019 data is gebaseerd op eerste 10 maanden).

{III-9} Uit figuur 3 blijkt dat de BSI in het jaar 2015 een nieuwe recordwaarde heeft bereikt; de gemiddelde BSI waarde voor de periode 2010-2019 resulteert bovendien in een fors nieuw decennium record. Overigens, dit mag geen verassing worden genoemd want enerzijds toont de TSI voor het minimum jaar 2017 een recordniveau in het perspectief van de minima; anderzijds ontstaat in 2019 ook voor het eerst een periode van 10 jaar op rij waarbij de TSI voortdurend boven een waarde van 1361,2 W/m2 zit, wat een record betekent voor de periode sinds het Maunder minimum.

{III-10} In figuur 4 wordt het perspectief dat in figuur 1 is beschreven nogmaals getoond, doch hier zijn zowel de BSI als CO2 toegevoegd; uit de dynamiek van de grafieken blijkt direct dat de 'oscillerende beweging' in de temperatuurgrafiek enkel in verband kan worden gebracht met de zon - ofschoon ook bij de CO2 in de periode 1923-1976 een oscillatie met een geringe amplitude zichtbaar is. De periode 1933-1943 betreft bij de CO2 de cyclus met de geringste stijging op basis van de TSI minima jaren, welke in verband kan worden gebracht met zowel het feit dat de periode 1933-1943 een bijna vlakke BSI toont en de periode 1923-1933 een bijna vlakke temperatuur ontwikkeling toont.

Figuur 4: Totale zonnestraling [TSI], achtergrond zonnestraling [BSI], temperatuur & CO2 op basis van de TSI minimum jaren; deze factoren tonen onderling allemaal sterke correlaties (na een fase-correctie waarbij zowel de TSI als BSI met één zonnecyclus terug in de tijd is geschoven).

{III-11} Uit figuur 4 blijkt dat de BSI iets sterker met de temperatuur correleert dan de correlatie tussen CO2 en de temperatuur. De BSI, temperatuur en CO2 tonen onderling correlaties met een vergelijkbare omvang. Bij de TSI liggen de correlaties onderling op een iets lager niveau, ofschoon het verschil gering is voor zowel de periode 1867-2008 als de periode 1976-2008.
Getalsmatig liggen de correlaties nog enkele honderdsten hoger voor de periode vanaf 1879 of vanaf 1890; bij de BSI loopt de correlatie met de temperatuur in beide gevallen dan op tot boven de +0,94 (de correlatie tussen CO2 en de temperatuur blijft in beide periodes lager dan +0,91).

IV - Zon toont sterk verband met gemiddelde temperatuur
op basis van magnetische zonnecycli

{IV-1} In paragraaf III is vastgesteld dat vooral bij de minima in de zonnecyclus na een fase-correctie behoorlijk hoge correlaties worden aangetroffen met de temperatuurontwikkeling op aarde; ook is vastgesteld dat bij zowel de TSI als de BSI de waarden hoger zijn dan de correlatie tussen CO2 en de temperatuur.

{IV-2} Vanzelfsprekend is het gewenst om de impact van het faseverschil tussen de zon en de temperatuur ook te bestuderen buiten het perspectief van de minima van de zonnecyclus. Echter, in paragraaf II is vastgesteld dat vooral bij de maxima van de zonnecyclus relatief veel 'klimaatruis' ontstaat. Om de impact van deze complicatie zoveel mogelijk te reduceren is een analyse gemaakt op basis van de 22-jarige magnetische cyclus van de zon - welke als de fundamenteel bepalende factor binnen de cyclus van de zon wordt herkend. De magnetische cyclus wordt bijvoorbeeld o.a. gebruikt om de amplitude van de zonnecyclus in de toekomst te voorspellen, waarbij vrij nauwkeurig tot tenminste wel 9 jaar vooruit kan worden gekeken⁸. Dit fenomeen vormt een indicatie dat de zonnestraling cyclus in essentie achterloopt t.o.v. andere cycli van de zon.

{IV-3} De volgende analyse is gericht op de gemiddelde waarden per magnetische cyclus; hierbij wordt enkel gekeken naar periodes die beginnen (en eindigen) bij TSI minima. Dit impliceert dat in de analyse iedere magnetische cyclus in totaal 3 minimum jaren bevat waardoor het gewicht van de minimum jaren optimaal wordt gebruikt. Iedere magnetische cyclus heeft een lengte van bij benadering ongeveer 22 jaar en bevat twee zonnevlekkencycli die ieder een lengte hebben van bij benadering ongeveer 11 jaar. Omdat een magnetische cyclus bij ieder willekeurig minimum kan beginnen is het bij deze analysemethode mogelijk om de gemiddelde waarde van een magnetische cyclus te berekenen voor periodes die elkaar met ongeveer 11 jaar opvolgen.

{IV-4} Omdat de TSI waarde in 2017 lager ligt dan in 2018 en ook 2019 (waarschijnlijk) een hogere waarde gaat opleveren dan 2017, wordt in de analyse gebruik gemaakt van de 161-jarige periode 1856-2017. De periode voorafgaand aan het jaar 1856 wordt buiten beschouwing gelaten omdat de periode 1850-1855 geen volledige magnetische cyclus omvat.

{IV-5} Figuur 5 beschrijft de TSI, BSI, temperatuur en CO2 op basis van de individuele jaren voor de periode 1956-2017; vervolgens toont figuur 6 de gemiddelde waarden per magnetische zonnecyclus voor de data in figuur 5.

Figuur 5: Jaarlijkse data voor de TSI, BSI, temperatuur & CO2 m.b.t. de periode 1856-2017.

{IV-6} De tabel in figuur 5 toont in de bovenste helft correlaties die betrekking hebben alle jaren in de periode 1856-2017; de correlaties in de onderste helft hebben de betrekking op alle magnetische cycli (zonder fase-correctie) die beginnen met een minimum jaar. Uit de waarden in de tabel blijkt dat de correlaties tussen de zon en de temperatuur op basis van de magnetische cyclus fors hoger zijn dan de correlaties die zijn gebaseerd op de individuele jaren (de significantie niveaus worden niet getoond maar liggen ook hoger). De analyse suggereert dat een groot deel van de 'klimaatruis' in de relatie tussen zon en de temperatuur kan worden weggefilterd door rekening te houden met de magnetische cyclus van de zon. Dit heeft o.a. te maken met het feit dat hierbij bijvoorbeeld de dynamiek van de 'zaagtandbeweging' verdwijnt (dit fenomeen is besproken in paragraaf III).

{IV-7} De tabel in figuur 6 toont in de onderste helft de correlaties waarbij ook de eerder beschreven fase-correctie is toegepast; de bovenste helft van deze tabel toont de bijbehorende waarden voor de meest recente periode. Omdat de waarde voor de laatste volledige magnetische cyclus betrekking heeft op de periode 1996-2017 kan deze fundamenteel bezien aan het jaar 2006 worden gekoppeld; echter, t.g.v. de fase-correctie wordt de bijbehorende TSI waarde één zonnecyclus teruggeschoven in de tijd en eindigt de analyse in figuur 6 bij het jaar 1996.

{IV-8} Een vergelijking tussen de onderste helft van de tabel in figuur 5 en de onderste helft van de tabel in figuur 6 laat zien dat de impact van de fase-correctie significant is: immers, de correlaties tussen de zon en de temperatuur stijgen hierbij met ongeveer 8 tot 10 honderdsten. Echter, de impact van de keuze om de gemiddelde waarde te berekenen op basis van precies 1 magnetische zonnecyclus blijkt relatief bezien nog groter te zijn. Dit werpt een nieuw licht op figuur 2, want ook daar is de correlatie ongeveer 10 honderdsten hoger t.o.v. de correlatie die voor de laagste minima jaren wordt beschreven in figuur 1.

Figuur 6: Gemiddelde waarden tijdens een magnetische zonnecyclus (~22 jaar); na toepassing van de fase-correctie op de data van de zon, ontstaat een soortgelijk patroon waarbij de achtergrond zonnestraling [BSI], de temperatuur en CO2 onderlinge correlaties hebben met ongeveer hetzelfde significantie niveau.

{IV-9} Uit de correlaties in figuur 6 blijkt dat de BSI (na fase-correctie) voor de periode vanaf 1976 een opmerkelijk sterke correlatie toon met CO2. Dit levert een parallel op met figuur 4 waarbij dit immers ook het geval is in het perspectief van de minima jaren (eveneens na fase-correctie). Omdat in beide perspectieven tussen de achtergrond zonnestraling, de temperatuur en CO2 correlaties worden aangetroffen met ongeveer hetzelfde significantie niveau ontstaat hierbij een beeld dat logischerwijs suggereert dat de zon zeer waarschijnlijk een significante rol speelt bij zowel de opwaartse temperatuurtrend als de opwaartse CO2 trend.

{IV-10} Bij een vergelijking tussen figuur 6 en de combinatie van figuur 2 & 4 wordt duidelijk dat tot 1996 de grafieken in essentie min of meer dezelfde dynamiek tonen. Het belangrijkste verschil is dat in figuur 6 zowel de 'zaagtandbeweging' als de 66-jarige cyclus is verdwenen en heeft plaats gemaakt voor een meer geleidelijk oscillerende beweging.
Interessant is ook dat in figuur 6 de achtergrond zonnestraling binnen 42 jaar na de vorige piek (halverwege de 20ste eeuw) op een recordniveau is beland. Dit levert ogenschijnlijk een soort van vertraagde parallel op met de temperatuurontwikkeling - waarbij dit reeds na 33 jaar het geval is. Bij de TSI gebeurd dit pas na 54 jaar. In het perspectief van de minima laten de recordniveaus zowel bij de zon als de temperatuur ongeveer 1 zonnecyclus langer op zich wachten - dit kan waarschijnlijk worden toegeschreven aan een vertraging t.g.v. de 'zaagtandbeweging' veroorzaakt door de magnetische zonnecyclus.

{IV-11} De curves in figuur 6 bieden onvoldoende handvatten om op basis van een relatief korte periode een betrouwbare getalsmatige inschatting te maken voor het aandeel van de zon in de opwarming sinds 1976; echter, de achtergrond zonnestraling toont een sterke helling die de curve duidelijk boven de bandbreedte van de voorgaande decennia doet belanden - wat een parallel oplevert met de 'versnelling' die voor figuur 2 is beschreven en ook met de records die voor figuur 3 zijn beschreven.

{IV-12} Het totaalbeeld suggereert dat de magnetische cyclus zeer waarschijnlijk in hoge mate verantwoordelijk is voor een flink deel van de 'klimaatruis' die het verband tussen de zon en de temperatuurontwikkeling op aarde maskeert. De combinatie van de gemiddelde waarde tijdens een magnetische zonnecyclus (op basis van de minimum jaren) + de fase-correctie van een halve magnetische cyclus (= een hele zonnestraling cyclus) blijkt een effectieve strategie om de impact van de 'klimaatruis' grotendeels te laten verdwijnen.

{IV-13} Helaas is het wel bijzonder lastig om deze strategie ook direct toe te passen op de individuele jaren omdat de lengte van de magnetische zonnecyclus immers fluctueert.

V - Magnetische zonnecyclus levert aanvullend bewijs voor bestaan versterkend mechanisme

{V-1} Zonlicht ondersteunt alle vormen van leven op aarde via fotosynthese en vormt tevens de drijvende kracht achter alle klimaat en weersomstandigheden. Tijdens het Maunder minimum verdween de magnetische cyclus van de zon tussen 1644 en 1692 (46 jaar = 2x een magnetische cyclus) grotendeels - zie de volledige LISIRD TSI grafiek die is weergegeven in figuur 7; voor de magnetische zonnecycli die beginnen (en eindigen) bij de TSI minima staat het aantal jaren vermeldt waarbij de waarde hoger is dan 1361,2 W/m2.

Figuur 7: Aantal jaren per magnetische cyclus waarbij de totale zonnestraling (TSI) een waarde heeft van tenminste 1361,2 W/m2. Het huidige decennium toont voor het eerst een periode van 10 jaar op rij met een TSI waarde hoger dan 1361,2 W/m2.

{V-2} Tijdens het Maunder minimum van de zon werd het dieptepunt bereikt van de zogenaamde 'Kleine IJstijd'; deze periode vormt tevens het dieptepunt van de gemiddelde temperatuur op aarde sinds het begin van het huidige Holoceen, dat 10.700 jaar geleden is begonnen na de laatste (grote) IJstijd. Dit dieptepunt in de ontwikkeling van de temperatuur wordt o.a. bevestigd door de HadCET temperatuur grafiek voor Centraal Engeland - dit betreft wereldwijd de langst lopende lokale temperatuurreeks op basis van instrumentele metingen. Uit figuur 8 blijkt dat het meerjarige gemiddelde van de HadCET rond het jaar 1692 een dieptepunt bereikte. Overigens, figuur 8 betreft een illustratie uit het artikel uit augustus 2019 waarin al is gewezen op de parallel tussen de temperatuurontwikkeling en de toegenomen activiteit van de zon. Een interessant aspect in figuur 8 betreft de oscillerende beweging die in de temperatuur grafiek en ook bij zowel de zonnevlekken als de zonnestraling wordt aangetroffen; uit alle drie de perspectieven blijkt dat de grootste fluctuaties reeds in de 18de eeuw zijn ontstaan. Helaas is een vergelijking met de mondiale temperatuurreeksen niet mogelijk omdat de langst lopende mondiale temperatuur series - dit betreft de HadCRUT4 - pas begint vanaf het jaar 1850.

Figuur 8: De temperatuurontwikkeling in Centraal Engeland (1659-2019) toont een duidelijke parallel met zowel de zonnevlekken [fig.1] als de TSI [fig.8] over een periode van 300 jaar; in alle drie de perspectieven worden de grootste fluctuaties in de 18de eeuw aangetroffen.

{V-3} Uit de temperatuur grafiek voor Centraal Engeland blijkt dat bij 'onze buren' tussen de 1690s en het begin van de 21ste eeuw een temperatuurstijging van ongeveer +2,3 °C heeft plaatsgevonden. Parallel aan deze ontwikkeling is in de voorgaande paragrafen vastgesteld dat bij activiteit van de de zon afgelopen decennia diverse recordniveaus zijn bereikt, zowel cumulatief als op basis van individuele jaren. Zowel bij de TSI als de BSI worden deze records ook in het huidige decennium aangetroffen. In de discussie (paragraaf IX) wordt o.a. beschreven dat de LISIRD consistent is met de data van Wang et al. (2005), welke ook in bovenstaande TSI reconstructie (Fig.8) staat vermeld.

