Die Abkühlung des tropischen Pazifiks

Die Schweiz will in den Walliser Alpen eine riesige Flächen-Solaranlage bauen, die sich über die Fläche von 700 Fussballfeldern erstreckt. Die Anlage soll helfen, die Stromkrise des Landes zu beheben. Doch nun folgt die Ernüchterung: Der viele Strom kann gar nicht abtransportiert werden, denn es fehlen noch für viele Jahre die Hochspannungsleitungen. Darüber berichtet der Nebelspalter:

Energieversorgung
«Grengiols Solar»: Die Stromleitungen fehlen noch viele Jahre

Kaum ein Stromprojekt elektrisiert die Politik und die Öffentlichkeit im Moment derart wie «Grengiols Solar»: Im Saflischtal auf dem Gebiet der Walliser Gemeinde Grengiols soll innert zwei bis drei Jahren eine riesige Freiflächen-Fotovoltaikanlage entstehen, die die Schweiz vor allem im Winter mit «Pfuus» versorgt. Auf 2000 bis 2500 Meter über Meer sollen rund fünf Quadratkilometer Alpfläche mit Zehntausenden an Solarmodulen überdeckt werden. Das ist etwa die Grösse von 700 Fussballfeldern. (…)

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Leserpost von Josef Kowatsch, Naturbeobachter und unabhängiger Klimaforscher:

Die DWD-Oktobertemperaturen der letzten 80 Jahre

Der Oktober 2022 war in Deutschland endlich mal wieder ein goldener Oktober mit vielen Sonnenstunden und auch reichlich Niederschlag im Gesamtschnitt der über 2000 DWD-Wetterstationen. Ein Monat zum Wohlfühlen. Für Naturliebhaber ein Freudenfest der Seele. Die Oktobertemperatur 2022 wird vom DWD mit 12,5°C geführt. Vor allem im Süden Deutschlands gab es sogar neue Oktobertemperaturrekorde. Langanhaltende Oktobernebel traten gar nicht mehr auf, bzw. nur noch vereinzelt oder als kurzer Morgennebel. Das meldet der DWD nach ersten Auswertungen der Ergebnisse seiner rund 2000 Wetterstationen. Und seit 1942 wurde der Oktober wärmer.

Grafik 1: Von 1942 bis 2022, -das sind 81 Oktoberjahre –  wurde der Monat Oktober wärmer in Deutschland. Die Steigungstrendlinie suggeriert einen gleichmäßigen Anstieg von über einem Grad. Vor allem gab es in den letzten 15 Jahren keine kalten Oktobermonate mehr.

Trotz CO2-Zunahme blieben die Oktobertemperaturen von 1942 bis 1987, also 45 Jahre lang stabil in Deutschland. Das zeigen uns die beiden nächsten Grafiken, die wir nebeneinander gelegt haben.

Grafik 2 und 3: Die linke Grafik hat sogar eine leicht fallende Oktobertrendlinie. Im Jahre 1988 änderte sich die Richtung, der Monat wurde plötzlich wärmer, die Erwärmung dauert bis heute an.

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phys.org am 13.10.2022:

Severe storms swell Iguazu falls to 10 times normal flow

The famed Iguazu waterfalls on the border between Argentina and Brazil have registered 10 times their usual water volume after heavy rains, authorities said, closing one of the site’s main tourist walkways for safety reasons.

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Nochmal phys.org:

UK climate protesters undeterred despite govt threats

Britain’s Home Secretary Suella Braverman had a stark warning this week for direct-action protesters who use „guerilla tactics“ to bring „chaos and misery“ to the public.

„Whether you’re Just Stop Oil, Insulate Britain or Extinction Rebellion, you cross a line when you break the law—and that’s why we’ll keep putting you behind bars,“ she said.

Braverman’s threat came as the Just Stop Oil coalition group, which wants an end to new fossil fuel licensing and production, embarked on a month-long series of protests in central London.

