Einfluss der Sonnenaktivität viel größer als bisher gedacht?

Beitrag von Dr. Ludger Laurenz

Hypothese: Neue Erkenntnisse über die Sonnenaktivität, veröffentlicht in 2021 (1),  ermöglichen neues, einfach zu praktizierendes Nachweisverfahren für die Verknüpfung zwischen schwankender Sonnenaktivität und Wettertrends in einzelnen Monaten und Jahren. Mit diesem Verfahren sind tiefe Spuren des 22-jährigen magnetischen Aktivitätszyklus der Sonne (Hale-Zyklus) in Wettertrends nachweisbar.

Die Beobachtungen in diesem Beitrag zum Einfluss des Hale-Zyklus auf Wettertrends sind als Anregung für  Klima- und Atmosphärenforscher zu verstehen, die Hale-These zum solaren Einfluss auf das Wetter einzelner Jahre und Monate zu überprüfen und für mehrjährige und dekadische Langfristprognosen zu nutzen.

Neue Erkenntnis zur Sonnenaktivität:

Der magnetische Sonnenzyklus (Hale-Zyklus) dauert ca. 22 Jahren. Dieser Zyklus ist in zahlreichen sonnenphysikalischen Messdaten nachweisbar. Erst seit 2021 sind die Startjahre der jeweiligen Zyklen bekannt:

Abbildung 1: Zeitlicher Verlauf der ca. 22-jährigen Hale-Zyklen der Sonne seit 1870 auf Basis sonnenphysikalischer Messergebnisse mit den Startjahren 1881, 1903, 1926, 1946, 1968, 1988, 2011 in Anlehnung an S. C. Chapman et al. 2021 (s. 1 , Figure 5)

Mit dem Wechsel von einem auf den nächsten Hale-Zyklus startet die Sonne innerhalb weniger Wochen ein neues Aktivitätsprogramm, dass sich ca. alle 22 Jahre nach gleichem Muster wiederholt. Jeder einzelne Monat und jedes einzelne Jahr des 22-jährigen Zyklus ist durch ein spezifischen Aktivitätsmuster geprägt, das auf die Erdatmosphäre  einwirkt.

Die neu entdeckte Sonnenuhr zeigt, dass die Sonnenaktivität nach einem viel genaueren Zeitplan beginnt und endet, als dies bei der Betrachtung von Sonnenbeobachtungen auf herkömmliche Weise – linear über die Zeit aufgetragen – möglich wäre.

Sonnenzyklus für niederschlagsarmen Oktober 2022 in Norddeutschland verantwortlich?

Die Antwort ergibt sich, wenn mit den Startjahren der Hale-Zyklen nach Hale-Spuren in Wetterdaten gesucht wird. Hierzu werden ca. 22-jährige Zeitabschnitte von Wetterdaten, beginnend mit dem Startjahr der einzelnen Hale-Zyklen, übereinander gestapelt. Diese Stapelung erfolgt in der folgenden Abbildung mit der seit 1881 vorliegenden Oktober-Niederschlagssumme von Niedersachsen:

Abbildung 2: Oktober-Niederschlagssumme von Niedersachsen seit 1881 in 7 Hale-Zyklen der Sonne, übereinandergestapelt

Das Bild zeigt Phasen mit chaotischem, aber auch mit ähnlichem Kurvenverlauf, wie in dem Gelb markierten Bereichen.  Am ausgeprägtesten ist die Ähnlichkeit des Kurvenverlaufes in den Zyklusjahren 7, 8 und 9. Offensichtlich ist dieser Kurvenverlauf nicht zufällig, sondern solar beeinflusst. Das dürfte wegen der Ähnlichkeit der Kurvenverläufe auch in den anderen gelb markierten Zeitzonen zutreffen.

Das Jahr 2022 gehört zum Zyklusjahr 12. Wie schon in allen anderen Zyklen seit 1881 liegt die Niederschlagssumme 2022 unter dem Mittel, ein Hinweis darauf, dass wahrscheinlich eine externe Kraft für diesen Kurvenverlauf verantwortlich ist. Im aktuellen 2011 begonnenen Zyklus mit der rot gestrichelten Linie ist der solare Einfluss besonders klar ausgeprägt. Ein Zufall für diesen Kurvenverlauf kann auch ohne Anwendung anspruchsvoller statistischer Methoden praktisch ausgeschlossen werden.

Wenn der Kurvenverlauf nicht zufällig ist, sondern durch die Aktivitätsschwankung der Sonne im Rahmen der 22-jährigen Hale-Zyklus beeinflusst wird, bekommt die Verknüpfung zwischen schwankender Sonnenaktivität und Wettertrends bzw. Klimaveränderungen ein erheblich größeres Gewicht als bisher.