{V-4} Binnen het wetenschappelijke denkkader is een versterkingsmechanisme nodig om de opwarming van de aarde getalsmatig in termen van de stralingsforcering te kunnen verklaren op basis van de relatief kleine fluctuaties in de activiteit van de zon. Hierbij wordt het principe gebruikt dat fluctuaties in de orde van groote van ongeveer 0,1% van de TSI overeenkomen met een temperatuur fluctuatie van bijna 0,2°C (0,18°C) binnen de 11-jarige zonnecyclus - met de kanttekening dat dit effect aan het begin van de 21ste eeuw meestal nog te laag werd ingeschat met een waarde in de orde van slechts 0,1°C⁹.
Echter, veelal zijn dit soort van inschattingen gebaseerd op analyses waarbij de data betrekking heeft op slechts enkele decennia. Desondanks wordt door sommige klimaatmodellen nog steeds gesuggereerd dat de temperatuurimpact van de zonnecyclus slechts enkele honderdsten van een graad Celsius is; voorbeelden hiervan zijn het klimaatmodel van CarbonBrief (2017) en het klimaatmodel van Haustein et al. (2019); in beide modellen wordt overigens geen rekenning gehouden met de magnetische cyclus van de zon, noch wordt rekening gehouden met het bestaan van een versterkende factor m.b.t. de impact van de output van de zon. In het model van Carbonbrief wordt gesuggereerd dat de zon afgelopen 5 decennia zelfs "most likely" voor afkoeling zou hebben gezorgd, op basis van de veronderstelling dat de omvang van de TSI een direct evenredig effect heeft op de temperatuur. Op basis van de analyse in paragraaf II kan worden gesteld dat een dergelijke veronderstelling op een fundamentele misvatting berust over de impact van de zon; overigens, ook in een artikel van CarbonBrief waarin de rol van de zon wordt gebagatelliseerd wordt bijvoorbeeld op geen enkele manier gerefereerd naar het belangrijkste aspect in het complex van zonnecycli: de betreffende onderzoekers wekken de indruk niet op de hoogte te zijn van de bepalende invloed van de magnetische cyclus van de zon.

{V-5} De relatie tussen de zonne(vlekken)cyclus en de temperatuur laat zich geenszins eenvoudig beschrijven; echter, het volgende is cruciaal:

{V-6} Het magnetische veld van de zon ontstaat uit de zogenaamde 'zonnedynamo' - welke bestaat uit een poloïdale component (deze wordt gevormd door de magnetische noordpool en zuidpool) en een toroïdale component (deze wordt gevormd door interne magnetische veld dat zich ontwikkelt rondom de evenaar). Beide componenten van de 'zonnedynamo' lopen uit fase t.o.v. elkaar, waarbij enkel de toroïdale component synchroon loopt met de zonne(vlekken)cyclus.
Op basis van figuur 1 is vastgesteld dat tussen de zonnecyclus (lees: de toroïdale component) en de temperatuur slechts een zwakke correlatie wordt aangetroffen; tussen de TSI en de ENSO cyclus wordt zelfs een kleine negatieve correlatie (niet-significant) aangetroffen. Echter, in figuur 9 wordt aangetoond dat de poloïdale component op basis van jaren met een neutrale waarde wel een bijzonder sterk verband toont met de ENSO cyclus. Dit is van belang omdat van de ENSO cyclus bekend is dat deze verantwoordelijk is voor de grootste temperatuurfluctuaties tussen opeenvolgende jaren.

Figuur 9: HadCRUT4 temperatuur + ENSO waarden in jaren waarin de magnetische noordpool van de zon van polariteit veranderd^10,11,12. LET OP: Conform de analyse die in augustus 2019 is gepresenteerd is hierbij voor ieder jaar gebruik gemaakt van ENS ONI data op basis van de periode juli t/m juni, op basis van de veronderstelling dat de impact van de ENSO cyclus zich met enkele maanden vertraging wereldwijd manifesteert. In de aanvullende illustratie is tevens een vergelijking gemaakt met de ENS ONI waarden zonder deze vertraging; het effect is dan nog steeds duidelijk zichtbaar doch de impact is dan minder sterk.

{V-7} In figuur 9 wordt beschreven dat in jaren waarbij het magnetische veld van de noordpool van de zon begint met omslaan, bij de ENSO cyclus altijd een negatieve waarde wordt aangetroffen die meestal gepaard gaat met La Nino omstandigheden (dit vormt de tegenhanger van El Nino). Op basis van dit fenomeen kan o.a. het ontstaan van de 2 sterkste La Nina jaren worden verklaard, in respectievelijk het jaar 1917 en 1989. De Ensemble Oceanic Nino Index begin in het jaar 1866.

{V-8} Wat betreft het natuurkundige mechanisme sluit dit fenomeen naadloos aan op één van de twee belangrijkste opties voor het ontstaan van een versterkingsmechanisme¹³. Want wanneer de poloïdale component van het magnetisch veld van de zon laag is dan ontstaat er niet alleen meer ruimte voor het ontstaan van zonnevlekken, er ontstaat in de omgeving van de zon dan ook meer ruimte voor de invloed van kosmische straling. Kosmische straling zorgt voor meer hoogenergetische deeltjes in de atmosfeer van de aarde, waaruit meer laaghangende wolkvorming ontstaat, welke op haar beurt zorgt voor meer afkoeling¹⁴.

{V-9} Onderstaand citaat vormt een illustratie voor het feit dat de invloed van het magnetisch veld van de zon [magnetic flux leaving the sun] sinds het Maunder minimum fors is toegenomen met als bijkomend effect een halvering van de kosmische straling [GCR = galactic cosmic rays] die de aarde bereikt¹⁵:

"Measurements show that between 1964 and the 1990s the total magnetic flux leaving the Sun (solar wind) increased by a factor of 1.4 with surrogate measurements indicating that it increased since the Little Ice Age by 350%, while the GCR flux decreased by about 50% to reach a low in the 1990s."

{V-10} De beschreven dynamiek toont zicht op hoe de zon waarschijnlijk ook een rol heeft gespeeld bij het ontstaan van de ijstijden cyclus, welke slechts deels kan worden verklaard m.b.v. de Milankovic cycli. Dit sluit ook aan op aanwijzingen dat de zon ook betrokken is bij het ontstaan van het fenomeen van de Dansgaard-Oescher cyclus¹³, waarbij op basis van proxies is vastgesteld dat in het verre verleden ongeveer 25x binnen een periode van slechts enkele decennia (mogelijk slechts enkele jaren) temperatuurverschillen in de orde van 10°C bij Groenland zijn ontstaan die duidelijk aanzienlijk groter waren dan de verschillen die in de huidige periode bij de noordpool zijn geregistreerd. Hierbij moet wel de kanttekening worden gemaakt dat dit fenomeen zich meestal aandiende tijdens een ijstijd; dit fenomeen is vooral een illustratief voorbeeld waaruit blijkt dat in de regio van de noordpool in het verre verleden ook al relatief vaak een hoge natuurlijke variabiliteit is aangetroffen.

{V-11} Tenslotte beschrijft figuur 10 een 2de mechanisme dat een dieper inzicht geeft in hoe het verband tussen de diverse cycli van de zon en de periodes van afkoeling op aarde ontstaat. Uit figuur 10 blijkt dat periodes van afkoeling ontstaan rondom periodes waarbij zowel de TSI als het impuls-momentum van de zon (= Jose cyclus, meer informatie hierover wordt beschreven in het slot van de volgende paragraaf) zich in een minimum/bodem fase begeven.

Figuur 10: Het samenvallen van de bodemfase bij de zonnevlekkencyclus & een bodemfase in het impuls-momentum van de zon wordt enkel aangetroffen in periodes van afkoeling, dan wel in periodes waarbij opwarming ontbreekt.

{V-12} Tenslotte blijkt uit figuur 10 ook dat de periodes waarin de grootste overlap bij deze minima worden aangetroffen samenvallen met de kortste periodes (met een lengte van slechts 8 jaar) tussen de jaren waarin de magnetische noordpool van de zon begint met het proces van verandering van polariteit. In de bijlage geeft figuur B1 een meer gedetailleerde beschrijving van de fase verschillen tussen de diverse diverse cycli van de zon voor de periode sinds 1976.

VI - Zon is verantwoordelijk voor de 66-jarige cyclus + een deel van het opwaartse trendkanaal

{VI-1} In de analyse van augustus 2019 is de 66-jarige cyclus voor het eerst beschreven in combinatie met een inschatting voor de onderliggende snelheid waarmee de temperatuur afgelopen decennia is opgelopen (na correctie voor de impact van de opwaartse fase van de cyclus). Op basis van een cyclus amplitude van 0,12°C is hierbij een trendkanaal beschreven met een stijging van ongeveer +0,09°C per decennium. Indertijd is rekening gehouden met de mogelijkheid dat de zonnevlekkencyclus (in de vorm van de Suez/de Vries cyclus) hierbij een rol zou kunnen spelen, doch werd de inschatting gemaakt dat deze invloed gering zou kunnen zijn: "Sinds de 2de helft van de jaren '60 heeft een lichte toename van de 'totale zonnestraling' een kleine aandeel gehad bij de totstandkoming van het trendkanaal". In dit artikel is echter duidelijk geworden dat de zon in potentie volledig verantwoordelijk kan zijn voor zowel het fenomeen van de cyclus als het fenomeen van het onderliggende trendkanaal. Hieronder volgt een gedetailleerde beschrijving voor beide fenomenen.

• Amplitude 66-jarige cyclus blijkt aanzienlijk groter dan eerder ingeschat

{VI-2} Op basis van vergelijkbare omstandigheden bij de zon kan worden vastgesteld dat:

- bij de minimum jaren in de zonnecyclus (figuur 1) een amplitude van ongeveer 0,16°C wordt aangetroffen;
- bij de jaren met een laag poloïdaal magnetisme (figuur 9) een amplitude van ongeveer 0,195°C wordt aangetroffen.

{VI-3} Bij beide perspectieven wordt een amplitude aangetroffen die aanzienlijk hoger ligt dan in de augustus analyse (0,12°C) is aangetroffen, met een gemiddelde waarde van bijna 0,18°C. Vervolgens is daarom ook een aanvullende analyse gemaakt voor de TSI in figuur 1 op basis van de 3 laagste minimum jaren (gemiddelde amplitude: 0,223°C) en de 3 hoogste maximum jaren (gemiddelde amplitude: 0,139°C); bij maar liefst 3 van de 6 jaren wordt een amplitude aangetroffen die hoger is dan 0,20°C. Opmerkelijk genoeg levert ook deze meer uitgebreide analyse dus een nog iets hogere gemiddelde waarde op: 0,181°C. Hieruit kan worden afgeleid dat de amplitude bij de eerdere analyse waarschijnlijk fors is onderschat t.g.v. het gebruik van een conservatieve techniek waarbij 'klimaatruis' de uitkomst heeft onderdrukt. Deze uitkomst sluit overigens wel aan op een aspect dat in de discussie van de augustus publicatie is beschreven: op basis van Fourier analyse werd reeds een amplitude van 0,17°C beschreven¹⁶. Het is bovendien opmerkelijk om vast te stellen dat een gestructureerde analyse op basis van vergelijkbare omstandigheden bij de zon opnieuw een frappant verschil heeft opgeleverd tussen de minimum jaren en de maximum jaren, waarbij de minimum jaren een gemiddelde amplitude toont die maar liefst ruim 60% groter is dan bij de maximum jaren het geval is.

{VI-4} Tenslotte kan hierbij ook nog worden vermeld dat op basis van de PAGES 2k proxies (2013)¹⁷ op basis van de gemiddelde waarden tijdens een magnetische cyclus een amplitude van 0,079°C wordt aangetroffen (zie figuur 11). In dit laatste geval wordt waarschijnlijk een flink deel van de amplitude door 'klimaatruis' gemaskeerd.

• Zon is verantwoordelijk voor flink deel van opwaartse trendkanaal (PAGES 2k proxies > HadCRUT4)

{VI-5} In de voorgaande paragrafen is duidelijk geworden dat de activiteit van de zon sinds het Maunder minimum afgelopen 300 jaar met horten en stoten een duidelijke toename toont. In figuur 9 is beschreven dat bij de HadCRUT4 op basis van jaren met lage magnetische activiteit (dit betreft de jaren waarin de magnetische noordpool begint met verandering van polariteit) in de periode 1872-1939 een temperatuur toename van gemiddeld +0,016°C per decennium wordt waargenomen.

{VI-6} Tevens wordt in figuur 11 beschreven dat bij de PAGES 2k proxies (2013)¹⁷ tussen de koelste 11-jarige periode aan het begin van de 19de eeuw (1812-1822 tijdens het Dalton minimum) en de koelste 11-jarige periode aan het begin van de 20ste eeuw (1903-1913 tijdens het Moderne minimum) een gemiddelde temperatuurstijging van +0,023°C wordt aangetroffen. Voor de periode 1812-1939 (een periode van 127 jaar) resulteert dit in een totaalbeeld waarbij de zon verantwoordelijk kan worden gehouden voor een temperatuurstijging van gemiddeld tenminste ongeveer +0,020°C per decennium. Zowel de data als de dynamiek die wordt beschreven in figuur 1 t/m 6 biedt geen reden om te veronderstellen dat deze trend in de periode 1939-2019 is afgenomen. Dit suggereert dat m.b.t. de analyse van augustus 2019 binnen het trendkanaal van +0,09°C per decennium op basis van de PAGES 2k proxies tenminste ongeveer +0,02°C per decennium kan worden toegeschreven aan de lange termijn trend t.g.v. de toegenomen activiteit van de zon. Mogelijk zelfs nog iets meer, want in figuur 11 wordt bij de PAGES 2k proxies voor de periode 1810-1902 zelfs een trend aangetroffen van +0,0316°C per decennium en bovendien is voor de periode 1810-1996 de gemiddelde trend slechts iets hoger: +0,03825°C per decennium.