Weiterlesen auf phys.org

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Nebelspalter:

Studien zeigen: In der Vergangenheit war es schon viel wärmer

Hier Artikel lesen.

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Ju et al. 2022:

Subsurface Cooling in the Tropical Pacific Under a Warming Climate

The present study investigates the subsurface temperature trend in the tropical Pacific in historical and SSP2-4.5 simulation by 14 models from Coupled Model Intercomparison Project Phase 6. Robust cooling trends exist between 100 and 200 m in the off-equatorial region (2°–8°N/S) of both the North and South Pacific during 1950–2100. Both spiciness variation and thermocline heave are important in driving this off-equatorial subsurface cooling at a fixed level. The cooling spiciness trends in the off-equatorial region originates from the eastern subtropical Pacific along isopycnal streamlines. Besides, the contribution of the thermocline heave to the cooling is governed by the large wind stress curl trend. Furthermore, the maximum negative spiciness trends occur in the eastern subtropics of both the North and South Pacific. The consistently poleward migration of outcropping lines makes cooler subducting water at higher latitudes directly flow into the subtropical subsurface, which induces the negative spiciness trends here. The generation of the negative spiciness trends is also partly attributed to the anomalous advection process on distinct isopycnal surfaces. These two processes both contribute to the generation of spiciness variation in both the North and South Pacific. The generation region is partly covered by the outcropping region, thus, the strong vertical mixing within the mixed layer may weaken the effect of the subduction and advection. This study mainly highlights the significance of the spiciness variation in the projection of the subsurface temperature trend on a longer time scale under global warming.

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Tuel et al. 2022:

Large-Scale Drivers of Persistent Extreme Weather During Early Summer 2021 in Europe

The early summer of 2021 was a season of extremes across Europe. Heatwaves, droughts and wildfires hit Eastern Europe and the Baltic, while repeated extreme precipitation in Western Europe culminated in massive floods in mid-July. The large-scale circulation during this period was remarkably persistent, with an extremely meridionally amplified flow over Europe. Recurrent blocking over the Baltic and Rossby wave breaking in the North Atlantic led to frequent heavy precipitation in Western Europe and the Black Sea and to warm and dry conditions over Eastern Europe. These conditions persisted for a month as the blocks and wave breaking episodes strengthened one another, while three closely spaced extratropical transitions of tropical cyclones in the eastern North Atlantic led to recurrent amplification of the jet. Seasonal anomalies thus emerge from the complex interactions of individual weather events, offering an interesting storyline for climate impact assessment and a formidable challenge for (sub-) seasonal prediction.

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Max-Planck-Gesellschaft:

Die Chemie der Sonne

Neue Spektrums-Rechnungen beenden jahrzehntelange Kontroverse um Zusammensetzung unseres Sterns

Bislang führten Rekonstruktionen des inneren Aufbaus der Sonne aus der Analyse von Sonnenschwingungen (Helioseismologie) nicht zu der Struktur, die sich aus der grundlegenden Theorie der Sternentwicklung ergibt, die wiederum auf Messungen der chemischen Zusammensetzung der heutigen Sonne beruht. Neue Rechnungen zur Physik der Sonnenatmosphäre korrigieren die Häufigkeitswerte für mehrere chemische Elemente. Insbesondere enthält die Sonne mehr Sauerstoff, Silizium und Neon als bisher angenommen. Damit verschwindet die Struktur-Diskrepanz. Die verwendeten Methoden versprechen auch ganz allgemein genauere Schätzungen der chemischen Zusammensetzung von Sternen. 

Was tun, wenn eine bewährte Methode zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der Sonne im Widerspruch zu einer innovativen, präzisen Technik zur Kartierung des Aufbaus der Sonne zu stehen scheint? Das war die Situation, mit der Astronomen bei der Erfoschung der Sonne in den letzten Jahren konfrontiert waren – bis neue Berechnungen, die Ekaterina Magg, Maria Bergemann und ihre Kolleg*innen jetzt veröffentlicht haben, den scheinbaren Widerspruch auflösten.

