Interessant stuk op het web bij het AD over de zon

[Oud-forumlid]

De zon zou rond deze tijd van het jaar moeten barsten van de energie maar de ster houdt zich angstvallig gedeisd, enkele krachtige explosies daar gelaten. 'De zon is al 100 jaar niet meer zo rustig geweest', verklaren wetenschappers.






'Ik ben al dertig jaar zonnefysicus en ik heb nog nooit iets dergelijks gezien', vertelt Richard Harrison van het Rutherford Appleton Laboratory in Oxfordshire aan de BBC. Hij toont recente beelden van de ster. Het gelaat van de zon is 'expressieloos'.

Zonnemaxima
De zon kent een cyclus die zo'n elf jaar duurt. Het zou nu de tijd zijn voor een activiteit (het zonnemaxima) met veel zonnevlekken, maar in tegenstelling tot de verwachtingen is het oppervlak heel rustig. In plaats van gestaag in activiteit te stijgen, daalt het aantal zonnevlekken en lijkt de zon dus gas terug te nemen.

Kleine IJstijd
Toch is het niet de eerste keer dat dit gebeurt. Ook in de tweede helft van de 17e eeuw tot halverwege de 18e eeuw was het aantal zonnevlekken erg laag. Normaal worden er jaarlijks gemiddeld 50.000 zonnevlekken waargenomen maar volgens historische bronnen werden er in die periode slechts 50 geteld. Die rustige fase werd een Maunderminimum genoemd. De verminderde zonneactiviteit ging gepaard met extreem koude winters in Europa en zo was de Kleine IJstijd een feit.

10.000 jaar
Volgens professor Mike Lockwood van de universiteit van Reading vermindert de activiteit van de zon in een schrikbarend tempo waardoor er een nieuw Maunderminimum lijkt aan te komen. Het is naar verluidt zelfs 10.000 jaar geleden dat de activiteit zo snel afzwakte. Zonnefysici schatten de kans dat de zon binnen 40 jaar opnieuw in een Maunderminimumfase terechtkomt op 20 procent.

ps voor miljoenen mensen valt het denk ik niet te bevatten dat dat " ding " de zon dus, zo`n impact op de wereld en het wereldwijde klimaat heeft.

[Oud-forumlid]

Even een kanttekening. De mindere activiteit van de zon ten tijde van de z.g. Kleine IJstijd was slechts één van de factoren, en mogelijk niet eens de belangrijkste. Tijdens het Maunder Minimum was de zonne-instraling (t.o.v. de ca. 235 Watt/m²) ongeveer 0.1 à 0.5 Watt/m² kleiner. Als je dat met het effect verhoogde concentratie van de broeikasgassen in de atmosfeer vergelijkt (1.3 - 2 Watt/m² vanaf ca. 1750 tot heden) dan valt de bijdrage van de zonne-activiteit daarbij al gauw in het niet.

Een artikel dat hier wat licht op werpt is het volgende:

• On the effect of a new grand minimum of solar activity on the future climate on Earth

Mazzel & broge, Evert

[Adwin]

Zie het volgende bericht.

[Adwin]

Vul hier je reactie in...

Vul hier je reactie in...

Even een kanttekening. De mindere activiteit van de zon ten tijde van de z.g. Kleine IJstijd was slechts één van de factoren, en mogelijk niet eens de belangrijkste. Tijdens het Maunder Minimum was de zonne-instraling (t.o.v. de ca. 235 Watt/m²) ongeveer 0.1 à 0.5 Watt/m² kleiner. Als je dat met het effect verhoogde concentratie van de broeikasgassen in de atmosfeer vergelijkt (1.3 - 2 Watt/m² vanaf ca. 1750 tot heden) dan valt de bijdrage van de zonne-activiteit daarbij al gauw in het niet.

Een artikel dat hier wat licht op werpt is het volgende:

• On the effect of a new grand minimum of solar activity on the future climate on Earth

Mazzel & broge, Evert

Hoe weten ze dat van dat die 0.1-0.5 Watt per vierkante meter Evert? Dat is een spreiding met een factor 5. Maar wel de kern van de discussie.

[Karel]

De huidige variaties in de activiteit van de zon spelen een ondergeschikte rol. Het huidige interglaciaal gaat met het huidige CO2 niveau en wat er nog bovenop komt nog zeer lange tijd versterkt door.
http://geology.ufl.edu/Channell/images/PDFs for web site2/Tzedakis et al 2012.pdf

[Oud-forumlid]

Hoe weten ze dat van dat die 0.1-0.5 Watt per vierkante meter Evert? Dat is een spreiding met een factor 5. Maar wel de kern van de discussie.