Figuur 11: TSI, BSI, HadCRUT4, PAGES 2k & CO2 waarden per magnetische cyclus op basis van periodes die beginnen en eindigen bij TSI minima; de waarden zijn weergegeven bij het tussenliggende minimum. Een volledig magnetische cyclus omvat hierbij in totaal 3 TSI minima. PAGES 2k proxies (2013)¹⁷ tonen een temperatuur trend van +0,0316°C per decennium voor de periode 1810-1902 (gebaseerd op ruwe temperatuur waarden van het gewogen gemiddelde voor 7 continenten, inclusief de noordpool; alleen Afrika ontbreekt).

{VI-7} Uit figuur 11 blijkt dat de activiteit van de zon en de combinatie van de HadCRUT4 & de PAGES 2k proxies een totaalbeeld oplevert waarbij enkel in de periode 1835-1875 sprake is van een inconsistentie. Echter, tussen de HadCRUT4 en de PAGES 2k proxies wordt ook een inconsistent beeld aangetroffen tijdens de decennia die voorafgaan aan punt D bij het jaar 1890. M.a.w. de inconsistenties openbaren zich vooral bij de periode voorafgaand aan de 20ste eeuw. Desalniettemin wordt zowel bij de zon als de PAGES 2k proxies in de 19de eeuw netto weinig verandering aangetroffen. Kortom, netto blijkt de periode met de grootste inconsistenties weinig impact te hebben gehad. Desondanks is de correlatie tussen de zon en de PAGES 2k proxies wel negatief; het toepassen van de eerder gebruikte fase-correctie doet de negatieve correlatie ook niet verdwijnen.
Wanneer wordt uitgegaan van het principe dat de zon ook een indirect cumulatief effect heeft (in het oceaan systeem wordt tijdens warme periodes immers een flink deel van de opgevangen straling langdurig opgeslagen), kan een verklaring worden gevonden hiervoor in het feit dat de multi-decennia periode met het inconsistente beeld word voorafgegaan door het Dalton minimum. Tijdens het Dalton minimum is de zon op een laag niveau actief geweest waardoor het oceaan systeem waarschijnlijk relatief veel van de opgeslagen zonne energie is kwijt geraakt. Mogelijk dat hierbij dusdanig veel warmte verloren is gegaan dat in de eerste decennia na het Dalton minimum (tussen punt B en D) eerst vooral zonnestraling is opgeslagen en relatief weinig warmte aan de atmosfeer is afgegeven. Het evenwicht in het oceaan systeem heeft zich dan vervolgens pas enkele decennia later volledig hersteld, waarna vanaf punt D weer een duidelijk verband zichtbaar is geworden tussen de activiteit van de zon en de ontwikkeling van de temperatuur. Dit verband is in aanloop naar het Dalton minimum (tussen punt A en B) wel duidelijk zichtbaar. Dit scenario biedt in potentie tevens een verklaring voor het ontstaan van het fase verschil dat in paragraaf III is beschreven. Tijdens inactieve periodes van de zon gaat het oceaan systeem vertraagd reageren op de zon, terwijl tijdens actieve periodes het omgekeerde beeld kan ontstaan - wellicht dat de vele cycli in het oceaan systeem hierbij een rol spelen (de diepzee van de Grote Oceaan kent een omlooptijd van meer dan 1000 jaar dus dit soort van processen laten zich niet gemakkelijk beschrijven).

{VI-8} In deze paragraaf is duidelijk geworden dat op basis van jaren met vergelijkbare omstandigheden bij de zon een aanzienlijk hogere amplitude voor de 66-jarige cyclus wordt aangetroffen. Ook is duidelijk geworden dat de toegenomen activiteit van de zon sinds het einde van de 18de eeuw tenminste een aanzienlijk deel van de opwarming verklaard. Eerder is in paragraaf III en IV duidelijk geworden dat de BSI zowel bij de minimum jaren, bij alle jaren tezamen en ook bij de gemiddelde waarden op basis van een magnetische cyclus, hogere correlaties oplevert met de temperatuur dan bij de TSI het geval. In combinatie met het TSI minimum recordniveau van 2017 en het record betreffende de aaneengeschakelde 10-jarige periode met een waarde van 1361,2 W/m2, plus het BSI recordjaar 2015 en het bijbehorende 2010s decennium record niveau, kan worden afgeleid dat de activiteit van de zon een duidelijk patroon toont waaruit blijkt dat de temperatuurstijging sinds 1976 grotendeels kan worden toegeschreven aan natuurlijke variabiliteit t.g.v. de zon.

{VI-9} Ter afsluiting van deze paragraaf volgt een beschrijving waaruit blijkt dat bij de TSI zowel in het patroon van de minimum jaren als ook bij de maximum jaren respectievelijk een 66-jarige cyclus en een cyclus met een dubbele lengte van 132 jaar wordt aangetroffen - zie figuur 12.

{VI-10} Figuur 12 toont ook dat bij de TSI het huidige decennium (2010s) een duidelijke record oplevert met maar liefst 10 jaar op rij waarden boven de 1361,2 W/m2. In de periode 1998-2004 ligt de activiteit van de zon ook op een relatief hoog niveau: dit betreft een periode van 7 jaar op rij met TSI waarden die ook boven het genoemde niveau liggen. Dit betekent m.b.t. de 22-jarige magnetische cyclus van de zon in de periode 1998-2019 maar liefst 17 jaar waarden worden aangetroffen waarbij de TSI hoger is dan 1361,2 W/m2. In de hieraan voorafgaande periode van 22 jaar (1976-1997) is dit van toepassing is op slechts 12 jaar - wat voor de periode t/m 1997 wel een record opleverde voor de 20ste eeuw. De periode 1978-1999 levert voor de 20ste eeuw een 22-jarige record periode met 14 van dergelijke jaren, maar in de 21ste eeuw staat de teller t/m 2018 inmiddels ook al op 14 jaren en op basis van de voorlopige gegevens voor 2019 lijkt dit record m.b.t. de 20ste eeuw mogelijk dit jaar al te worden overtroffen. In de periode vanaf 1610 wordt in totaal slechts 3x een periode van langer dan 7 jaar op rij met TSI waarden hoger dan 1361,2 W/m2 wordt aangetroffen, namelijk respectievelijk: 1786-1793 (8 jaar), 1845-1853 (9 jaar) en 2010-2019 (10 jaar).

Figuur 12: Binnen de cyclus van de totale zonnestraling tonen het bodempatroon en het piekenpatroon ieder een eigen dynamiek. Het bodempatroon toont een multi-decennia cyclus met een lengte van 66 jaar, waarbij na iedere 3 zonnecycli meestal een faseverandering volgt. Het piekenpatroon toont 3 periodes met een dubbele lengte van 132 jaar (= 2x 66 jaar), waarbij in iedere periode een andere combinatie wordt aangetroffen met variaties die betrekking hebben op 2 opeenvolgende magnetische cycli (wat overeenkomt met periodes van ongeveer ~44 jaar):

• 1610-1745 toont 3x twee opeenvolgende combinaties van een 'neerwaarts gerichte trend';
• 1745-1879 toont 3x twee combinaties van 'neerwaarts gerichte trend' gevolgd door een 'opwaarts gerichte trend';
• 1879-2008 toont 3x twee opeenvolgende combinaties van een 'opwaartse gerichte trend'.

{VI-11} Illustratief voor de complexiteit van de variaties in de cycli van de zon is de technische beschrijving die hieronder volgt. Deze is relevant voor het feit dat de zon sinds het Maunder minimum inmiddels ruim 300 jaar geleidelijk meer actief is geworden (waarbij in 2017 waarschijnlijk een record niveau is bereikt m.b.t. de minimum fase in de cyclus van de TSI):

De minima in figuur 12 tonen een aaneenschakeling van opgaande- en neerwaartse trends die telkens in totaal ongeveer 66 jaar in beslag nemen; dit patroon loopt 1 zonnevlekkencyclus uit fase t.o.v het patroon van de maxima dat betrekking heeft op een lengte van 132 jaar. De onregelmatigheid die bij de minima zichtbaar is bij het jaar 1890 (zie de verandering van kleur), valt samen met het begin van een nieuwe Jose cyclus¹⁸. De Jose cyclus heeft een lengte heeft van 179 jaar; een nieuwe cyclus dient zich altijd aan met een afwijking in het patroon dat zich manifesteert in de vorm van een relatief lange cyclus binnen het perspectief van het impuls-momentum van de zon rond het barycentrum.
M.b.t. het jaar 1890 kan ook nog worden opgemerkt dat dit wordt voorafgegaan door een combinatie van 2 opeenvolgende 'negatieve/brede cycli' waarbij de 22-jarige magnetische cyclus [= Hale cyclus] niet wordt afgemaakt. Dit heeft betrekking op een onregelmatigheid die gerelateerd is aan de vorm ('spits' of 'breed') van de betreffende zonnevlekkencyclus [= Schwabe cyclus]. Dit fenomeen kan overigens enkel op het niveau van de zonnevlekkencyclus worden waargenomen (zie figuur 3); dit fenomeen kan dus niet op het niveau van de TSI worden waargenomen. Normaal gesproken wisselen positieve/spitse cycli en negatieve/brede cycli elkaar af; dit heeft betrekking op de zogenaamde Gnevyshev-Ohl 'even-oneven' regel. In het verre verleden waren er vermoedens dat dit fenomeen zich mogelijk zou kunnen voordoen binnen de Gleissberg cyclus na zowel iedere lange fase van ~100 jaar als ook na de hieropvolgende korte fase van ~80 jaar. Overigens, de combinatie van de lange en korte fase van de Gleissberg cyclus resulteert in de Jose cyclus van ~179 jaar¹⁹. Een combinatie van twee Jose cycli komt overeen met bijna 33 zonnevlekkencycli; deze lengte komt tevens overeen met de 350-400 jarige cyclus die wordt beschreven in het werk van Zharkova - welke is gevonden op basis een principale componenten analyse van de 11-jarige zonnevlekkencyclus in relatie tot de 22-jarige magnetische cyclus op basis van zowel de poloïdale- als de toroïdale component²⁰:

"These grand cycle variations are probed by alpha - omega dynamo model with meridional circulation. Dynamo waves are found generated with close frequencies whose interaction leads to beating effects responsible for the grand cycles (350-400 years) superimposed on a standard 22 year cycle."

VII - De 'zonnegevoeligheid' is hoog & de 'klimaatgevoeligheid' is laag

{VII-1} Een cruciaal punt dat illustratief is voor de rol van de zon betreft het volgende: op basis van figuur 11 (vorige paragraaf) kan worden vastgesteld dat de zon bij zowel de TSI als de BSI tussen de 1940s en 1970s een kleinere daling toont dan de stijging tussen de 1910s en 1940s. In de analyses van juni 2019 en augustus 2019 is ook vastgesteld dat de multi-decennium cyclus bij de temperatuur zich openbaart in combinatie met een stijgende helling. Hieruit blijkt dat het opwaartse trendkanaal een cruciale rol in de dynamiek van zowel de zon als de temperatuur.
Bij de PAGES 2k proxies is al vanaf het einde van de 17de eeuw een soortgelijke stijgende helling zichtbaar. Dit impliceert dat de temperatuurdaling t.g.v. een lagere activiteit van de zon tussen 1940s en 1970s geenszins hoeft te zijn beinvloed door broeikasgassen, zoals in de lezing op de website van het KNMI wel wordt verondersteld. Immers, zowel in het perspectief van de zon en de temperatuur blijkt dat de beperkte daling tussen de 1940s en 1970s samenhangt met de stijgende trend. Dit inzicht vormt een cruciaal element waaruit kan worden afgeleid dat de impact van de multi-decennia cyclus geenszins kan worden gesimuleerd m.b.v. een eenvoudig sinusvormig model zonder ook rekening te houden met de opwaartse trend in de activiteit van de zon die primair vanaf het Maunder minimum is ontstaan.

{VII-2} Figuur 13 maakt duidelijk dat het verloop van de BSI zowel met- als zonder fase-correctie grotendeels past binnen het patroon van jaarlijkse fluctuaties in de HadCRUT4 temperatuur serie. Na de fase-correctie blijkt de BSI voor de periode vanaf de 1880s t/m de 2010s ogenschijnlijk geheel binnen het patroon van de HadCRUT4 te passen. Bij de BSI variant zonder fase-correctie valt op dat deze zich in de periode vanaf eind jaren '70 aanvankelijk duidelijk onder de HadCRUT4 data begeeft, echter rond de begin 2010s blijkt het verschil kleiner te zijn geworden. M.a.w. ook de opwaartse trend in de BSI zonder fase-correctie toont ogenschijnlijk geen duidelijk verschil t.o.v. de opwaartse trends in het verloop van de temperatuur. Een nadere analyse wijst uit dat in figuur 13 de BSI vanaf 1975 m.u.v. slechts één periode voortdurend harder oploopt dan de temperatuur.

Figuur 13: Klimaatgevoeligheid is laag op basis van de achtergrond zonnestraling (= totale zonnestraling minus de impact van de zonnevlekkencyclus).

Bij de BSI toont figuur 13 een beeld waaruit duidelijk blijkt dat er sprake is van een langdurige parallel in de trend van de activiteit van de zon en de temperatuur.

{VII-3} In figuur 14 zijn de BSI, HadCRUT4 en CO2 over elkaar geschoven; de onderlinge correlaties in de tabel tonen enkel hoge correlaties, wat een indicatie vormt dat de rol van de zon bij zowel de temperatuurstijging als de stijging van de CO2 geenszins mag worden onderschat. In figuur 14 is een kleine aanpassing verwerkt t.o.v. figuur 13 m.b.t. de laatste 2 punten van de BSI curve. Op basis van de stijgende trend bij de minima is hierbij veronderstelt dat de gemiddelde BSI waarde voor de periode 2008-2017 mogelijk ook tijdens de 2020s kan worden geëvenaard. Daarom is in figuur 14 de fase-correctie m.b.t. de periode 2008-2017 aan het jaar 2008 gekoppeld - op basis van de veronderstelling dat de gemiddelde waarde over de magnetische cyclus over de periode 2008-2028 na een fase correctie van 1/2 magnetische cyclus ook aan het jaar 2008 zal worden gekoppeld. Vervolgens is de gemiddelde BSI waarde voor de periode 2015-2019 aan het jaar 2012 gekoppeld; aan het einde van deze paragraaf zal na de analyse van figuur 16 blijken dat deze aanpassing weinig impact heeft gehad op het eindresultaat van de analyse.