Die bewährte Methode, um die es geht, ist die Spektralanalyse. Um die chemische Zusammensetzung unserer Sonne oder anderer Sterne zu bestimmen, greifen Astronom*innen routinemäßig auf Spektren zurück: auf regenbogenartige Zerlegungen des Lichts in seine verschiedenen Wellenlängen. Sternspektren enthalten auffällige, scharfe dunkle Linien, die erstmals 1802 von William Wollaston entdeckt, 1814 von Joseph von Fraunhofer wiederentdeckt und in den 1860er Jahren von Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen als Anzeichen für das Vorhandensein bestimmter chemischer Elemente erkannt wurden.

Die bahnbrechende Arbeit des indischen Astrophysikers Meghnad Saha im Jahr 1920 zeigte den quantitativen Zusammenhang zwischen der Stärke dieser „Absorptionslinien“ und der Sterntemperatur sowie der chemischen Zusammensetzung auf. Das lieferte die Grundlage für unsere physikalischen Modelle von Sternen. Cecilia Payne-Gaposchkins Erkenntnis, dass Sterne wie unsere Sonne hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium und nur in Spuren aus schwereren chemischen Elementen bestehen, basiert auf dieser Arbeit.

Die zugrundeliegenden Rechnungen, die spektrale Eigenschaften einerseits, chemische Zusammensetzung und Physik des stellaren Plasmas andererseits in Beziehung setzen, sind für die Astrophysik seit Sahas Zeiten von entscheidender Bedeutung. Sie bildeten die Grundlage für jahrhundertelangen Fortschritt beim Verständnis der chemischen Entwicklung des Universums ebenso wie für die Rekonstruktionen der physikalischen Struktur und zeitlichen Entwicklung von Sternen und Exoplaneten. Es war daher ein ziemlicher Schock, als neue Beobachtungsdaten verfügbar wurden, Einblicke in das Innenleben unserer Sonne ermöglichten – aber die Ergebnisse mit dem, was man auf Basis der Spektren rekonstruiert hatte, partout nicht zusammenpassten.

Das moderne Standardmodell der Sonnenentwicklung wird anhand einer (in der Sonnenphysik) berühmten Messreihe zur chemischen Zusammensetzung der Sonnenatmosphäre kalibriert, die 2009 veröffentlicht wurde. Bei den neuartigen Daten handelt es sich um sogenannte helioseismische Daten, also Messungen, die sehr genau die winzigen Schwingungen der Sonne als Ganzes erfassen – die Art und Weise, wie sich die Sonnenoberfläche in charakteristischen Mustern rhythmisch ausdehnt und zusammenzieht, auf Zeitskalen zwischen Sekunden und Stunden.

So wie seismische Wellen den Geologen wichtige Informationen über das Erdinnere liefern, oder der Klang einer Glocke Informationen über ihre Form und Materialeigenschaften, liefert die Helioseismologie Informationen über das Innere der Sonne.

Aus hochpräzisen helioseismischen Messungen konnte man Rückschlüsse auf die innere Struktur der Sonne ziehen, die im Widerspruch zu den auf der Sonnenchemie basierenden Standardmodellen vom Aufbau unseres Sterns standen. Konkret war der Helioseismologie zufolge der so genannte konvektive Bereich im Inneren unserer Sonne, in dem Materie aufsteigt und wieder absinkt wie Wasser in einem Kochtopf, wesentlich größer, als es das Standardmodell vorhersagte. Auch die Geschwindigkeit der Schallwellen in den unteren Regionen der Konvektionszone wich von den Vorhersagen des Standardmodells ab, ebenso wie die Gesamtmenge an Helium in der Sonne. Zu allem Überfluss passten außerdem bestimmte Messungen von Sonnenneutrinos – flüchtige, schwer nachweisbare Elementarteilchen, die uns direkt aus den Kernregionen der Sonne erreichen – nicht recht zum Standardmodell.

