Все видели эти карты, на которых показана связь интенсивности галактических космических лучей — GCR и температуры? Вот посмотрите. На них автор сопоставляет 25 лет с высоким и 25 лет с низким уровнем космических лучей — из реконструированного ряда, уходящего примерно до XV века — и получает довольно выразительную картину: при большем потоке GCR Северная Атлантика и Европа холоднее, при меньшем — теплее.
На первый взгляд механизм выглядит вполне логично. Мы знаем, что космические лучи ионизируют атмосферу, а ионизация может способствовать образованию и росту аэрозольных частиц. В определённых условиях они становятся ядрами конденсации облаков. Больше ядер → потенциально больше облаков → выше отражение солнечной радиации → меньше солнечного тепла достигает поверхности → ниже температура.
Собственно, именно эта гипотеза активно исследовалась, в том числе Svensmark и Friis-Christensen ещё в 1997 году, а затем в экспериментах CLOUD на ускорителе CERN. И здесь начинается самое интересное.
Да, космическая ионизация действительно способна участвовать в образовании аэрозольных частиц. Но из этого совершенно не следует, что изменение потока космических лучей приводит к заметному изменению облачности и температуры.
Исследования CLOUD показали, что в течение 11-летнего солнечного цикла поток галактических космических лучей меняется в противофазе с солнечной активностью: при солнечном минимуме GCR проникает в атмосферу больше, а при максимуме — меньше. Однако связанное именно с этой космической ионизацией изменение концентрации ядер конденсации в области низких облаков оказывается очень небольшим — порядка 0,2–0,3%. Другие исследования, в частности Laken et al. и Sloan & Wolfendale, также не обнаружили убедительной глобальной связи между космическими лучами и изменениями облачности.
То есть физическая цепочка: космические лучи → ионизация → образование аэрозоля → ядра конденсации → облачность существует. А вот цепочка космические лучи → больше облаков → меньше солнечной радиации → заметное похолодание Европы пока экспериментально и наблюдательно убедительно не подтверждена.
И это важное различие. Красивая корреляция на карте ещё не доказывает причинность. Космические лучи связаны с солнечной активностью, а вместе с ней меняются и другие факторы — радиация, ультрафиолет, состояние стратосферы и атмосферная циркуляция. Поэтому температурный сигнал вполне может быть следствием не прямого воздействия GCR на облака, а других связанных процессов.
Так что карты действительно интересные. Но пока правильнее говорить не «космические лучи охлаждают Европу», а «обнаруживается статистическая связь, физический механизм которой возможен, но его вклад в реальную климатическую изменчивость остаётся спорным».
Иными словами: космические лучи умеют делать аэрозоли. До того, чтобы заставить ими остывать Европу на карте, доказательств пока не хватает.
Ещё момент. 25 лет — это мало. Напомню, автор этих карт взял из реконструированного (им самим?) ряда, уходящего примерно до 1400 года, 25 лет с исключительно высоким уровнем галактических космических лучей и отдельно 25 лет с низким уровнем GCR. То есть всего для двух композитов используется 50 лет. Это именно выборка экстремальных лет, а не непрерывный временной ряд. Затем для этих двух выборок построил композиты годовой температуры приземного воздуха. Получилась довольно выразительная картина: годы с высоким GCR характеризуются более низкой температурой в Северной Атлантике и частично Европе, а при низком GCR картина во многом меняется на противоположную. Особенно если выбор «high/low cosmic rays» производится по индексу, который сам реконструирован из нескольких прокси. Есть вопросики также и к реконструированному температурному полю.
Первоисточники:
Svensmark & Friis-Christensen, 1997 — исходная гипотеза GCR–облачность.
Kirkby et al., 2011 — первая ключевая работа CLOUD по ион-индуцированной нуклеации.
Sloan & Wolfendale, 2008 — проверка причинной связи GCR–облачность.
Laken et al., 2012 — обзор спутниковых и наземных наблюдений.
Kirkby et al., 2016 — CLOUD: ион-индуцированная нуклеация биогенных частиц
Gordon et al., 2017 — количественная оценка влияния GCR на CCN.
Pierce, 2017 — очень хороший обзор результатов CLOUD именно с точки зрения «космические лучи → аэрозоль → облако → климат».
Svensmark et al., 2017 — аргументы в пользу влияния ионизации на рост аэрозолей до CCN.