{VII-4} Overigens, in de analyse van augustus 2019 (paragraaf IV) werd al vastgesteld dat de temperatuurstijging sinds 1850 op zichzelf al goed is voor ongeveer 15% van de totale stijging van de CO2. Hieruit kan nu worden opgemaakt dat de impact van de zon op zowel de temperatuur als de CO2 niet mag worden onderschat.

{VII-5} Figuur 14 geeft aanleiding voor de vraag of de zon verantwoordelijk kan zijn geweest voor een nog grotere rol bij de stijging van de CO2 dan 15%. Dit artikel is begonnen met de vaststelling dat in de brochure van de KNAW (2011) wordt beschreven dat de impact van veranderingen in de activiteit van de zon bij klimaatverandering niet goed wordt begrepen. Dit onderzoek maakt duidelijk dat de zon sinds het einde van de 19de eeuw in grote lijnen hetzelfde verloop toont als de temperatuur; mocht de hoge correlatie tussen de zon en CO2 grotendeels berusten op een spurieuze correlatie dan is dit waarschijnlijk ook van toepassing op het verband tussen de temperatuur en CO2 - immers, slechts 15% van de CO2 stijging kan worden verklaard door de stijging van de temperatuur. Bovendien blijkt dat in het perspectief van de natuurlijke cycli CO2 altijd de temperatuur volgt; voor een eventueel omgekeerd verband is geen empirisch bewijs beschikbaar.

Figuur 14: Achtergrond zonnestraling (met fase-correctie), temperatuur en CO2 tonen op basis van de gemiddelde waarde tijdens een magnetische cyclus een vergelijkbaar sterke stijging voor de afgelopen decennia.

{VII-6} Uit figuur 14 blijkt dat na 2 correcties (gericht op enerzijds het fase verschil en anderzijds de verstorende invloed van de zonnevlekkencyclus) een zeer sterk verband wordt aangetroffen tussen de activiteit van de zon en de temperatuur. Voor de periode die betrekking heeft op de jaren 1890-2017 loopt de correlatie tussen de zon en de temperatuur op tot vlak boven de +0,97 (de correlatie tussen CO2 en de temperatuur is voor deze periode een fractie hoger). Het feit dat CO2 een wat lagere correlatie toont met de zon kan waarschijnlijk worden verklaard op basis van de impact van de uitstoot van broeikasgassen t.g.v. menselijke activiteiten; doordat mogelijk ongeveer slechts 15% van de CO2 stijging door de zon kan worden verklaard wordt de correlatie tussen beide factoren gedrukt door het ontbreken van een duidelijke 'multi-decennia oscillatie' in de CO2 curve.

{VII-7} Bij de TSI wordt een zeer hoge correlatie met de temperatuur aangetroffen, waarbij een combinatie van een drietal factoren een rol speelt: (1) het vergelijkbare oscillerende verloop van zowel de temperatuur als de activiteit van de zon, (2) de opwaartse helling, (3) het patroon van een verlengde opwaartse fase. Gecombineerd met de hoge correlatie vormen deze 3 factoren een solide basis om te concluderen dat de temperatuurstijging van de afgelopen decennia grotendeels kan worden schrijven aan de toegenomen activiteit van de zon.
De records bij zowel de TSI als de BSI, in combinatie met de helling records sinds 1850 bij zowel de minima van de zonnecyclus als de temperatuur (zie figuur 12), bieden aanvullende steun voor de conclusie dat de rol van de toegenomen activiteit van de zon bij stijging van zowel de temperatuur als de CO2 niet mag worden onderschat.
In het perspectief van de minimum jaren is bij figuur 2 de inschatting is gemaakt dat het percentage van de opwarming dat door de zon wordt verklaard kan variéren van ruim 75% tot 95%. Op basis van figuur 14 kan de bovengrens zelfs naar 100% worden getild. Enkel de periode voorafgaand aan het begin van de 20ste eeuw toont een verloop dat zich niet direct laat verklaren - ofschoon in de vorige paragraaf is beschreven hoe de invloed van het Dalton minimum hierbij een bepalende rol kan hebben gespeeld d.m.v. een proces van passieve cumulatie van zonne energie in het oceaan systeem na afloop van enkele decennia met een relatief lage output door de zon.

{VII-8} De impact van een verdubbeling van CO2 wordt beschreven met de term 'klimaatgevoeligheid'. In de vorige paragrafen is duidelijk geworden vooral bij de periode 1890-2017 zeer hoge correlaties tussen de zon en temperatuur worden aangetroffen. Aangezien het ondenkbaar is dat de temperatuurwisselingen op aarde de oorzaak vormen van de wisselingen in de activiteit van de zon, ligt het voor de hand dat de zon in hoge mate verantwoordelijk moet zijn voor de opwarming afgelopen 130 jaar. De consequentie hiervan is dat de 'klimaatgevoeligheid' (lees: de gevoeligheid van de temperatuurontwikkeling op aarde voor een verdubbeling van CO2) waarschijnlijk laag is; immers, de temperatuurstijging kan in potentie volledig aan de zon worden toegeschreven op basis van de combinatie van factoren die zowel bij de zon als de temperatuur wordt aangetroffen: een zeer hoge correlatie, een opwaartse trend, een overeenkomstig oscillerende patroon & diverse records.

{VII-9} In de wetenschappelijke literatuur wordt beschreven dat het temperatuurverschil tussen een passieve zon en een actieve zon in de orde van grootte ligt van 1°C op basis van boringen in de aardkorst of de ijskappen²¹.
Sinds de jaren '90 is ook bekend dat de lengte van de ~11 jarige zonnecyclus (welke in lengte kan variëren van 8 tot 15 jaar) vrij nauwkeurig overeenkomt met de temperatuurontwikkeling van de noordelijke hemisfeer. Overigens, in een studie uit 1991²² werd al gebruik gemaakt van de gemiddelde waarden tussen zowel 2 maxima en 2 minima; bovendien wordt hierbij ook aangetoond dat op basis van de gemiddelde waarden over 22-jaar een sterk verband zichtbaar wordt tussen de lengte van de zonnecyclus en de hoeveelheid zeeijs rond IJsland. Op basis van de studie uit 1991 kan de opmerkelijk sterke correlatie tussen de BSI en de temperatuur als volgt beter worden begrepen. De BSI vormt een afgeleide van enerzijds de TSI en anderzijds de factor die de basis vormt bij de 1991 studie, namelijk: de zonnevlekkencyclus. Ook is vastgesteld dat combinaties van TSI proxies een significante correlatie met de temperatuur kunnen opleveren²³, doch de omvang van de correlaties blijft hierbij op basis van individuele jaren ver onder de omvang en het significantie niveau dat in dit onderzoek is beschreven. In de discussie wordt dieper ingegaan op deze materie m.b.v. een formule waaruit blijkt dat de TSI kan worden begrepen als een factor die bestaat uit in totaal 3 verschillende componenten.

{VII-10} In figuur 15 is enkel de BSI aangepast t.o.v. figuur 14; de BSI is hierbij 18% groter gemaakt (zonder vervorming van de onderlinge verhoudingen tussen de waarden) en is vervolgens gepositioneerd t.o.v de temperatuur grafiek met de intentie om zoveel mogelijk snijpunten tussen beide grafieken te laten ontstaan.

Figuur 15: BSI & temperatuur tonen 8 snijpunten + BSI toont een snellere toename in de grafiek tussen de jaren 1975 en 1997.

{VII-11} Figuur 15 toont in meerdere opzichten een opmerkelijk beeld: de impact van het inconsistente patroon dat in de vorige paragraaf is beschreven voor de periode voorafgaand aan het jaar 1900 blijkt wat kleiner te zijn dan eerder gedacht. Want figuur 15 toont immers een beeld waarbij de BSI en de temperatuur elkaar regelmatig snijden over vrijwel de gehele periode; dit gebeurd maar liefst 8x over een periode waarin zich 7 magnetische zonnecycli hebben voltrokken. Op basis van de zeer hoge correlatie in combinatie met de hoge mate van overlap, kan op basis van de schalen van de grafieken hierbij een inschatting worden gemaakt hoe de veranderingen in de activiteit van de zon zich verhouden tot het bijbehorende temperatuurverschil. Een verandering van 0,1 W/m2 komt hierbij overeen met een temperatuurverschil van 0,21°C; deze waarde wijkt slechts in beperkte mate af van de waarde van 0,18°C per 0,1% verandering in de TSI die hiervoor wordt genoemd op Wikipedia op basis van Camp & Tung, 2007 (in de studie zelf wordt ook gesproken in termen van bijna 0,2°C). Dit betekent dat de orde van grootte van de schalen in grafiek 14 in iedere geval in orde is.

{VII-12} Het totaalbeeld in figuur 15 mag 'bijzonder' worden genoemd omdat het laat zien dat de variabiliteit van de zon ogenschijnlijk duidelijk groter lijkt te zijn dan de temperatuurfluctuaties op aarde; overigens, dit beeld wordt voor de individuele jaren ook duidelijk bevestigd in figuur 5 (paragraaf IV). Hierbij kan worden gesteld dat de beide curves elkaar meestal snijden na het volbrengen van één volledige magnetische zonnecyclus. Echter, het doorkruisen na 1 magnetische cyclus herhaalt zich slechts 2x op rij; daarna volgt eerst een vroeg snijpunt (na een duur van ~1/4 van een magnetische cyclus) gevolgd door een snijpunt dat ~1,75 van een magnetische cyclus op zich laat wachten. Daarna ontstaat een herhaling van het patroon. Hieruit blijkt dat de zeer hoge correlatie voor de periode 1856-2017 [r = +0,967; p=0,000] tussen de 'achtergrond zonnestraling' en de temperatuur op aarde een complexe, doch zeer hoge samenhang toont met de activiteit van de zon.

{VII-13} Tenslotte wordt in figuur 16 het resultaat getoond op basis van het gemiddelde tussen de BSI waarden met- en zonder fase-correctie. Dit impliceert een fase-correctie met de impact van slechts 1/4 van een magnetische cyclus, echter deze is wel 1/2 magnetische cyclus teruggeplaatst in de tijd om een consistente vergelijking met de eerder getoonde correlaties mogelijk te maken. De BSI grafiek is hierbij met bijna dezelfde waarde omhoog geplaatst die bij figuur 15 is gebruikt, om opnieuw zoveel mogelijk snijpunten tussen de beide grafieken te laten ontstaan.

Figuur 16: Correlatie tussen zon & temperatuur = +0,98 [p=0,000] voor de periode 1867-2017; op basis van gemiddelde waarden tijdens een magnetische zonnecyclus die begint en eindigt bij een zonneminimum jaar - waarbij de BSI is gebaseerd op de gemiddelde waarde van de situatie met- en zonder een fase-correctie. De laatste weergegeven waarden bij het jaar 1879 hebben betrekking op de magnetische zonnecyclus die begint bij het minimum 1867 en eindigt bij het minimum 1890.

{VII-14} In figuur 16 toont de BSI een nog grotere overeenkomst met de temperatuur en de correlatie tussen beide is opgelopen naar +0,98 [p=0,000]; deze correlatie is een fractie hoger dan de correlatie tussen CO2 en de temperatuur. Het aantal snijpunten tussen beide grafieken bedraagt 8 (net als in figuur 15). Vooral de periode tussen 1986 en 2012 toont een opvallend lange periode waarbij de grafieken in hoge mate overlap tonen. Een nadere analyse wijst uit dat de BSI t.o.v. een meerderheid van de punten een hogere toename toont dan bij de temperatuur het geval is. Ook hier blijkt dat de dynamiek binnen de grafiek van de BSI naar verhouding duidelijk groter is dan bij de temperatuur, wat o.a. gepaard gaat met relatief steile hellingen. Een ander opvallend aspect vormt het feit dat het momentum in aanloop naar het laatste punt bij het jaar 2012 bij de temperatuur zwakker is dan bij de BSI en de CO2.

{VII-15} Tenslotte is een 2de analyse uitgevoerd voor het gemiddelde met- en zonder fase-correctie op basis van de 2 laatste punten in de BSI curves van figuur 13. In dat geval beland de correlatie tussen de BSI en de HadCRUT4 op een waarde van +0,974 en de correlatie tussen de BSI en de CO2 eindigt dan op een waarde van +0,913; beide waarden wijken in beperkte mate af van de correlaties die in figuur 16 worden weergegeven. Deze analyse wordt ook in de Excel data file beschreven.

{VII-16} Toevalligerwijs staat de ontwikkeling van de zon bij het laatste punt in figuur 16 pal tussen de temperatuur en de CO2. Hierbij kan worden opgemerkt dat de zeer hoge correlatie tussen de zon en CO2 ook een factor vormt die doet vermoeden dat de recente 'records' bij de activiteit van de zon ook bij de groei van CO2 een rol kunnen spelen.

{VII-17} Een belangrijk punt bij figuur 16 betreft de verhouding tussen de schalen, die suggereert dat een variatie van 0,1 W/m2 bij de achtergrond zonnestraling overeenkomt met een temperatuurverschil van ongeveer 0,21°C. Op Wikipedia wordt een waarde genoemd van +0,18°C (bijna 0,2°C) per 0,1% variatie bij de TSI, waarmee wordt uitgekomen op een waarde van ongeveer 0,13-0,15 °C; per 1 W/m2.
Overigens, voor het oceaan water beschrijft Shaviv een waarde van ongeveer 0,1°C per 1 W/m2. Uit data van de NASA blijkt dat de temperatuur toename van oceaanwater afgelopen 140 jaar 2 tot 3 keer langzamer omhoog is gegaan dan de temperatuur op land, terwijl bovendien door experts de toename van de warmteinhoud van het oceaan systeem als een meer betrouwbare indicator wordt herkend dan de temperatuurstijging van de atmosfeer.
Hieruit kan worden afgeleid dat m.b.t. de BSI een versterkende factor met een waarde van 14 tot 16 nodig is, wat overeenkomt met een waarde van 8,75 tot 10 m.b.t. de TSI (de onderlinge verhouding bedraagt respectievelijk 8:5; de variatie bij de TSI is immers groter qua omvang, dit verklaard waarom hiervoor een kleinere versterkende factor nodig is). In het werk van Shaviv een versterkende waarde van slechts 5 tot 7 beschreven voor de TSI²⁴. Dit kan enerzijds betekenen dat de temperatuur impact van kleine variaties bij de zon ook in het werk van Shaviv wordt onderschat. Gezien de combinatie van de zeer hoge correlatie + het hoge aantal snijpunten tussen de curves ligt het minder voor de hand dat de BSI schaal in figuur 16 in verhouding tot de temperatuur met een omvang van ongeveer 25-43% te groot is weergegeven (deze percentages hebben betrekking op het verschil tussen de bandbreedte voor de versterkende waarde beschreven door Shaviv en de bandbreedte van 8,75-10 die zojuist voor de TSI is beschreven). In het laatste geval kan de opwarming sinds 1976 nog steeds voor tenminste ongeveer 67,5% worden verklaard door de zon en voor de periode vanaf 1867 wordt dan een percentage gevonden van tenminste ongeveer 57%.