Adwin,

Dat is gebaseerd op astronomische studies aan sterren die veel op onze zon lijken. Ik haal dit aan in het stukje over klimaatverandering op m'n website. (zie onder 1. The astronomical perspective; 1.1 Brightness of the sun) Het komt uit een van de vorige IPCC rapporten.

Verder: Er zit inderdaad nogal wat (relatieve!!) spreiding in die 0.1 à 0.5 Watt/m², maar je kunt ook zeggen: "Vrij ondergeschikt". Het effect van de extra CO2/N2O/ CH4/CFK's t.g.v. menselijke activiteiten is aanzienlijk groter (de door mij - 5e IPCC rapport - aangehaalde 1.3 - 2 Watt/m² vanaf ca. 1750). Zeker als je de opwarming die we nog "tegoed" hebben meeneemt.
(Zie ook: http://www.euronet.nl/users/e_wesker/energy.html)

Zie naast de 2 bovengegeven linkjes (van mij en van Karel) ook een boek van David Archer, getiteld "The Long Thaw", waarin deze zeer aannemelijk maakt dat we zeer waarschijnlijk nu al het volgende glaciaal minimaal zo'n 100000 jaar hebben uitgesteld.

Wat dat betreft kan een boek van Nigel Calder, "De Weermachinerie - de Dreiging van het IJs", dat bij mij thuis nog in de kast staat, thans tot de historische curiosia worden gerekend.

Mazzel & broge, Evert

[Oud-forumlid]

Wellicht is het aardig om nog even op een rij te zetten welke factoren (mogelijk) een rol hebben gespeeld bij het doen ontstaan van de "Kleine IJstijd".

Allereerst is dat een ongeveer 2000 jarige oscillatie in de Atlantische Golfstroom. Het beeld van een "conveyer belt" die dan "aan" en dan weer in enige mate weer "uit" staat wordt in de diverse publicaties hierover als metafoor gebruikt. In de "uit" stand wordt het klimaat in Europa duidelijk wat kouder. Dat kan redelijk dramatische vormen aannemen. Op het dieptepunt van de Kleine IJstijd, de 90-er jaren van de 17e eeuw, mislukten vele oogsten in NW Europa. In Schotland kwam lokaal 1/3 tot 2/3 van de bevolking om. Ook in Scandinavië kwam zo'n 10% van de bevolking t.g.v. hongersnood om.

De zon, waar we het hierboven hebben gehad, speelde ook een rol, maar die was waarschijnlijk redelijk bescheiden. De bijdrage was hooguit zo'n 0.5 Watt/m² (op de 235 Watt/m² totale netto instraling).

Een andere factor is mogelijk vulkanisme geweest. Er zijn historische voorbeelden als de z.g. "mistery cloud" van 536 AD. Deze werd waarschijnlijk door een grote vulkaanuitbarsting in Indonesië veroorzaakt, maar er zijn ook andere kandidaten (een vulkaan in Midden Amerika).

Tijdens de aanzet naar de Kleine IJstijd is er een zeer grote uitbarsting geweest op Lombok, Indonesië. Mt. Rinjani barstte in 1257 uit met een heftigheid die weinig onder deed voor de grote uitbarsting van de Tambora in 1815, waarop "het jaar zonder zomer" volgde. Bij dergelijke uitbarstingen worden grote hoeveelheden zwaveldioxide de stratosfeer in geslingerd - denk aan enkele 100-den miljoenen tonnen - die vervolgens een zwavelzuursluier vormen die zonlicht terugkaatst. Ook later zijn er nog een aantal zeer forse vulkaanuitbarstingen geweest.
Zo is de koude periode aan het begin van de 19e eeuw waarschijnlijk deels te verklaren door een serie grote uitbarstingen, waarvan die van de Tambora er een was.

CO2 komt er ook bij dergelijke vulkaanuitbarstingen vrij, maar niet voldoende om werkelijk een verschil te maken. Daarvoor is er heel wat meer nodig. Denk aan de vorming van de "Siberian Traps" ten tijde van de Perm-Trias catastrofe (250 miljoen jaar geleden).

Hieronder geef ik nog even een beschrijving over waar de explosiviteit van vulkanen vandaan komt.

Mazzel & broge, Evert

_________________________________________________________


Waar halen vulkanen hun explosiviteit vandaan? Niet uit de zwavelhoudende gassen, en ook niet uit de CO2, al komen beiden in soms honderden miljoenen tonnen vrij. (Ter vergelijking: De mensheid zorgde in 2012 voor ongeveer 39 miljard ton CO2 - verbranden van olie, kolen, gas en ontbossing) Het "explosief" van een vulkaan is stoom.

