Die Sonne im Juli 2020 und Gewissheit über die Muster der Erwärmung

Von Frank Bosse

Der Stern unseres Planetensystems war auch im Monat Juli 2020 sehr gering aktiv in Transit vom SC (für Solar Cycle- Sonnenfleckenzyklus) 24 zum SC25. Die festgestellte SSN ( für SunSpotNumber) betrug  6,3. Sehr wahrscheinlich befindet sich die Sonne schon im SC25, das kann aus der 13-monatig geglätteten SSN-Zahl jedoch frühestens Ende 2020 bestimmt werden. Bis zur definitiven Klärung rechnen wir die Monate als noch zum SC24 gehörig. Der Verlauf der kosmischen Strahlung (hier für die Station in Moskau):

Abb.1: Die tagesgenau aufgelöste kosmische Strahlung an der Station Moskau seit September 2019. Quelle.

Daraus könnte man folgern, dass ein Maximum an Strahlung (dies tritt stets beim solaren Aktivitätsminimum auf) zwischen Februar und April 2020 aufgezeichnet wurde und da auch der Zykluswechsel auftrat. Andere Quellen vermuten den Dezember 2019. 

Abb. 2: Der Verlauf des SC24 seit Dezember 2008 (rot). Die Fleckenaktivität war nur in einem einzigen Monat über der blauen Linie, sie steht für die monatliche mittlere Aktivität über die bisher systematisch beobachteten SC1-23. Die schwarze Linie steht für den SC5, er war sowohl beim Start als auch im langen abfallenden Teil sehr ähnlich zu SC25.

Auf die folgende Darstellung verzichten wir in den kommenden Monaten:  

Abb. 3: Der Vergleich der Zyklen untereinander. Die Werte entstehen, wenn man die einzelnen monatlichen Differenzen zwischen den beobachteten Werten für die SSN und dem Mittelwert aufsummiert.

Das Diagramm verändert sich kaum noch und seine Aussagekraft ist nun nur noch gering: Der SC24 war der drittschwächste aufgezeichnete Zyklus, nur getoppt durch die beiden zum Dalton Minimum (1790-1830)  gehörigen SC 5 und 6. Das wird sich nicht ändern und damit wird das Bild bis zum „offiziellen“ Beginn das SC25 obsolet.

Die Muster der Erwärmung

Unser Planet erwärmt sich an seiner Oberfläche seit dem Beginn des 20. Jahrhunderts als Ganzes. Er ist seitdem um etwa 1°C wärmer geworden. Einen Teil davon haben wir Menschen dazu beigetragen, vor allem durch das Hinzufügen von Treibhausgasen zur Atmosphäre. Die Erde erwärmt sich jedoch nicht gleichmäßig. Für den für den Modellvergleich benutzten Zeitraum 1979-2014 sehen die Muster so aus:

 Abb. 4: Die Erwärmungstrends ( in °C/Jahr) im Zeitraum 1979-2014. Das Bild wurde mit Hilfe des KNMI Climate Explorers erzeugt.

Das Bild sagt einiges aus: Ganz im Norden finden wir die höchsten Erwärmungsraten, dies ist bei jeder Erwärmung zu erwarten, die durch äußere Einflüsse geschieht, man spricht von einer getriebenen ( durch „Forcing“ erzeugten) Temperaturerhöhung. Darunter fallen z.B. Treibhausgaswirkungen, Aerosole in der Atmosphäre durch Vulkanausbrüche oder menschgemachte Luftverunreinigungen sowie Sonneneinflüsse usw.

Auffällig weiterhin, dass der tropische östliche Pazifik (180°W-90°W) und der südliche Ozean nur sehr wenig Erwärmung zeigen. Im Allgemeinen zeigen Landflächen höhere Erwärmungsraten, dies ist auf die dort nur begrenzt wirkende kühlende Wirkung der Verdunstung von Wasser zurückzuführen. Die höchsten Absolut-Temperaturen der Ozeane finden sich im tropischen Seegebiet zwischen 15°N -15°S und 45°O- 190°O, genannt Indopazifischer Warmpool (IPWP). Auch dort ist die Erwärmungsrate kaum höher als in anderen Seegebieten.

Thorsten Mauritsen beschrieb die Wirkung dieses Musters bereits 2016 :   

Abb. 5: Die Wirkung des tropischen Musters der Erwärmung. Die stark konvektiven Bereiche im Westen führen zu einer unbehinderten Erwärmung der gesamten Troposphäre (Temperaturprofile links in der Höhe in schwarz und rot) und einer starken Abstrahlung ins Weltall sowie zu einer Fernwirkung auf den östlichen Pazifik in der Höhe. Da die Gewässer dort kühler sind, kommt es zu Inversionen (rechte Temperaturprofile) und das führt zu vermehrten niedrigen Wolken über dem Ostpazifik. Diese Wolken reflektieren mehr Sonnenlicht und verhindern eine stärkere Erwärmung des Ozeans. Sie wirken damit bremsend auf weitere Erwärmung.

Die Erwärmung durch das Forcing erzeugt damit ein Muster, das insgesamt die Erde weniger empfindlich auf weitere Erwärmung sein lässt. Wir hatten bereits 2019 auf zwei weitere Arbeiten aufmerksam gemacht ( Dong et al 2019 und Seager et al 2019), die in dem realisiertem Muster der Erwärmung („Pattern Effekt“) eine Quelle einer niedrigen Sensitivität des Erdklimas erkannten.

Aber: bleibt das so?

Modelle sehen nämlich die tropischen Muster nicht, sie  zeigen den Pazifik sich mehr oder weniger uniform erwärmen. Ist das reale Muster, das ein recht hohes „Climate feedback“ erzeugt und damit eine geringe Sensitivität, über die Zeit stabil? Oder ist es schlicht ein Ausdruck der internen Variabilität des Klimas und kann so zufällig vergehen wie es möglicherweise entstanden ist? Ist das Muster der historischen Periode (vgl. Abb.4) ungewöhnlich und könnte es möglicherweise rasch verschwinden und damit einen Hub der Erwärmung generieren indem die Sensitivität sich stark erhöht?

Eine Arbeit (Andrews at al 2018) vertritt genau diese These. Sie folgert, dass das „kühlende“ Muster nur ein Ausdruck der natürlichen Schwankungen ist und Annahmen für die globale Sensitivität zu niedrig sind, da sie Beobachtungen der globalen Temperaturen benutzen, die mit diesem Muster beaufschlagt sind und die langfristige Entwicklung zu den deutlich mehr empfindlichen Modellmustern tendieren wird.

Eine aktuelle Arbeit ( Lewis/Mauritsen 2020)  findet nun, dass dem nicht so nicht ist. Es gibt, wenn überhaupt, nur einen vernachlässigbaren  Pattern-Effekt, der durch interne Variabilität eingetragen ist. Sie weist damit nach, dass die von mehreren auf Beobachtungen fußenden Arbeiten gefundenen deutlich niedrigeren Sensitivitäten (vgl. Lewis, Curry 2018)  als Modelle berechnen, nicht nach unten verfälscht sind.

Die kühlenden Muster sind ein Ergebnis des Antriebs selbst. Sie verschwinden nicht mir nichts, dir nichts. Die Theorie, dass das realisierte Muster nur eins von vielen ist, und die reale Erde auch auf einen Pfad mit viel mehr Erwärmung wechseln könnte, bleibt der Modellwelt vorbehalten.

Wie so vieles.