{VII-18} De bijzonder sterke correlatie in combinatie met de bijbehorende oscillatie doet vermoeden dat rekening moet worden met de mogelijkheid dat de klimaatgevoeligheid lager is dan de waarde 1,5°C (= de ondergrens die wordt gebruikt door het IPCC) en ook lager dan 1,0°C. In de discussie wordt via een vergelijking op basis van 3 verschillende perspectieven een klimaatgevoeligheid gevonden met een waarde in de orde van maximaal ~0,49°C, wat een hoge 'zonnegevoeligheid' impliceert. D.w.z. het klimaat op aarde is erg gevoelig voor kleine fluctuaties in de output van de zon t.g.v. een hoge versterkende factor - waarbij 3 factoren een rol kunnen spelen: (1) meer zonnemagnetisme heeft minder kosmische straling tot gevolg wat resulteert in minder bewolking; (2) toename van UV straling met een impact op zowel: ozon, troposfeer gassen, aerosolen & bewolking; (3) veranderingen in zonnewind die het wolken systeem beïnvloeden. Ook zal in de discussie blijken dat inschattingen voor de klimaatgevoeligheid in een sample van 41 studies op basis van instrumentele data in maar liefst 4 gevallen (= bijna 10%) uitkomt op een waarde van 1.0 of lager. De uitkomst van dit onderzoek is dus geenszins in strijd met eerdere inschattingen op basis van instrumentele data.

{VII-19} Nader onderzoek moet gaan uitwijzen in hoeverre de gebruikte correctie van de TSI op basis van de zonnevlekken kan worden gevalideerd en wellicht kan worden verbeterd. De meest voor de hand liggende doelstelling is om hierbij te streven naar een meer stabielere BSI dan in figuur 3 zichtbaar is. Het gevonden resultaat is een sterke indicatie dat de opzet om diverse vormen van 'ruis' weg te filteren is geslaagd via keuzes die zijn gemaakt op basis van de kenmerken van de 22-jarige magnetische zonnecyclus. De impact van de zonnevlekkencyclus is hierbij voor een groot deel gereduceerd maar deze is nog steeds wel duidelijk zichtbaar gebleven in de BSI. Er is volop ruimte voor een verbetering en vervolgens kan een herhaling van de beschreven stappen volgen om de impact van een wijziging te beschrijven.

VIII - De definitie van het klimaat is achterhaald

{VIII-1} De traditionele definitie van het klimaat suggereert dat natuurlijke fluctuaties in verband kunnen worden gebracht met de gemiddelde temperatuur, vochtigheidsgraad, luchtdruk, wind, bewolking en neerslag over een periode van tenminste 30 jaar²⁵. Op basis van natuurlijke variabiliteit wordt in de wetenschappelijke literatuur al sinds 2004 herkend dat een oprekking in de definitie voor het klimaat van "tenminste 30 jaar" naar "tenminste 50 jaar" noodzakelijk is²⁶. Door onderzoekers van het KNMI wordt sinds 2012 inmiddels erkend dat de periode van 30 jaar te kort is voor het bestuderen van weerextremen in het perspectief van klimaatverandering^27,28.

{VIII-2} In augustus 2019 is reeds beschreven dat ook op basis van de 66-jarige cyclus kan worden geconcludeerd dat de 30-jarige periode die in de definitie van het klimaat wordt genoemd duidelijk een te korte periode betreft omdat natuurlijke variabiliteit hierbij gemakkelijk voor 'klimaatverandering' t.g.v. menselijke activiteiten kan worden aangezien. In augustus werd nog gesproken over een amplitude in de orde van grootte van 0,12°C; maar in de vorige paragraaf is duidelijk geworden dat op basis van gelijke omstandigheden in de cyclus van de zon de amplitude van de 66-jarige cyclus aanzienlijk groter blijkt te zijn. Het gemiddelde van de 3 minimum jaren van de zonnecyclus levert een waarde op die bijna 2x zo groot is als in het vorige artikel werd verondersteld: ruim 0,22°C. Hieruit blijkt duidelijk dat de zon een sleutelrol speelt bij het ontstaan van natuurlijke variabiliteit.

{VIII-3} Een tweede belangrijke kwestie betreft een aspect dat in het voorgaande artikel ook is beschreven; de 66-jarige cyclus moest in de analyse worden gecorrigeerd omdat deze zich op helling heeft aangediend. De helling werd beschreven met een waarde van +0,033°C per decennium; een meer exacte berekening heeft uitgewezen dat het gaat om een helling van +0,026°C per decennium (gebaseerd op de periode 1850-1952).
In de analyse van augustus werd nog geen rekening gehouden met de mogelijkheid dat de zon primair verantwoordelijk is voor het ontstaan van het opwaarts gerichte trendkanaal. In de vorige paragraaf is aangetoond op basis van zowel de HadCRUT4 temperatuur series als de PAGES 2k temperatuur proxies dat de zon tussen het 2de decennium van de 19de eeuw en het eerste decennium van de 20ste eeuw zeer waarschijnlijk verantwoordelijk is geweest voor ongeveer een gemiddelde stijging van ongeveer +0,023°C per decennium. Wanneer deze gegevens met elkaar worden gecombineerd dan kan hieruit worden gedestilleerd dat de zon tussen 1812 en 1952 waarschijnlijk gemiddeld voor een temperatuurstijging van ongeveer +0,025°C per decennium heeft gezorgd; dit impliceert een temperatuurstijging van +0,35°C over een periode van 140 jaar. Dit sluit aan bij de passage in de KNMI lezing uit 1997 waarin wordt beschreven en erkend dat t/m de 1940s de zon grotendeels verantwoordelijk kan worden gehouden voor de temperatuurstijging.

{VIII-4} In deze analyse is gebleken dat op basis van de combinatie van een multi-decennium cyclus (met een lengte van 66 jaar = 6 zonnecycli) die zich op een opwaarts gericht trendkanaal bevind, de activiteit van de zon zowel de temperatuurontwikkeling tussen de 1940s en 1970s, als ook de temperatuurontwikkeling tussen de 1970s en 2010s in potentie volledig kan verklaren. Bovendien is bij de BSI vastgesteld dat bij de individuele jaren het jaar 2015 waarschijnlijk het eindpunt van de opwaartse fase van de multi-decennium cyclus werd bereikt, dit is 5 jaar later dan de inschatting die in de analyse van augustus werd gemaakt enkel op basis van de temperatuur trend in het verleden. De klimaatverandering die afgelopen decennia wordt waargenomen kan daarmee in potentie volledig aan natuurlijke variabiliteit worden toegeschreven. Want bij de BSI wordt in de 21ste eeuw een versnelling in de opwaarts gerichte trend waargenomen die direct kan worden toegeschreven aan de opwaartse fase van de Gleissberg cyclus, waarbij afgelopen 10 jaar tijdens de 2010s sprake is geweest van een langdurige cumulatie van zonnestraling op een ongewoon hoog niveau. Uit figuur 5 (paragraaf IV) blijkt dat in het perspectief van de BSI voorafgaand aan de 21ste eeuw in de periode vanaf 1850 nooit langer dan 5 opeenvolgende jaren sprake is geweest van een waarde hoger dan 1361,1 W/m2. Echter, vanaf de super El Nino van 1998 ontstond een periode van 6 opeenvolgende jaren waarbij dat niveau werd bereikt en in het huidige decennium heeft de BSI zelfs vanaf 2010 ieder jaar erboven gezeten.

{VIII-5} Dit impliceert dat de waargenomen klimaatverandering zeer waarschijnlijk vooral het gevolg is van natuurlijke variabiliteit t.g.v. een bijzonder hoge activiteit van de zon die tijdens de opwaartse fase van de Gleissberg cyclus onverwacht langdurig heeft standgehouden t/m het jaar 2015. In dit perspectief is het bijzonder om vast te stellen dat in het laatste volledige klimaatrapport van het het IPCC AR5 (2013) in geen enkel hoofdstuk of paragraaf een direct verwijzing bevat naar de zon³¹. De invloed van de zon wordt door het IPCC structureel onderschat. Bovendien lijkt het erop dat de rol van de zon in de rapportages van het IPCC structureel wordt gebagatelliseerd. In het IPCC AR5 rapport wordt in het perspectief van de zon enkel gesproken in termen van 'magnetische flux', maar er wordt bijvoorbeeld zelfs met geen woord gerept over het bestaan van de 22-jarige magnetische cyclus van de zon.

IX - Discussie & conclusie

{IX-1} In deze studie is gebruik gemaakt van LISIRD TSI van de 'Laboratory for Atmospheric and Space Physics' (LASP) van de Universiteit van Colorado Boulder - de wereldleider op het gebied van ruimte onderzoek, inclusief metingen m.b.t. de zon: LASP omvat het zonnespectrum van 1 to 2400 nm. Geen enkel instrument kan de zonnestraling van röntgenstralen t/m infrarood meten, echter het ensemble van de LASP instrumenten kan dit wel. LASP is ook verantwoordelijk voor het SORCE systeem, een door de NASA gesponsorde satelliet missie waarmee inkomende X-ray, ultraviolet, zichtbaar, bijna infrarood, en de totale zonnestraling (TSI) wordt gemeten.
Volgens de samenstellers zijn in de LISIRD TSI de meest realistische en actuele schattingen voor de zonnevariabiliteit van afgelopen 400 jaar verwerkt. Dit impliceert dat in de LISIRD TSI belangrijke correcties zitten verwerkt waarover in de loop der tijd consensus is ontstaan (de samenstellers presenteren o.a. een lijst met 78 zon gerelateerde datasets waarmee bij de LISIRD dus ook rekening is gehouden).
Voorafgaand aan dit onderzoek is in 2014 een zeer relevantie correctie ontstaan m.b.t. de "minimum-to-minimum trends during solar cycles 21-23"; deze correctie impliceert dat de invloed van de zon marginaal groter blijkt te zijn geweest in de laatste decennia van de 20ste eeuw dan in CMIP modellen in de periode 2010-2014 is verondersteld.
In 2016 hebben de samenstellers bovendien beschreven dat de LISIRD TSI consistent²⁹ is met de data set van Wang (2005)³⁰, welke met maar liefst 2 data sets (met en zonder 'background') prominent is vertegenwoordigd in de TSI reconstructie die het IPCC in 2013 in haar AR5 rapport³¹ heeft gepresenteerd. Dit verklaard waarom een vergelijking van de LISIRD TSI met gedateerde data sets, dan wel data sets waarin wordt gewerkt met ruwe TSI data, een ander beeld in het verloop kan opleveren; in de meeste gevallen zullen deze verschillen kunnen worden toegeschreven aan het ontbreken van correcties bij de andere data sets.

{IX-2} In het werk van Wang wordt een TSI reconstructie grafiek beschreven voor de periode 1716-1996 met een curve waaruit blijkt dat de activiteit van de zon in de loop van de 20ste eeuw vanaf de 1960s bij de maxima is toegenomen. Vreemd genoeg ontbreekt deze opwaartse trend in de weergave van het IPCC voor de reconstructie van Wang, zie figuur 17. Wel wordt in de IPCC versie van Wang met 'background' een patroon getoond waarbij de minima in de 21ste eeuw verder oplopen en op een recordniveau zijn beland. De IPCC versie van de data van Wang bevat tevens een reassessment uit 2008 waarbij de consensus TSI waarde is bijgesteld van 1365,4 W/m2 naar 1360,9 W/m2 - deze correctie impliceert dat de minimum TSI waarde sindsdien 4.5 W/m2 lager ligt dan voorheen werd verondersteld.

Figuur 17: TSI volgens Wang (2005) + de IPCC AR5 (2013) versie voor de data van Wang.

{IX-3} In de LISIRD TSI data zitten dus o.a. 2008 en 2014 correcties verwerkt; de data set wordt door de samenstellers als volgt beschreven:

Description - This historical TSI reconstruction is an "unofficial" series using corrections that are believed to reflect the most realistic and up-to-date estimates of solar variability over the last 400 years, such as the recent revisions to sunspot number records.

{IX-4} Figuur 18 toont een beschrijving van de relatieve variatie voor 4 verschillende golflengtes op basis van de LISIRD TSI data set²⁹. Hieruit blijkt dat de variabiliteit binnen het spectrum bij UV licht (dit bevat een kortere golflengte dan visueel licht) relatief groot is (in de orde van ~10%); echter, UV licht betreft ongeveer slechts 0,01% van de TSI.

Figuur 18: Relatieve variatie binnen de zonnecyclus voor 4 verschillende golflengtes binnen de LISIRD TSI data set.