Onder zeer hoge druk is water in enige mate oplosbaar in gesmolten silicaat-achtig materiaal. Sterker nog, het breekt langere silicaatketens in kleinere delen door er mee te reageren, waardoor dit materiaal minder viskeus wordt. Als dit materiaal, het magma, zich naar het oppervlak weet te banen gaat het van druk af. Het water komt weer vrij als stoom en het magma wordt weer wat viskeuzer. Dat gebeurt m.n. bij "zure" magma's (rijk aan silica en aluminia).

Dit levert een explosief resultaat op. Zodra een mengsel van zeer hete stoom en verpulverd gesteente onder zeer hoge druk zich een weg naar boven weet te banen bereikt het snelheden die overeen komen met de geluidssnelheid van stoom van (minimaal) zo'n 1000°C. Die is ca. 800 meter per seconde, ofwel ruim Mach 2. Dat is al genoeg om puur op die snelheid een hoogte zo'n 30 km te halen.

Als de hoeveelheid stoom/gas voldoende groot is gaat de convectie ook nog mee spelen. Dan is het (bij zeer grote VEI 7-8 erupties) mogelijk dat de kolom een hoogte van 50 à 55 km haalt.

27/1: Spelfoutje en klein rekenfoutje aan het einde gecorrigeerd.

[Adrie]

Het laatste stukje van het stukje over de vulkanische uitstoot is wel intrigerend. Ik ben niet goed ingevoerd in de geofysica, dus een aantal parameters ken ik niet. Wat is de dichtheid van die mengsels (van waterdamp, vaste deeltjes en andere gassen) op het moment dat ze de vulkaan verlaten? Daaruit is eenvoudig de CAPE uit te rekenen en dus ook ongeveer hoe hoog die wolken kunnen komen. Het ljkt me dat de dichtheid niet zo heel laag is, er zijn immers ook hete pyroclastische wolken met een dichtheid groter dan die van de lucht die langs de berghelling naar beneden stromen..

En als je de snelheid kent (hoe meten ze die, dopplerradars??) kun je de kinetische energie uitrekenen en dus de hoogte die de wolk kan bereiken. Is de snelheid van uitstoot niet sterk afhankelijk van de geometrie (diameter) van de uitstroomopening??

[Edward]

En als je de snelheid kent (hoe meten ze die, dopplerradars??) kun je de kinetische energie uitrekenen en dus de hoogte die de wolk kan bereiken. Is de snelheid van uitstoot niet sterk afhankelijk van de geometrie (diameter) van de uitstroomopening??

Wat Evert schrijft is dat de stoom sneller gaat dan het geluid zich door stoom verplaatst en dat dit bij een temperatuur van 1000 graden C gebeurt. Als je de explosie hard kunt horen kan je vaststellen dat die 800 m/s is gehaald. Als je uitgaat van een beginsnelheid van 800 m/s kom je op een maximale hoogte van om precies te zijn 32,6 km uit (dus inderdaad 30 km ongeveer, uiteraard zonder CAPE).

[Adrie]

Vul hier je reactie in...

En als je de snelheid kent (hoe meten ze die, dopplerradars??) kun je de kinetische energie uitrekenen en dus de hoogte die de wolk kan bereiken. Is de snelheid van uitstoot niet sterk afhankelijk van de geometrie (diameter) van de uitstroomopening??

Wat Evert schrijft is dat de stoom sneller gaat dan het geluid zich door stoom verplaatst en dat dit bij een temperatuur van 1000 graden C gebeurt. Als je de explosie hard kunt horen kan je vaststellen dat die 800 m/s is gehaald. Als je uitgaat van een beginsnelheid van 800 m/s kom je op een maximale hoogte van om precies te zijn 32,6 km uit (dus inderdaad 30 km ongeveer, uiteraard zonder CAPE).

Die 32,6 km geldt natuurlijk alleen in het luchtledige en dan ook nog als je de effecten van de rotatie van de aarde verwaarloost (ballistische theorie, bij dat soort snelheden is de invloed van de aardrotatie significant)
De werkelijke hoogte is als gevolg van de wrijving natuurlijk veel lager en is vrij lastig te modelleren, er spelen nog effecten zoals menging mee. De dichtheid speelt dan ook een rol, bij een grotere dichtheid is de wolk compacter, de wrijving minder en komt dus hoger.

Overigens ondergaat zo'n wolk gewoon adiabatische uitzetting bij afnemende atmosferische druk, dus het volume neemt sterk toe (en de temperatuur af) met de hoogte. Het hangt van de verdeling van de deeltjesgrootte af welk deel van de uitgestoten massa langer dan enkele seconden in de stratosfeer blijft.
Zo'n wolk is een leuk stukje natuurkunde om wat aan te rekenen.