Die Astronomen sprachen bald von einer „solar abundance crisis“, sinngemäß einer Sonnenchemie-Krise. Die Lösungsvorschläge waren ungewöhnlich bis exotisch: Hatte die Sonne während ihrer Planetenentstehungsphase vielleicht metallarmes Gas angehäuft? Wird die Energie im Sonneninneren von den eigentlich ja nicht wechselwirkenden Teilchen der dunklen Materie transportiert?

Die jetzt veröffentlichte Studie von Ekaterina Magg, Maria Bergemann und Kollegen präsentiert eine Lösung, die ganz ohne exotische Physik auskommt. Sie bietet stattdessen eine grundlegende Überarbeitung der Modelle, auf deren Basis vom Sonnenspektrum auf die chemischen Zusammensetzung geschlossen wird. Frühe Studien dieser Art stützten sich auf die Annahme eines sogenannten lokalen thermischen Gleichgewichts: Sie gingen davon aus, dass die Energie in jedem Bereich der Atmosphäre eines Sterns in jeder der Entwicklungsphasen Zeit hat, sich zu verteilen und eine Art Gleichgewicht zu erreichen. Damit kann man jeder solchen Region eine Temperatur zuordnen. Das führt zu einer erheblichen Vereinfachung der Berechnungen.

Doch bereits in den 1950er Jahren hatten einige Astronomen erkannt, dass dieses Bild zu stark vereinfacht war. Seitdem werden in immer mehr Studien so genannte Nicht-LTE-Berechnungen durchgeführt, bei denen die Annahme eines lokalen Gleichgewichts (englisch local thermal equilibrium, LTe) entfällt. Die Nicht-LTE-Berechnungen bieten eine detaillierte Beschreibung des Energieaustauschs innerhalb des Systems – Atome werden durch Photonen (Lichtteilchen) angeregt oder stoßen zusammen, Photonen werden emittiert, absorbiert oder gestreut. In Sternatmosphären, in denen die Dichte viel zu gering ist, als dass das System ein thermisches Gleichgewicht erreichen könnte, zahlt sich diese Art von Detailgenauigkeit aus. Dort liefern Nicht-LTE-Berechnungen Ergebnisse, die sich deutlich von den Rechnungen unterscheiden, die ein lokales thermisches Gleichgewicht postulieren.

Die Gruppe von Maria Bergemann am Max-Planck-Institut für Astronomie ist weltweit führend bei der Anwendung von Nicht-LTE-Berechnungen auf Sternatmosphären. Im Rahmen ihrer Doktorarbeit in dieser Gruppe machte sich Ekaterina Magg daran, die Wechselwirkung der Strahlung mit der Materie in der Sonnenphotosphäre genauer zu berechnen – die Photosphäre ist diejenige äußere Schicht der Sonnenatmosphäre, aus der das meiste nach außen abgestrahlte Licht der Sonne stammt und in der auch die Absorptionslinien im Sonnenspektrum eingeprägt sind.

In der betreffenden Studie betrachteten die Wissenschaftler*innen alle chemischen Elemente, die für die aktuellen Modelle der Sternevolution relevant sind. Um sicherzustellen, dass sie dabei konsistente Ergebnisse erhielten, wendeten die Forscher*innen gleich mehrere unabhängige Methoden zur Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen den Atomen und dem Strahlungsfeld der Sonne an. Für die Beschreibung der konvektiven Regionen unserer Sonne verwendeten sie bestehende Simulationen, die sowohl die Bewegung des Plasmas als auch die Strahlungsphysik berücksichtigen („STAGGER“ und „CO5BOLD“). Für den Vergleich mit Spektraldaten wählten sie den Datensatz mit der höchsten verfügbaren Qualität: das vom Institut für Astrophysik und Geophysik der Universität Göttingen veröffentlichte Sonnenspektrum. „Wir haben uns dabei intensiv mit der Analyse von statistischen und systematischen Effekten beschäftigt, die die Genauigkeit unserer Ergebnisse einschränken“, erklärt Magg.