Dass der Hale-Fund in der Oktober-Regensumme von Niedersachen keine „Ringeltaube“ ist und hier auch kein  „cherry-picking“ betrieben wird, soll mit den nächsten Abbildungen gezeigt werden (wie auch schon in früheren Blogbeiträgen des Autors in KALTESONNE.DE (4) und einer wissenschaftlichen Publikation im Journal  of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics (5)).

Sonnenaktivität für unterschiedliche Regensummen der letzten Jahre in Kleve (NRW) verantwortlich?

Zur Beantwortung der oben gestellten Frage werden die ca. 22-jährige Zeitabschnitte der seit 1881 vorliegenden Juni-Niederschlagssumme von Kleve in NRW mit dem Startjahr der einzelnen Hale-Zyklen übereinander gestapelt. Kleve liegt an der Grenze zu den Niederlanden. Der Nordwestdeutsche Raum und die Beneluxstaaten sind eine Region, in der sich solarer Einfluss auf Niederschlagsdaten an vielen Orten und Regionen besonders häufig und signifikant nachweisen lässt.

Abbildung : Juni-Niederschlagssumme von Kleve seit 1881 in 7 Hale-Zyklen der Sonne, übereinandergestapelt

Auch dieses Bild zeigt Phasen mit chaotischem, aber auch mit ähnlichem Kurvenverlauf wie in dem Gelb markierten Bereich.  Am ausgeprägtesten ist die Ähnlichkeit des Kurvenverlaufes in den Zyklusjahren 6 bis 14. Offensichtlich ist auch dieser Kurvenverlauf nicht zufällig, sondern durch eine externe Kraft wie der Sonnenaktivität beeinflusst.

In 2022, im Zyklusjahr 12, hat die Regensumme eher zufällig das Mittel der anderen Zyklen getroffen. Werden allerdings die 6 davor liegenden Jahre von 2016 bis 2021 mit der rot gestrichelten Linie einbezogen, drängt sich erneut der Eindruck auf, dass die Sonnenaktivität den Kurvenverlauf beeinflusst. Ein Zufall für den gleichgerichteten Kurvenverlauf kann auch hier praktisch ausgeschlossen werden.

Sonnenaktivität für Variation der Regensumme weltweit verantwortlich?

Mit den seit 2021 bekannten Startjahren der Hale-Zyklen kann weltweit nach Spuren des Hale-Zyklus in Wetterdaten gesucht werden. So kann der solare Einfluss zum Beispiel auch in der Jahresregensumme in Iowa nachgewiesen werden, s. folgende Abbildung:

Abbildung 3: Jahres-Niederschlagssumme von Iowa/West Central seit 1903 in 6 Hale-Zyklen der Sonne, übereinandergestapelt

Wie im gesamten Mittleren Westen der USA zeigt sich der solare Einfluss besonders ausgeprägt in den Zyklusjahren 2 bis 7. Im Zyklusjahr 2 liegt die Jahresregensumme zuverlässig in allen Zyklen seit 1903 im Bereich von 600 bis 750 mm, im Zyklusjahr 6 ebenso zuverlässig zwischen 900 und 1100 mm. Für den Unterschied zwischen den Zyklusjahren 2 und 6 kann wegen des Kurvenverlaufes auch hier ohne statistische Überprüfung ein Zufall ausgeschlossen werden. Die Variation der Jahresniederschlagssumme in den ersten Jahren des Zyklus ist eng verknüpft mit dem ebenfalls solar beeinflussten Verlauf der Temperatur der Wasseroberfläche im tropischen Pazifik, mit der ENSO-Dynamik und dem ONI-Index.

Wie können sich Schwankungen der Sonnenaktivität im Rahmen des Hale-Zyklus so unmittelbar und kurzfristig auf Wettertrends übertragen?

Die Vorstellung, dass die Sonnenaktivität für den Wettercharakter einzelner Monate wie zum Beispiel die niedrige Regensumme im Oktober 2022 in Norddeutschland verantwortlich sein könnte, dürfte zunächst bei vielen Lesern, aber auch Wissenschaftlern Ablehnung und Kopfschütteln auslösen. „Dafür ist die Schwankung der Sonnenaktivität viel zu gering“.

Jüngste Veröffentlichungen aus den letzten beiden Jahren zeigen aber, dass die in diesem Beitrag beschriebene Verknüpfung zwischen Sonnenaktivität und Wettertrends einzelner Monate oder Jahre durchaus physikalisch erklärt werden kann: „Neue Unterstützung für den unmittelbaren Einfluss der Sonnenaktivität auf die Zirkulation in der unteren Atmosphäre kommt durch die „Winter Gatekeeper Hypothesis“. Die Hypothese beschreibt, wie Veränderungen der Sonnenaktivität das Klima trotz ihrer geringen Energieveränderungen tiefgreifend beeinflussen können.“ (2)

Ein weitere Unterstützung für die spontane Übertragung der Sonnenaktivität auf die Atmosphäre kam vor wenigen Monaten von  Svetlana Veretenenko, Ioffe Institute, St. Petersburg (3). Veretenenkos Arbeit ist ein wichtiger Schritt zum Nachweis des solaren Effekts auf die globale atmosphärische Zirkulation, ist ein großer Durchbruch in unserem Verständnis des natürlichen Klimawandels und der Rolle der Sonne.