{IX-5} In paragraaf II is het natuurkundige mechanisme beschreven dat verantwoordelijk is voor het impact verschil tussen minima en maxima. Dit mechanisme heeft betrekking op zowel de frequentie, de amplitude en het aantal actieve regionen van de output. De minimum jaren gaan o.a. gepaard met lage frequentie drukgolven met een hoge amplitude, terwijl maximum jaren gepaard gaan met hoge frequentie drukgolven met een lage amplitude. Van zonnevlekken is bekend dat ze gepaard gaan met een afname in de output van zichtbaar licht (= laag frequent licht) in combinatie met een toename in de output van UV licht (= hoog frequent licht) - zie figuur 19.
Laagfrequent licht met een hoge amplitude dringt logischerwijs dieper door in de atmosfeer van de aarde dan hoogfrequent licht met een lage amplitude. Dit biedt enerzijds een (gedeeltelijke) verklaring voor de hoge correlatie tussen de stijgende minima in de zonnecyclus en de temperatuurstijging in de lagere atmosfeer van de aarde. Anderzijds is de stratosfeer van de aarde sinds 1979 afgekoeld; deze periode valt samen met het patroon van de dalende maxima in de zonnecyclus (rond de eeuwwisseling was nog wel sprake van een hogere maxima t.o.v. 1979). Het beschreven natuurkundig mechanisme lijkt een mogelijke verklaring aan te reiken voor de tegengestelde trends tussen enerzijds de temperatuurontwikkeling in de hogere en lagere atmosfeer van de aarde en anderzijds de dalende maxima- en stijgende minima in de output van de zon. Omdat onder invloed van UV licht afbraak plaats vindt van de ozonlaag [O3] kan deze in dit perspectief ook een sleutelrol spelen.
Afbraak van de ozon laag kan immers gepaard gaan met een aanvoer van zuurstof [O] vanuit de hogere atmosfeer, wat een rol kan spelen bij het ontstaan van meer koolstofdioxide [CO2] in de lagere atmosfeer. Ook de theorie die beschrijft dat CO2 verantwoordelijk is voor de afkoeling van de stratosfeer kan m.b.v. het eerder genoemde natuurkundige mechanisme worden weerlegd, ofschoon het al lang duidelijk is dat ozonafbrekende substanties (zoals CFKs) hiervoor verantwoordelijk zijn en niet broeikasgassen zoals CO2. De toename van UV zonnestraling heeft een bijdrage geleverd aan de afbraak van de ozonlaag - welke behoort tot het centrale deel van de stratosfeer. De zonnecyclus heeft ook een vertragend effect gehad op het herstel van de ozonlaag. De dikte van de ozonlaag toont een rechtevenredig verband met de temperatuur van de ozonlaag (lees: de temperatuur van de stratosfeer) en bovendien is de dikte van de ozonlaag afhankelijk van de zonnecyclus. In potentie biedt het natuurkundige mechanisme ook een onderdeel van de verklaring voor het ontbreken van de zogenaamde 'hot spot' in de tropische troposfeer. Bovendien is ook m.b.t. de thermosfeer gerapporteerd dat de temperatuurdaling vooral het gevolg is van ozon afbraak; de invloed van broeikasgassen bij de afkoeling is niet detecteerbaar. Voor de thermosfeer geldt bovendien dat UV straling van de zon de dominante factor vormt wanneer geomagnetische activiteit (van de aarde zelf) op een laag niveau zit.

Figuur 19: NASA beschrijving voor de invloed van de zonnecyclus op diverse delen van het spectrum van de zonnestraling; links betreft: extreem lage UV, midden betreft: hoge UV, en rechts: zichtbaar licht.

{IX-6} Een onderdeel van de onbegrepen relatie tussen de activiteit van de zon en de temperatuurontwikkeling op aarde heeft betrekking op het volgende. Daar waar de variatie bij de TSI cyclus op basis van het gehele spectrum in de orde ligt van 0,1% van de totale output, wordt m.b.t. de output van de UV straling (zie figuur 18) een veel groter verschil aangetroffen - waarbij het percentage op kan lopen tot boven de 10%²⁹. Er zijn indirecte aanwijzingen op basis van algen proxies³² waaruit blijkt dat de hoeveelheid UV straling in de 21ste eeuw op een bijzonder hoog niveau is beland. Dit verklaard tevens waarom UV (naast de invloed van kosmische straling) als één van de mogelijke factoren wordt herkend die een rol kan spelen bij het versterkend mechanisme voor de relatief kleine fluctuaties van de zon¹³. De overige 2 factoren die hiervoor in aanmerking komen zijn enerzijds de dynamiek rondom minder invloed van kosmische straling (t.g.v. de hogere activiteit van de zon) en anderzijds zonnewind, welke gepaard gaat met complexe variaties in de output van de zon. Dit impliceert: de TSI geeft geen totaalbeeld van de activiteit van de zon. De makers van de LISIRD TSI hanteren de volgende formule voor de variaties binnen de TSI in het verloop van de tijd (Q = basisniveau, F = zonnefakkels [faculae], S = zonnevlekken [sunspots])²⁹:

T(t) = T_Q + △T_F(t) + △T_S(t)

{IX-7} Deze formule toont tevens een basis voor de logica die is gebruikt in dit onderzoek voor de wijze waarop de 'achtergrond zonnestraling' [BSI] is berekend; immers, de BSI kan worden herkend als factor die in theorie een benadering vormt voor de combinatie van de T_Q en de △T_F(t).

{IX-8} Uit de analyse in dit artikel blijkt dat de BSI na een correctie waarbij de invloed van zonnevlekken grotendeels is verwijderd in combinatie met een fase correctie, een zeer hoge correlatie oplevert met de temperatuur: r = 0,98 [p=0,000]. De correlatie tussen CO2 en de temperatuur heeft een vergelijkbare hoge omvang: +0,97 [p=0,000]; echter, ook de correlatie tussen de zonnestraling en CO2 is bijzonder hoog met een omvang van +0,93 [p=0,000]. Vooral uit figuur 6, figuur 13 en figuur 16 blijkt dat de zon afgelopen 150 jaar een dynamiek toont met een oscillatie die in hoge mate overeenkomt met het verloop van de temperatuur. Ook in de laatste decennia wordt tussen beide een duidelijke parallel aangetroffen die weinig ruimte laat voor de invloed van CO2. De hoge correlatie in combinatie met de overeenkomstige oscillatie verklaart het temperatuurverloop in de kern geheel; beide perspectieven tonen ook een duidelijk parallel in de vorm van records. Tenslotte kan hierbij de dalende trend bij de maxima van de TSI in verband worden gebracht met de temperatuurdaling in de stratosfeer.
In paragraaf VII is beschreven dat de toename in de activiteit van de zon ook een (beperkte) rol heeft gespeeld bij de toename van CO2. Want de opwarming van het oceaan systeem heeft sinds 1850 een bijdrage geleverd van ongeveer 15% bij de toename van CO2. Mogelijk dat de zon indirect ook via andere fenomenen (zoals bijvoorbeeld UV en/of zonnewind) een nog grotere rol heeft gespeeld bij de stijging van CO2, doch hierover lijkt weinig bekend te zijn.
Wel is bekend dat de invloed van CO2 op de temperatuur tenminste t/m 1940 zeer beperkt is geweest. De impact kan getalsmatig pas vanaf de jaren '80/'90 duidelijker zichtbaar zijn geworden. Daarom kan het correlationele verband tussen CO2 en de temperatuur over de periode 1850 t/m 1980 grotendeels als een spurieuse correlatie worden omschreven die primair is ontstaan op basis van de groei van de wereldbevolking - welke waarschijnlijk de basis vormt voor de "unprecedented" stijging van CO2 en de overige broeikasgassen sinds het begin van de industriële revolutie.

{IX-9} Fundamenteel bezien kan de gehele keten van oorzaak en gevolg als volgt worden beschreven:

1) De toename in de activiteit van de zon heeft sinds het Maunder minimum gezorgd voor een temperatuurstijging op aarde van bijna 1,5°C en een stijging van ongeveer 20 ppm CO2 (= ~14,7% van de totale CO2 groei).
2) De combinatie van de temperatuurtoename en meer CO2 heeft een positieve invloed gehad op de groei van zowel plantaardig voedsel (vergroening van de aarde) als dierlijk voedsel voor de mens.
3) De toename in de activiteit van de zon heeft dus ook een rol gespeeld bij de explosie in de omvang van de wereldbevolking. Via technologie, waartoe in een brede context ook landbouw en veeteelt mogen worden gerekend, wordt voedsel nu op een meer efficiente manier geproduceerd. Het is bekend dat de groei van landbouw en veeteelt een belangrijke rol speelt bij de toename van broeikasgassen, waarvan de meervoudige moleculen koolstofdioxide [CO2], methaan [NH4] en stikstofdioxide [N2O] het meest bekend zijn.

Uit dit onderzoek is gebleken waarom de invloed van CO2 op de temperatuur op basis van empirische gegevens in het klimaat systeem nog steeds niet duidelijk kan worden aangetoond. De invloed van de natuurlijke variabiliteit in de vorm van de combinatie van een oscillatie + een opwaartse trend die voor diverse records heeft gezorgd, blijkt de ontwikkeling van de temperatuur in principe geheel te verklaren. Bovendien blijkt uit alle bekende natuurlijke cycli (dag/nacht cyclus, seizoenen cyclus & ijstijden cyclus) dat CO2 de temperatuur volgt en niet andersom.

{IX-10} In paragraaf III is bij figuur 2 beschreven dat in het perspectief van de minimum jaren van de TSI de zon verantwoordelijk is voor tenminste 75% tot 95% van de temperatuurstijging. In paragraaf VII is op basis van de gemiddelde waarden tijdens een magnetische cyclus duidelijk geworden dat de bovengrens tot 100% reikt, echter de hierbij gebruikte rekenmethode toont voor de periode vanaf 1996 een minder nauwkeurig beeld t.g.v. de fase-correctie. De diverse records tijdens de 2010s bij zowel de TSI als de BSI bevestigen dat de laatste decennia sprake is van omstandigheden bij de zon die gepaard gaan met een uitzonderlijk hoge interne magnetische activiteit. Dit blijkt ook o.a. uit zonnevlekken, die ontstaan t.g.v. de toroïdale magnetische component. Op basis van zonnevlekken kan bovendien worden gesteld dat de omstandigheden bij de zon zelfs uitzonderlijk mogen worden genoemd in het perspectief van de afgelopen 8.000 jaar.

{IX-11} In termen van de stralingsforcering wordt door Shaviv beschreven dat de versterkende factor m.b.t. TSI fluctuaties in de orde van 5 tot 7 ligt²⁴. De implicatie van een grote impact van de zon wordt samengevat door Shaviv in een recente VIDEO presentatie (april 2018), waarbij ongeveer de helft tot 2/3 van de temperatuurstijging in de 20ste eeuw wordt toegeschreven aan de zon en de klimaatgevoeligheid wordt daarom ingeschat op respectievelijk een waarde tussen 1,5°C en 1,0°C. Dit verklaart tevens waarom het IPCC vast is blijven houden aan een bandbreedte met een ondergrens van 1,5°C; want een lagere waarde veronderstelt dat de impact van de natuurlijke variabiliteit hoger is dan 50%.
Sinds het Maunder minimum is de LISIRD TSI gestegen met gemiddeld ongeveer 1 W/m2; via een versterkende factor van 8,75 tot 10 (zie paragraaf VI) levert dit een impact op die kan worden vergeleken met een waarde van 8.75 tot 10 W/m2. Bij de BSI ligt de omvang van de versterkende factor hoger met een omvang in de orde van 8/5 van de TSI waarden; dit resulteert voor de BSI in een impact waarde van 14 tot 16 W/m2. De omvang van deze getallen mag groot lijken op het eerste gezicht, maar ligt bijvoorbeeld wel bijna een factor 10 lager dan de versterkingsfactor die nodig is voor een significante impact van UV fluctuaties (welke een significante rol spelen bij de veel grotere afkoeling van de stratosfeer - t.o.v. de opwarming van opwarming van de lagere atmosfeer).
Voor CO2 wordt het uitgangspunt gebruikt dat de stralingsforcering op basis van een verdubbeling van CO2 in de orde ligt van 3,7 W/m2. Sinds 1650 is de CO2 gestegen van ongeveer 276 ppm naar gemiddeld ongeveer 412 ppm in 2019 wat overeenkomt met een stijging van bijna 49,3%; dit resulteert in een stralingsforcering van bijna 1,82 W/m2. Deze waarde ligt in de orde van 11.4% tot hooguit 13.0% van de impact van de zon op basis van de versterkingsfactor bij de BSI. Bij de TSI levert de combinatie met de versterkingsfactor voor CO2 een impact van 18,2% tot 20.8%. Op basis van de versterkende factor voor het perspectief van de BSI kan worden geconcludeerd dat de zon verantwoordelijk is voor ruim 87% tot 88,6% van de opwarming sinds het Maunder minimum. Daarnaast is in paragraaf III op basis van de minimum jaren een percentage beschreven met een bandbreedte tussen ruim 75% en 95% en in paragraaf VI is een bandbreedte beschreven met een benedengrens van 57% (op basis van een weinig realistische aanname) en een bovengrens van 100%. De combinatie van deze 3 perspectieven levert een gemeenschappelijke bandbreedte op waarbij het percentage voor de invloed van de zon kan variëren tussen de 87% en 88,6%, wat op basis van een stabiele versterkende factor bij de BSI voor de periode vanaf 1650 ruimte laat voor een klimaatgevoeligheid met een waarde van gemiddeld ongeveer maximaal 0,39°C (dit betreft de bovengrens van de bandbreedte 0,39°C tot 0,34°C die is gebaseerd op de genoemde percentages). Op basis van het midpoint van de 3 beschreven bandbreedtes (~83,8%) wordt voor de klimaatgevoeligheid een gemiddelde waarde gevonden die ongeveer 0,1°C hoger ligt: maximaal ~0,49°C. De term 'maximaal' wordt hier gebruikt omdat naast de invloed van de zon en CO2 in potentie ook andere factoren hierbij een rol kunnen spelen - zoals de impact van schonere lucht en andere broeikasgassen.

{IX-12} In een overzicht van 142 klimaatgevoeligheid studies wordt bij 2 studies een waarde lager dan 0,5°C gerapporteerd, waaronder een studie van Specht et al. (2016)³³ waarin een klimaat sensitiviteit van 0,4°C wordt gerapporteerd op basis een mathematisch model dat is gericht op thermodynamica in combinatie met wolken (de zon speelt hierbij geen rol). Aanvullend kan hierbij worden vermeld dat op basis van onderzoek dat is gericht op het emissiespectrum van CO2 in combinatie met de jaarlijkse wolkenbedekking een nog lagere klimaatsensitiviteit is aangetroffen: maximaal 0,2°C (van den Beemt, 2019).

{IX-13} Wanneer geen rekening wordt gehouden met de versterkende factor voor de invloed van de zon dan ontstaat de indruk dat de invloed van CO2 op basis van theoretisch gronden relatief groot is. Op basis van een zeer sterke correlatie tussen de BSI en de temperatuur, die beide gepaard gaan met een overeenkomstige dynamiek in de vorm van een soortgelijke oscillatie plus recente records, kan worden geconcludeerd dat het niet realistisch is om geen rekening te houden met een (forse) versterkende factor die representatief is voor de impact van de zon.

{IX-14} In de introductietekst is gerefereerd naar een beschrijving van het Max Planck Instituut (2004)³ waaruit blijkt dat de activiteit van de zon afgelopen decennia gemiddeld op record niveau is beland voor de afgelopen 8.000 jaar. Ter illustratie worden hieronder 2 grafieken getoond die zijn gebaseerd op isotopen die als proxy worden gebruikt voor de activiteit van de zon; beide grafieken tonen een verloop met de vorm van een 'hockeystick'.

