ACTIVIDAD SOLAR Y CLIMA TERRESTRE. Instituto de Astrofísica de Canarias. Facultad de Ciencias Físicas, ULL. Manuel Vázquez Abeledo

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1 ACTIVIDAD SOLAR Y CLIMA TERRESTRE Manuel Vázquez Abeledo Instituto de Astrofísica de Canarias Facultad de Ciencias Físicas, ULL 4 Junio 2008

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3 LA ACTIVIDAD SOLAR LA ACTIVIDAD SOLAR El Sol es una estrella activa. Su energía magnética varía con un ciclo de 11 años y otros períodos más largos (S. Schwabe, 1844). Mínimo Maunder Minimo Dalton Número de Manchas

4 1872: N. Lockyer: En Meteorología como en Astronomía la clave es conseguir un ciclo, y si no se encuentra en la zona templada, entonces se debe ir a las zonas frías o a las tropicales.

5 REGIONES ACTIVAS Efectos climáticos: variación de la radiación solar que llega a la Tierra Cambios en las estructuras de su superficie MANCHAS MANCHAS + FÁCULAS

6 Influencia de las manchas solares Influencia de las manchas solares El Sol se obscurece, cuando pasan manchas por el disco solar.

7 Influencia de las fáculas f El Sol aumenta su brillo, cuando tiene fáculas f

8

9 EL VIENTO SOLAR 1951: Ludwig Biermann El Sol emite un flujo continuo de partículas dando lugar a la segunda cola de los cometas. 1958: E. Parker predice la existencia de un viento solar. Diciembre 1962: Mariner II detecta el viento solar en las cercanías de Venus.

10 Origen: Supernovas. Los más energéticos son seguramente extragalácticos. Composición : Protones (87%), núcleos He (12%), átomos pesados (1%). Cascada de partículas al incidir en la atmósfera. V.Hess (1912) Aumento de la ionización con la altura en la atmósfera. Causa no identificable hasta 1948 (Van Allen & Gottlieb). RAYOS CÓSMICOS

11 Partículas Ciclo Solar

12

13 Medida de la abundancia de determinados isotópos cuya concentración es un buen indicador del flujo de rayos cósmicos y por tanto de la actividad solar en el pasado. 10 Be 14 C

14 Eddy, J., 1976, The Maunder Minimum, Science 192,

15 Reconstrucción Actividad Solar Medidas del número de manchas con telescopio desde 1610 Con anterioridad, reconstrucción a partir de las concentraciones de 10 Be y 14 C El Sol es más activo desde ~1940 que en el último milenio Usoskin et al Phys. Rev. Lett.

16 Número de manchas & Clima Mann & Jones 2003 Sunspots T anom. (K) Sunspot number T_n, MJ T anom. (K) Mann, Bradley & Hughes 1999 Sunspot Sunspot number T_n, MBH

17 T = λ F Para un cuerpo negro λ = 0.3 Max/Min Ciclo Solar F 0.25 Wm 2 T 0.07 C Mínimo Maunder F 0.14 Wm 2 T 0.14 C Diferentes correlaciones nos indican que la influencia de la actividad solar debe ser mucho mayor. - Necesitamos amplificar la respuesta terrestre a los cambios solares en un factor Mecanismos de retroalimentación: Radiación de alta energía Partículas subatómicas de alta energía

18 CANALES INTERACCIÓN SOL - TIERRA SOLARES RAYOS CÓSMICOS PARTICULAS RADIACIÓN UV, X

19 PARTICULAS SOLARES RAYOS COSMICOS ULTRAVIOLETA RAYOS X VISIBLE

20 CAMBIOS TEMPERATURA TERMOSFERA Actividad solar BAJA Actividad solar ALTA Temperatura (K) Altura (km)

21 LA ESTRATOSFERA: INTERACCIÓN UV Y OZONO La variación MAX-MIN es más fuerte para la radiación UV más energética, con lo que tenemos una mayor concentración de ozono durante MAX y un subsiguiente calentamiento.

22 Porcentaje de aumento en la concentración de ozono del mínimo al máximo del ciclo solar. (a) Global (b) Zonas tropicales Shindell, D. et al., 1999, Solar cycle variability, ozone and climate, Science 284,305

23 La atmósfera terrestre respira respira Actividad solar Aumento Actividad Solar Más Radiación UV Aumento Temperatura en la Estratosfera La altura de actividad altura de la estratosfera fluctúa con el ciclo actividad solar (Karin Labitzke,, FU Berlin)

24 Flujos Meridionales: Diferencias Temperatura Flujos zonales: Rotación (Fuerzas de Coriolis) CIRCULACIÓN GENERAL ATMÓSFERA

25 Circulación Brewer-Dobson: Producida por la diferencia de insolación UV entre ecuador y polos. Más intensa en el invierno del HN. El ozono producido en los trópicos es transportado hacia los Polos.

26 NAO (North Atlantic Oscillation) AO (Artic Oscillation) El aumento de la actividad solar puede favorecer una de las fases de variabilidad interna del sistema climático.

27 VIENTOS ZONALES EN LA ESTRATOSFERA TROPICAL (E W) QUASI-BIANNUAL OSCILLATION (QBO) En el invierno y durante la fase E del QBO la correlación entre los parámetros solares y terrestres es mucho más alta.

28 VORTICE POLAR QBO-E MIN Débil-Cálido MAX Fuerte-Frío QBO-W MIN Fuerte-Frío MAX Débil-Cálido

29

30 INVIERNO H. a) El calentamiento desigual cambia la intensidad del vórtice polar y del jet polar U b) Influencia en la propagación de las ondas planetarias c) Debilitamiento de la circulación Brewer- Dobson y el subsiguiente calentamiento de la estratosfera inferior en los trópicos.

31 Reconstrucción clima MM a partir de registros históricos Lutterbacher et al. 2001, Climatic Change 49,

32 Los cambios de temperatura durante el Mínimo de Maunder no fueron uniformes sobre todo el globo, siendo también más importantes en invierno. Shindell et al. 2001, Solar forcing of regional climate change during the Maunder Minimum, Science 294, 2149

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35 FIN MUCHAS GRACIAS

Índice general. Introducción 1

Índice general. Introducción 1 Índice general Introducción 1 1. La atmósfera 3 1.1. Introducción........................ 4 1.2. Composición de la atmósfera............... 4 1.3. La estructura de la atmósfera.............. 8 1.3.1. La

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