Die kürzlich erschienene Arbeit liefert wichtige Belege für die Auswirkungen der Sonnenaktivität auf die untere atmosphärische Zirkulation durch ihren Einfluss auf den Polarwirbel. Der solare Einfluss spiegelt sich in der Druckverteilung von einzelnen Monaten und Jahren wider.

Verknüpfung zwischen Hale-Zyklus der Sonne und Wettertrends ermöglicht dekadische Langzeitprognosen

Wenn sich bestimmte Wettertrends im Rhythmus des ca. 22-jährigen Hale-Zyklus in den letzten 140 Jahren in jedem Zyklus wiederholt haben, wie in diesem Beitrag an Regensummen beschrieben, kann der Einfluss des Hale-Zyklus auch für mehrjährige oder dekadische Prognosen genutzt werden.

Mit den heutigen Kenntnissen über die Interaktion der Sonne während des Hale-Zyklus mit Wettertrends hätte schon 2011 prognostiziert werden können, dass der Oktober 2022 in Norddeutschland wahrscheinlich niederschlagsarm werden wird, oder dass 2018, einem Zyklusjahr 8, auf Deutschland mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ein trocken-heißer Sommer zukommt.

Für Langfristprognosen über die nächsten 10 Jahre hinaus ist die Kenntnis über das Jahr des Beginns des nächsten Hale-Zyklus unerlässlich. Erste Prognosen nennen das Jahr 2031: „Aus der Extrapolation von Beobachtungen der Verteilung der EUV-Helligkeitspunkte der Sonne können wir bereits abschätzen, dass das Startjahr für den nächsten Hale-Zyklus Ende 2031 sein wird“ (1). Wenn das tatsächlich eintritt, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit im Mittleren Westen der USA im Jahr 2032 mit unterdurchschnittlicher und 2036 mit extrem hoher Jahresniederschlagssumme gerechnet werden. In Deutschland ständen für 2038 Hitze und Dürre wie 2018 auf dem Programm.

Die dekadische Langfristprognose von Wettertrends auf Basis von Monats- und Jahreswerten ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung, besonders für die nationale und globale Nahrungsproduktion und regenerative Energieerzeugung, aber auch für viele andere Wirtschaftsbereiche, sogar für die private Urlaubsplanung.

Quellen:

1-S. C. Chapman, S. W. McIntosh, R. J. Leamon, and N. W. Watkins 2021: The Sun’s Magnetic (Hale) Cycle and 27 Day Recurrences in the aa Geomagnetic Index.          The Astrophysical Journal, Volume 917, Number 2

2-Winter Gatekeeper Hypothesis: New support for the effect of solar activity on lower atmospheric circulation,  Posted on October 20, 2022 by curryja, by Javier Vinós

https://judithcurry.com/2022/10/20/winter-gatekeeper-hypothesis-new-support-for-the-effect-of-solar-activity-on-lower-atmospheric-circulation/

3-Svetlana Veretenenko, 2022: Stratospheric Polar Vortex as an Important Link between the Lower Atmosphere Circulation and Solar Activity, DOI: 10.3390/atmos13071132

4-Laurenz, L. 2021: Signifikanter Einfluss der Sonnenaktivität auf die Wintertemperatur in der Polarnacht von Skandinavien, von Kalte Sonne, https://kaltesonne.de/signifikanter-einfluss-der-sonnenaktivitaet-auf-die-wintertemperatur-in-der-polarnacht-von-skandinavien/

5-Laurenz L, Lüdecke H-J and Lüning S (2019), Influence of solar   activity   changes   on   European   rainfall,  Journal   of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 185 29–42,  doi.org/10.1016/j.jastp.2019.01.012

English summary:

Influence of solar activity much greater than previously thought?

Hypothesis: New findings on solar activity, published in 2021 (1), enable new, easy-to-use detection method for linking fluctuating solar activity to weather trends in individual months and years. With this method, deep traces of the Sun’s 22-year magnetic activity cycle (Hale cycle) are detectable in weather trends.

The observations in this paper on the influence of the Hale cycle on weather trends are to be understood as a stimulus for climate and atmospheric researchers to test the Hale thesis on the solar influence on the weather of individual years and months and to use it for multi-year and decadal long-term forecasts.

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