Figuur 20: Zonnevlekken proxies tonen grafieken met de vorm van een 'hockeystick'³⁴.

{IX-15} In figuur 20 toont de bovenste grafiek boven de stippellijn een beeld waaruit blijkt dat sinds 1930 sprake is geweest van hoge activiteit op basis van zonnevlekken, terwijl in de 19de en 18de eeuw dat niveau van activiteit nooit langer dan 2 decennia op rij stand hield. Overigens, figuur 11 levert een vergelijkbaar beeld op, met het verschil dat bij de TSI een beeld wordt aangetroffen waarbij in de 19de eeuw sprake is van verhoogde activiteit gedurende een aaneengeschakelde periode van 50 jaar. Op basis van de LISIRD TSI kan deze periode exact worden vastgesteld: 1826-1876 (bij de BSI gaat het om de periode 1827-1876). Hiermee kan worden verklaard waarom de afname in de activiteit van de zon in de periode van de 1950s t/m de 1970s relatief weinig impact heeft gehad op de temperatuur. Immers, ondanks de flinke daling die wordt waargenomen bij de maximum jaren bleef de daling bij de minimum jaren steken op een niveau ruim boven de 1360,75 W/m2. De daling van de temperatuur tussen 1944 en 1976 kan deels zijn ontstaan vanuit het oceaan systeem zelf - waarbij interne cycli ook een rol kunnen hebben gespeeld. T.g.v. het voortdurende hoge niveau van de activiteit van de zon bleef de neerwaartse temperatuur druk hierbij beperkt. De PAGES 2k proxies tonen in figuur 11 een beeld waaruit geenszins blijkt dat afkoeling tijdens het einde van de 19de eeuw en het begin van de 20ste eeuw meer impact had dan de afkoeling in de 2de helft van de 20ste eeuw. Mogelijk is de impact van de afkoeling bij de instrumentele metingen op basis van de HadCRUT4 tussen 1878 en 1911 enigszins overschat met een temperatuurdaling van maar liefst -0,58°C. Tussen de jaren 1880 en 1911 zit bijvoorbeeld een temperatuurverschil van slechts -0,32°C (dus niet veel meer dan ruim de helft van -0,58°C). Het jaar 1878 kan bij de HadCRUT4 temperatuur reeks worden herkend als het jaar met de grootste afwijkende waarde t.o.v. de omringende jaren. Bij de GISSTEMP v4 van de NASA wordt bijvoorbeeld tussen 1881 en 1909 een temperatuur verschil van -0,41°C aangetroffen terwijl tussen 1944 en 1964 een verschil met een vergelijkbare omvang wordt aangetroffen: -0,40°C. Kortom, op dit punt tonen de PAGES 2k proxies een beeld dat meer in overeenstemming is met de GISSTEMP v4 dan met de HadCRUT4. Dit doet vermoeden dat de temperatuurmetingen voorafgaand aan 1880 mogelijk minder betrouwbaar zijn - ofschoon de HadCRUT4 voor de periode voorafgaand aan 1880 wel een beeld toont dat iets meer in overeenstemming is met de zon dan bij de PAGES 2k proxies het geval is.

{IX-16} Een vergelijking tussen de in figuur 20 getoonde proxies voor zonnevlekken en de in figuur 21 getoonde PAGES 2k proxies op basis van ruwe temperatuur gerelateerde data, levert een duidelijk parallel op: zowel de proxies voor de zonnevlekkken als de proxies voor de temperatuur tonen een grafiek in de vorm van een 'hockeystick' waarbij het blad als het ware boven het handvat uitsteekt. Een relevant aspect vormt dat bij alle drie de grafieken het dieptepunt vlak voor het jaar 1700 wordt aangetroffen. Bovendien kan worden vastgesteld dat het blad van de hockeystick bij de proxies voor de zonnevlekken relatief ver boven het handvat uitsteekt, want de punt van de hockeystick ligt hierbij ruim 2x hoger dan de bandbreedte in de periode tussen het jaar 800 en het jaar 1700. Bij figuur 21 is het beeld optisch wel wat vertekent doordat enkel in deze grafiek een beeld wordt getoond op basis van de individuele jaren. Een nadere bestudering van de grafiek maakt wel duidelijk dat de punt van de hockeystick op basis van het 10-jarig gemiddelde niet veel meer dan een kwart hoger zal liggen t.o.v. de bandbreedte in de periode 800-1700. Dit beeld wordt nog nadrukkelijker bevestigd voor de PAGES 2k proxies voor de periode 0-2000.

Figuur 21: PAGES 2k proxies (2013) op basis van ruwe temperatuur anomalie waarden - gebaseerd op het gewogen gemiddelde over 7 continenten (inclusief de noordpool, alleen het continent Afrika ontbreekt t.g.v. een gebrek aan data in de betreffende studie¹⁷). De grafiek voor de periode vanaf het jaar 0 tot 2000 is HIER beschikbaar.

{IX-17} Een ander opvallend aspect is dat in de grafieken voor de periode tussen het jaar 800 en 2000 zowel bij de zonnevlekken proxies als bij de temperatuur proxies een dip wordt aangetroffen bij 3 periodes: rond 1820 (= Dalton minimum), vlak na 1900 (= moderne minimum) en tenslotte rond 1965 (= recente minimum). Dit levert bovendien een duidelijke parallel op m.b.t. de bodem fases van de 66-jarige cyclus die bij de HadCRUT4 bij de jaren 1911 en 1976 worden aangetroffen. Op basis van zonnevlekken laat de combinatie van figuur 19 en figuur 20 ogenschijnlijk weinig ruimte voor twijfel over de bepalende rol van de toegenomen activiteit van de zon bij de temperatuurstijging die reeds in de 2de helft van de 17de eeuw vanaf het Maunder minimum is begonnen. De HadCET temperatuur grafiek voor Centraal Engeland (zie rode lijn in figuur 8) toont bovendien op basis van instrumentele metingen via het meerjarige gemiddelde een beeld waaruit blijkt dat de snelheid van de temperatuurstijging in de decennia vlak na het Maunder minimum zelfs duidelijk hoger is geweest dan in de periode na 1976.

{IX-18} Figuur 22 laat zien dat de multi-decennia cyclus in alle mondiale temperatuur series ook duidelijk zichtbaar is binnen het perspectief van de maandwaarden. In combinatie met de HadCRUT4 en de PAGES 2k proxies kan bovendien worden gesteld dat de multi-decennia cyclus zich bij zowel de HadCRUT4, de GISSTEMP (NASA) en de GHCN (NOAA) heeft aangediend bovenop een stabiele opwaartse helling³⁵. Er lijkt geen sprake van een duidelijk gegronde reden om het bestaan van de 66-jarige cyclus in twijfel te trekken. In dit onderzoek is onmiskenbaar vastgesteld dat de 66-jarige cyclus in verband kan worden gebracht met een vergelijkbare oscillerende beweging in de activiteit van de zon die zich bij de TSI vooral openbaart in het perspectief van de minima.

Figuur 22: 1880-2011 KNMI climate explorer grafieken voor de maandwaarden van de HadCRUT4, GISSTEMP (NASA) & GHCN (NOAA)³⁵. Ter referentie: bij de HadCRUT4 maandwaarden ligt de temperatuur anomalie van afgelopen maand (oktober 2019) op een gemiddelde waarde van +0,751°C; dit is -0,012°C lager dan in februari 1998 toen de waarde op +0,763°C is beland. In bovenstaande illustratie pieken de grafieken ook alle drie in februari 1998. De hoogste maandwaarde tot nu toe werd bij de HadCRUT4 in februari 2016 geregistreerd: +0,111°C. Tussen januari 1850 en oktober 2019 is in totaal slechts 3x een maandwaarde hoger dan 1.000°C geregistreerd. Dit gebeurde enkel tijdens de laatste sterke El Nino ongeveer 4 jaar geleden; dit betreft de maanden (van hoog naar laag): februari 2016, maart 2016 en november 2015.

Figuur 23: Temperatuur vs. zowel de lengte van de zonnevlekkencyclus als het aantal zonnevlekken (1991)²⁶.

{IX-19} In de eerder genoemde lezing op de website van het KNMI (zie o.a. de introductie van dit artikel) wordt gesuggereerd dat de Gleissberg cyclus vooral betrekking heeft op de lengte van de zonnecyclus. Echter, in 1991 was al duidelijk geworden dat ook op basis van het aantal zonnevlekken een duidelijke relatie met de temperatuur kan worden beschreven^22,36. Figuur 23 en figuur 24 tonen enkele illustraties waarin de relatie tussen de Gleissberg cyclus en de multi-decennium cyclus op aarde op basis van zonnevlekken wordt beschreven.

Figuur 24: Temperatuur vs. cumulatieve zon anomalie (2011)³⁶.

{IX-20} Het is ook belangrijk om vast te stellen dat de Gleissberg cyclus een cyclus betreft die betrekking heeft op de zon; het is dus geenszins vanzelfsprekend dat de lengte van de Gleissberg cyclus overeenkomt met de multi-decennia cyclus in het klimaat systeem op aarde. Desondanks is in paragraaf VI vastgesteld dat in het verloop van de minima bij de LISIRD TSI vanaf 1890 een duidelijk patroon wordt aangetroffen in de vorm van een opeenvolging van 3 opwaarts gerichte minima, gevolgd door 3 neerwaarts gerichte minima; daarna heeft dit patroon zich heeft herhaald t/m de 2de helft van de 2010s. Op basis van dit eenvoudige patroon mag voor de komende 3 zonnecycli (dit betreft de periode t/m 2050) rekening worden gehouden met een neerwaarts gericht vervolg onder invloed van de Gleissberg cyclus. Nadat in paragraaf II duidelijk is geworden dat vooral m.b.t. de minimum jaren in de 11-jarige zonnecyclus een hoge correlatie met de temperatuurontwikkeling op aarde kan worden verwacht, mag daarom ook rekening worden gehouden met een meer neerwaarts gerichte temperatuur trend voor de periode t/m 2050.

{IX-21} De te verwachten negatieve temperatuur trend kan ook uit figuur 25 worden afgelezen. Figuur 25 toont o.a. dat de kosmische baan van de zon rond het barycentrum reeds in het jaar 2022 in beide perspectieven (zowel bij de snelheid als het impuls-moment) het hoogste punt bereikt van de 21ste eeuw. Bovendien valt in de illustratie van Scafetta³⁷ op dat in het huidige decennium de hoogste minimum fase in de cyclus van de snelheid werd bereikt en dat rond 2030 meteen de laagste fase gaat worden bereikt. Dit betekent dat komend decennium zeer waarschijnlijk veel meer duidelijkheid zal gaan ontstaan over de rol van de zon bij de temperatuurontwikkeling op aarde.

Figuur 25: Multi-decennia cyclus in zowel de snelheid als het impuls-moment/afstand van de zon rond het barycentrum³⁷.

{IX-22} In de wetenschappelijke literatuur wordt de Gleissberg cyclus veelal omschreven als een quasi-cyclus omdat deze wordt gevormd bovenop de 11-jarige oscillatie. M.b.t. de exacte duur van de Gleissberg cyclus worden in de wetenschappelijke literatuur beschrijvingen aangetroffen die variëren van 65-130 jaar. Eén van de complicaties hierbij vormt het feit dat naaste de ~22-jarige magnetische cylcus bij de zon ook een ~20-jarige cyclus wordt aangetroffen welke is gerelateerd aan de snelheid van de zon rond het barycentrum. Figuur 20 toont links in de kleine grafieken voor de kosmische beweging van de zon rond het barycentrum hoe de grafieken van de afstand/impuls-momentum (boven) & snelheid (onder) zich ontwikkelen tot aan het jaar 2100. De grote grafiek rechts in figuur 25 toont een zeer regelmatige 60-jarige quasi-cyclus bij het toppen patroon van de snelheid plus; dit levert ook een duidelijke parallel op met het verloop van de temperatuur op aarde op basis van een 15-tot-25 jarig voortschrijdend gemiddelde³⁷. De lengte van deze stabiele 60-jarige cyclus is net te kort van duur om in verband te kunnen worden gebracht met de Gleissberg cyclus. Hieruit blijkt dat bij de zon naast de 11-jarige zonne(vlekken)cyclus, de 22-jarige magnetische zonnecyclus en Gleissberg cyclus, ook andere multi-decennium cycli met een iets lagere frequentie een rol spelen. In de bijlage toont figuur B1 een gedetailleerde indruk van het verloop van diverse van deze cycli voor de periode vanaf 1976.

{IX-23} De geschiedenis leert ons dat ruim 400 jaar geleden door Johannes Kepler al de eerste beschrijvingen zijn gepresenteerd waarin wordt gespeculeerd over de invloed van oscillaties van ~20 jaar en ~60 jaar op het klimaat³⁸. Kepler beschreef met zijn 'Trigon' dat de conjunctie tussen de planeten Jupiter en Saturnus iedere 19,86 jaar ontstaat, waarbij de verschillende conjuncties in de beweging rondom de zon zich onder een hoek van 242.8° aandienen - zie figuur 26. Video 1 in de bijlage toont dat de buiten planeten Jupiter en Saturnus samen met Uranus en Neptunus bepalend zijn voor de baan van de zon rondom het barycentrum.

Figuur 26: Het trigon van Kepler uit 'De Stella Nova' (1606)³⁸.

{IX-24} In dit onderzoek is duidelijk geworden dat bij het bestuderen van de relatie tussen de activiteit van de zon en de temperatuur op aarde rekening moet worden gehouden met de fase van 22-jarige magnetische zonnecyclus. Bovendien dient ook rekening te worden gehouden met fase verschillen die kunnen ontstaan t.g.v. ophoping van warmte in het oceaan systeem.³⁷ De 66-jarige cyclus in het klimaat systeem van de aarde correspondeert bij de TSI vanaf 1890 in hoge mate met de minimum jaren van de 11-jarige zonnecyclus. Op basis van de gemiddelde waarden gedurende een magnetische zonnecycli die beginnen bij de minima is voor de periode 1867-2017 een correlatie beschreven van 0,98 [p=0,000].