Die neuen Berechnungen ergaben eine für einige Elemente deutlich andere Beziehung zwischen der Elementhäufigkeit und der Stärke der entsprechenden Spektrallinien als in früheren Arbeiten. Entsprechend kommen im Vergleich zu früheren Analysen deutlich andere chemische Häufigkeiten heraus, wenn man das beobachtete Sonnenspektrum analysiert.

Magg sagt: „Wir haben festgestellt, dass der Anteil an schwereren Elementen als Helium in der Sonne 26% höher liegt, als in früheren Studien behauptet“. Diese schwereren Elemente nennen Astronom*innen Metalle. Insgesamt machen Metalle nur einige tausendstel Prozent aller Atomkerne in der Sonne aus; die beste Schätzung für diesen Wert liegt jetzt um 26% höher als in früheren Studien. Magg fügt hinzu: „Der Wert für die Sauerstoffhäufigkeit war fast 15% höher als in früheren Studien.“ Die neuen Werte stimmen gut mit der chemischen Zusammensetzung von primitiven Meteoriten („CI-Chondriten“) überein, von denen man annimmt, dass sie der chemischen Zusammensetzung des frühen Sonnensystems entsprechen.

Setzt man die neuen Werte als Input in die Modelle des Aufbaus und der Entwicklung der Sonne ein, dann verschwindet die rätselhafte Diskrepanz zwischen den Ergebnissen jener Modelle und den helioseismischen Messungen. Die gründliche Analyse der Entstehung der Spektrallinien durch Magg, Bergemann und ihre Kollegen, die sich auf wesentlich vollständigere Modelle der zugrunde liegenden Physik stützt als vorangehende Arbeiten, zeigt, wie sich die Krise überwinden lässt. Maria Bergemann sagt: „Die neuen Sonnenmodelle, die auf den von uns bestimmten neuen Werten für die chemische Zusammensetzung beruhen, sind realistischer als je zuvor: Sie ergeben ein Modell der Sonne, das mit allen Informationen, die wir über die heutige Struktur der Sonne haben – Schallwellen, Neutrinos, Leuchtkraft und Sonnenradius – übereinstimmt, ohne dass man  exotische Physik im Sonneninneren heranziehen muss.“

Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass sich die neuen Modelle leicht auf andere Sterne als die Sonne anwenden lassen. In einer Zeit, in der groß angelegte Durchmusterungen wie SDSS-V und 4MOST qualitativ hochwertige Spektren für eine immer größere Anzahl von Sternen liefern, ist diese Art von Fortschritt in der Tat wertvoll – und stellt künftige Analysen der Sternchemie mit ihren umfassenderen Auswirkungen auf Rekonstruktionen der chemischen Entwicklung unseres Kosmos auf eine solidere Grundlage als je zuvor.

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Chiu et al. 2021:

Effects of low-frequency noise from wind turbines on heart rate variability in healthy individuals

Wind turbines generate low-frequency noise (LFN, 20–200 Hz), which poses health risks to nearby residents. This study aimed to assess heart rate variability (HRV) responses to LFN exposure and to evaluate the LFN exposure (dB, LAeq) inside households located near wind turbines. Thirty subjects living within a 500 m radius of wind turbines were recruited. The field campaigns for LFN (LAeq) and HRV monitoring were carried out in July and December 2018. A generalized additive mixed model was employed to evaluate the relationship between HRV changes and LFN. The results suggested that the standard deviations of all the normal to normal R–R intervals were reduced significantly, by 3.39%, with a 95% CI = (0.15%, 6.52%) per 7.86 dB (LAeq) of LFN in the exposure range of 38.2–57.1 dB (LAeq). The indoor LFN exposure (LAeq) ranged between 30.7 and 43.4 dB (LAeq) at a distance of 124–330 m from wind turbines. Moreover, households built with concrete and equipped with airtight windows showed the highest LFN difference of 13.7 dB between indoors and outdoors. In view of the adverse health impacts of LFN exposure, there should be regulations on the requisite distances of wind turbines from residential communities for health protection.