{IX-25} De lat mag daarom hoog worden gelegd: van klimaatmodellen mag worden verwacht dat ze in staat zijn om de 66-jarige cyclus in het klimaat systeem op aarde te reproduceren. Wanneer klimaatmodellen de 66-jarige cyclus niet kunnen reproduceren, dan kan dit als een indicatie worden herkend dat zowel de invloed van de zon als ook de invloed van de opwaartse fase van de 66-jarige cyclus wordt onderschatten. Van klimaatmodellen die hier niet toe in staat zijn, kan worden verwacht dat ze de opwarming voor komende decennia (fors) zullen overschatten, omdat deze modellen onvoldoende rekening houden met natuurlijke variabiliteit t.g.v. de neerwaartse fase in de Gleissberg cyclus van de zon. Typerend voor deze klimaatmodellen is dat hierbij een klein gewicht aan de zon wordt toegekend in combinatie met een groot gewicht voor de invloed van zowel broeikasgassen als aerosolen. Het is dan ook logisch dat de samenstellers van dergelijke klimaatmodellen zullen claimen dat ze de opwarming niet kunnen verklaren op basis van de natuurlijke variabiliteit - echter, dit kan primair worden herkend als een direct gevolg van keuzes die de makers hebben gemaakt bij de constructie van deze modellen.

{IX-26} De invloed van zowel de ENSO cyclus (vertraagde ENS ONI) en aerosolen in de stratosfeer t.g.v. bijvoorbeeld vulkanisme (AOD) op de temperatuur is meegenomen in dit onderzoek. Echter, beide factoren zijn zoveel mogelijk buiten beschouwing gelaten om de analyse niet onnodig verder te compliceren. Beide factoren hebben overigens weinig impact op de beschreven correlaties tussen temperatuur en de zon. De invloed van de ENSO cyclus is beschreven in paragraaf V; AOD data is enkel vermeld in de Excel data file.

{IX-27} In de analyse van augustus 2019 werd op basis van de veronderstelling dat er sprake zou zijn van een regelmatige cyclus, de inschatting gemaakt dat de piekfase van de 66-jarige rond het jaar 2010 kon worden verwacht. In dit artikel is op basis van de 'achtergrond zonnestraling' [BSI] duidelijk geworden dat de piek zich in het perspectief van de zon pas in het jaar 2015 heeft aangediend (zie figuur 3); dit gebeurde één jaar voorafgaand aan het temperatuur recordjaar 2016.

BIJLAGE: 'Hoe werkt de zonnecyclus?'

{B-1} Met satellieten wordt de magnetische activiteit van de zon sinds 1978 nauwkeurig gevolgd. De magnetische noord en zuidpool van de zon wisselen bij benadering iedere 11 jaar van polariteit. Dit proces verloopt bij beide polen synchroon met elkaar (afgezien van kleine faseverschillen t.o.v. elkaar in de orde van enkele maanden); wel duurt het meestal enkele jaren voordat het proces bij beide polen geheel is voltooid.

{B-2} In figuur B1 tonen de zwarte, blauwe en rode grafiek op basis van ruimte-telescopen vanaf de grond (zonder gebruik van satellieten) hoe de magnetische cyclus van de zon zich sinds mei 1975 heeft ontwikkeld. Als illustratie voor het in paragraaf V beschreven faseverschil tussen de magnetische cyclus en de zonnevlekkencyclus is aan de onderzijde van figuur B1 ook de TSI weergegeven in de vorm van de gele curve.

{B-3} Figuur B1 toont ook twee andere cycli van de zon die beide betrekking op de beweging van de zon rond het zwaartekrachtcentrum van het zonnestelsel; dit betreft de snelheid & het impuls-momentum, welke beide oscillaties tonen met een duur in de orde van 20 jaar. De video onder figuur B1 beschrijft de kosmische oorsprong van de zonnecyclus. Tenslotte beschrijft figuur B2 de (in)directe relatie tussen de zonnevlekkencyclus en de quasi-cirkelvormige bewegingen van de zon rond het massamiddelpunt van ons zonnestelsel.

Figuur B1: Ontwikkeling van de kracht van het magnetische veld van de zon (WSO), plus: totale zonnestraling (LISIRD), impuls-momentum (Jose cyclus - McCracken) & snelheid (Scafetta, figuur 7a) betreffende de beweging van de zon rond het barycentrum.

VIDEO 1: Het barycentrum vormt het massamiddelpunt van ons zonnestelsel; in deze video wordt de beweging van de zon beschreven rond het zwaartekrachtcentrum onder invloed van de 4 grootste planeten (de aarde bevindt zich tussen jupiter en de zon).

Figuur B2: De beweging van de zon rond het barycentrum & de zonnevlekkencyclus (getoond als onderdeel van de TSI); in de afbeelding wordt een positie van de zon getoond waarbij het middelpunt samenvalt met het barycentrum (= snijpunt van de beide assen). De groene, oranje en rode cirkelvormige bewegingen corresponderen met 3 specifieke zonnevlekkencycli (= 3 halve magnetische cycli).

TOELICHTING op de combinatie van video 1 & figuur B2:

{B-4} De zon beweegt in kleine en grote cirkelachtige bewegingen rond het barycentrum en staat hierbij onder invloed van de baan en het gewicht van de 4 buitenplaneten: Jupiter, Saturnus, Uranus & Neptunus. Deze bewegingen nemen ieder gemiddeld ongeveer 20 jaar in beslag (de duur is dus ongeveer 2 jaar korter dan de 22-jarige magnetische cyclus). Hierbij ontstaat meestal de volgende combinatie van patronen: (1) eerst wordt een kleine cirkel gevormd waarbij de zon het barycentrum behoorlijk dicht nadert, (2) vervolgens wordt ongeveer driekwart van een grote cirkel gevormd op een relatief grote afstand van het barycentrum. Na gemiddeld ongeveer 60 jaar is een beweging ontstaan die bestaat uit 3 combinaties van dit patroon, waarbij de kleine cirkels een hoek maken van gemiddeld ongeveer 60 graden t.o.v. van elkaar; de grote cirkeldelen vormen met elkaar een nog grotere complete cirkel - dit totaalbeeld wordt beschreven in figuur B2.

{B-5} De exacte oorzaak van het lengteverschil tussen de 22-jarige magnetische cyclus en de 20-jarige bewegingen van de zon rond het barycentrum wordt nog niet geheel begrepen. Echter, in 2016 hebben wetenschappers een rekenkundige onderbouwing gevonden voor de mogelijkheid dat dit waarschijnlijk een resonantie effect betreft dat ontstaat t.g.v. het feit dat de aarde, venus en jupiter zich 1x in de 11,07 jaar in één lijn bevinden t.o.v. de zon^B1. Dit zorgt ervoor dat het magnetische veld van de zon in staat wordt gesteld om te slaan. Dit gebeurt tijdens de hoge fase van de zonnevlekkencyclus, de hoge fase van de totale zonnestraling (TSI) en de hoge fase van toroïdale magnetische component. De onderzoeksresultaten in paragraaf II tonen aan dat vooral de bodemfase van de 11-jarige zonnecyclus in grote lijnen min of meer dezelfde ontwikkeling toont als de temperatuurontwikkeling op aarde.

{B-6} Tenslotte beschrijft onderstaande video hoe het magnetische veld zich ontwikkelt tijdens opeenvolgende zonnecycli. De horizontale magnetische veldlijnen beschrijven de ontwikkeling van het toroïdale magnetische veld; hiervoor worden aan de linkerzijde een afwisseling van roze en groene cycli getoond. De veldlijnen bij de polen tonen het poloïdale magnetische veld; hiervoor wordt aan de rechterzijde bij de beide polen voortdurend een min of meer tegengesteld kleurenpatroon aangetroffen, welke de verandering van de polariteit beschrijft.

VIDEO 2: De werking van de 22-jarige magnetische zonnecyclus in het perspectief van de zonnedynamo.

hands

Referenties:

1 - Klimaat brochure 'Klimaatverandering, Wetenschap en Debat' - Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen (2011).
2 - KNMI: Invloed variaties in zonneactiviteit op het klimaat op aarde - Hirs, G. (1997, Nov 14). Zon en klimaat; invloed variatie zonne-energie op het klimaat. Den Haag.
3 - Max Planck Institute: The Sun is more active now than over the last 8000 years (2004)
4 - Secular total solar irradiance trend during solar cycles 21-23 - R.C. Wilson & A.V. Mordvinov (maart 2003)
5 - Background solar irradiance spectrum at high and low phases of the solar activity cycle - V. Ramió et al. (september 2002)
6 - Solar p modes in 10 years of the IRIS network - D. Salabert et al. (2004)
7 - Re-evaluating the role of solar variability on Northern Hemisphere temperature trends since the 19th century - W. Soon et al. (augustus 2015)
8 - Predicting the Amplitude of a Solar Cycle Using the North-South Asymmetry in the Previous Cycle: II. An Improved Prediction for Solar Cycle 24 - J. Javaraiah (maart 2009)
9 - Surface warming by the solar cycle as revealed by the composite mean difference projection - C.D. Camp & K. Kit Tung (juli 2007)
10 - Wilcox Solar Observatory Polar Field Observations (oktober 2019)
11 - Prediction of the strength and timing of sunspot cycle 25 reveal decadal-scale space environmental conditions - P. Bhowmik & D. Nandy (december 2018)
12 - The solar magnetic field since 1700. II. Physical reconstruction of total, polar and open flux - J. Jiang et al. (februari 2011)
13 - The role of solar forcing upon climate change - B. van Geel et al. (1999)
14 - Increased ionization supports growth of aerosols into cloud condensation nuclei - H. Svensmark et al. (december 2017)
15 - IPCC underestimate the sun's role in climate change - B. van Geel & P.A. Ziegler (2013)
16 - Fourier analysis of measurements and Earth System Model simulations - S. Henriksson (oktober 2012)
17 - Continental-scale temperature variability during the past two millennia - PAGES 2k network (2013); ruwe temperatuur data voor de individuele continenten wordt gepresenteerd in database S2
18 - Sun's motion and sunspots - P.D. Jose (april 1965)
19 - Planetary resonances, bi-stable oscillation modes, and solar activity cycles - H.P. Sleeper (april 1972)
20 - Heartbeat of the Sun from Principal Component Analysis and prediction of solar activity on a millenium timescale - V. Zharkova et al. (oktober 2015)
21 - The Role of the Solar Forcing in the 20th century climate change - N.J. Shaviv (2012)
22 - Length of the solar cycle: an indicator of activity closely associated with climate - E. Friis-Christensen & K. Lassen (1991)
23 - Solar Changes and the Climate - J. D'Aleo et al. (maart 2009)
24 - Using the oceans as a calorimeter to quantify the solar radiative forcing - N. Shaviv (2008)
25 - Wikipedia: "Het klimaat is de gemiddelde weerstoestand (temperatuur, windkracht, bedekkingsgraad en neerslag) over een periode van minimaal 30 jaar."
26 - Change detection in hydrological records - a review of the methodology - W. Kundezewicz & A. Robson (februari 2004)
27 - KNMI: Future Weather, (2012); pagina 9 beschrijft: "Generally such a climatological period is defined as a 30-years period, although we note that even 30 years may be too short to capture all natural climate variability."
28 - KNMI'14: Klimaat Scenarios voor Nederland (2014); pagina 6: "De twee kolommen met waarnemingen laten zien dat de toename in de winterneerslag over 30 jaar ongeveer even groot is geweest als de natuurlijke variaties gemiddeld over 30 jaar", pagina 8: "Hoe langer de periode waarvoor een gemiddelde wordt berekend, hoe kleiner de invloed van natuurlijke variaties op dit gemiddelde is. Maar zelfs gemiddelden over 30 jaar - het ijkpunt van wat als normaal weer wordt gezien - zijn erdoor beïnvloed (zie figuur 1). Vooral voor neerslag en wind zijn natuurlijke variaties in gemiddelden over 30 jaar aanzienlijk vergeleken met de veranderingen in de 30-jaar gemiddelden volgens de klimaatscenario's."
29 - A solar irradiance climate data record - O. Coddington et al. (juli 2016)
30 - Modelling the sun's magnetic field and irradiance since 1713 - Y.-M. Wang et al. (mei 2005)
31 - 8 Anthropogenic and Natural Radiative Forcing. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (mei 2013); figuur 8.11, pagina 689
32 - An 800-year ultraviolet radiation record inferred from sedimentary pigments in the Ross Sea area, East Antarctica (juli 2015)
33 - Simplified mathematical model for calculating global warming through anthropogenic CO2 - E. Specht et al. (april 2016)
34 - A History of Solar Activity over Millennia - Y.G. Usoskin (april 2010)
35 - Testing an astronomically-based decadal-scale empirical harmonic climate model versus the IPCC (2007) general circulation climate models - N. Scafetta (januari 2012)
36 - Key evidence for the accumulative model of high solar influence on 2 global temperature - D.R.B. Stockwell (augustus 2011)
37 - Empirical evidence for a celestial origin of the climate oscillations and its implications - N. Scafetta (mei 2010)
38 - The complex planetary synchronization structure of the solar system - N. Scafetta (mei 2014)

B1 - Synchronized Helicity Oscillations: A Link Between Planetary Tides and the Solar Cycle? - F. Stefani et al. (augustus 2016)

KLIMAAT INDEX:
• Millennium analyse: klimaatgevoeligheid CO2 ligt onder bandbreedte IPCC
• IPCC dataset zon verklaart met vulkanisme helft opwarming sinds 1815
• Tussen 1685 en 1976 volgde de temperatuur de totale zonnestraling
• Boekrecensie: SOLAR MAGNETIC VARIABILITY AND CLIMATE
• Online seminar door zonnefysicus Dr. Greg Kopp: 'Zonnestraling & klimaat'
• Impact zon op klimaat fors onderschat
• Sinds 17de eeuw: +1,1 °C door zon
• SAMENVATTING: Hoe ontstaat de Klimaatcyclus en wat is haar impact?
• 1890-1976: Zon toont perfecte correlatie met temperatuur
• Zon verklaart opwarming sinds 1976
• El Nino & 66-jarige cyclus: CO2 overschat
• 70-Jarige cyclus: opwarming overschat
• Global warming vs fluctuaties in 2 dagen
• Oceaan: diepzee koelt af
• KlimaatCyclus.nl

Wat vertellen klimaat proxy indicatoren?
• 2° Institute proxies: temperatuur steeg vroeger meerdere decennia op rij nog sneller
• PAGES 2k Network illustratie (2013)
• PAGES 2k Network illustratie: 2019 hockeystick grafiek vs 2013 temperatuur data