Neue Studie des Wiener Naturhistorischen Museums: Sonnenaktivität prägte das Klima bereits vor 10 Millionen Jahren

Der signifikante klimatische Einfluss von Sonnenaktivitätsschwankungen während der vergangenen 10.000 Jahre konnte durch eine Vielzahl von geologischen Fallbeispielen belegt werden. Entgegen den Ansichten des Weltklimarats sollte daher die Sonne auch im heutigen Klimageschehen eine nicht zu unterschätzende Rolle spielen. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, ob auch zu anderen geologischen Zeiten die Launen der Sonne das Klima mitgestaltet haben. Dies würde die Bedeutung dieser solar-terrestrischen Kopplung weiter unterstreichen. Die existierenden Temperaturmessreihen seit 1850 sowie die Satellitenmessreihen der letzten 50 Jahre sind viel zu kurz und liegen bereits in einer potentiell anthropogen beeinflussten Phase, so dass geologische Daten unverzichtbar sind. 

Eine österreichisch-ägyptische Forschergruppe um Andrea Kern vom Naturhistorischen Museum in Wien hat sich dieses Problems angenommen und untersuchte hierzu einen sechs Meter langen Sedimentkern, den sie aus einem ehemaligen See im Pannonischen Becken gewonnen haben. Der Kern deckt gut 8000 Jahre Klimageschichte einer Warmphase im Erdzeitalter des sogenannten Miozäns ab, welches 10 Millionen Jahre zurückliegt. 

Um eine möglichst hohe zeitliche Auflösung zu erhalten, beprobten die Wissenschaftler den Sedimentkern detailliert im Zentimeterabstand, wodurch sie 600 Datenpunkte gewannen. Zu jedem Datenpunkt erfassten sie Werte zur natürlichen radioaktiven Strahlung, den magnetischen Eigenschaften sowie die Häufigkeit von kleinen Muschelkrebsen (Ostrakoden). Mit diesen drei Parametern rekonstruierten sie Veränderungen in den ökologischen Bedingungen des untersuchten ehemaligen Gewässers. Das Team veröffentlichte seine Ergebnisse jetzt im renommierten geowissenschaftlichen Fachmagazin Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology

Auf Basis einer statistischen Auswertung identifizierte die Gruppe eine Reihe von charakteristischen Zyklen in den Ablagerungen. Eine genaue Altersdatierung der Sedimente war jedoch nicht möglich, da die Radiokarbonmethode auf jüngere Ablagerungen beschränkt ist. Eine Abschätzung der im Kern enthaltenen Zeit gelang dennoch, da die Forscher Ablagerungsgeschwindigkeiten aus dem benachbarten Wiener Becken heranzogen. Hierdurch konnten die festgestellten Zyklen eindeutig solaren Grundzyklen zugeordnet werden. Gefunden wurden auf diese Weise der Gleissberg-Zyklus (88 Jahre), der Suess/de Vries-Zyklus (208 Jahre), ein 500 Jahres-Zyklus, der Eddy-Zyklus (1000 Jahre) und der Hallstatt-Zyklus (2300 Jahre). Zusätzlich war ein nicht-solarer 1500 Jahreszyklus ausgebildet. 

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Solare Millenniumszyklen kontrollierten Feucht- und Dürrephasen der Römerzeit im Mittelmeer

Das Römische Imperium beherrschte das zentrale Mittelmeergebiet fast tausend Jahre lang (500 v. Chr bis 500 n. Chr.) und erlebte starke langfristige Klimazyklen mit warmen und kalten Phasen. Auch die Regenmengen schwankten signifikant, wobei sich die ausgeklügelte landwirtschaftliche Produktion der Römer an Feucht- und Dürrephasen anpassen musste.

Eine niederländische Forschergruppe um Brian Dermody von der Universität Utrecht hat sich die Klimageschichte des Mittelmeerraums jetzt anhand der veröffentlichten Daten im Zusammenhang näher angeschaut und versuchte mit statistischen Methoden aus den zum Teil widersprüchlichen Zahlen ein Gesamtbild für die Zeit 1000 v. Chr. bis 1000 n. Chr. zu erstellen. Zusätzlich führten sie auch Modellierungen durch. Die Studie erschien vor kurzem in der Fachzeitschrift Climate of the Past.

Eine besonders feuchte Phase konnte für die Zeit um das Jahr Null in Israel und Spanien sowie in anderen Teilen Europas wie etwa Norwegen registriert werden. In anderen Teilen der Region, wie zum Beispiel in der Türkei und im zentralen Mittelmeergebiet mit Griechenland und Tunesien herrschten zur gleichen Zeit jedoch außergewöhnlich trockene Bedingungen.

Die Forscher puzzelten die komplexen Verhältnisse zusammen und konnten herausarbeiten, dass in der Region eine Art „Feuchtigkeitsschaukel“ ausgebildet war, wobei sich Feucht- und Dürrebedingungen im 1000er-Jahrestakt in den jeweiligen Gebieten austauschten. Wo vorher Dürre herrschte, zog Feuchtigkeit ein und umgekehrt. Dies belegt noch einmal eindrucksvoll, dass es bereits in vorindustrieller Zeit einen signifikanten, natürlichen Klimawandel gegeben hat. 

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Sonne unter der Erde: Solare Aktivitätszyklen in subtropischen Höhlen nachgewiesen

Eine dänische Forschergruppe um den Geowissenschaftler Mads Faurschou Knudsen von der Universität Aarhus veröffentlichte jetzt in der Fachzeitschrift The Holocene eine Studie zur Klimawirkung von solaren Aktivitätsschwankungen in den Subtropen. Die Gruppe untersuchte dazu vier Tropfsteine aus Höhlen in China, der Türkei und den USA die das Klimageschehen der letzten 10.000 Jahre archiviert haben. Mithilfe von Sauerstoffisotopen rekonstruierten die Forscher die Feuchtigkeitsentwicklung an diesen Orten, wobei die entsprechenden delta-18O-Werte den Feuchtigkeitsverlust von Luftmassen entlang ihres Transportweges bzw. die Monsun-Intensität widerspiegeln. Anhand von Frequenzanalysen konnten die Wissenschaftler charakteristische Zyklen in der Monsun-Geschichte der Untersuchungsgebiete nachweisen, die dem bekannten solaren 210-Jahres Suess/de Vries-Zyklus …

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Neue Finnische Studie belegt Kopplung zwischen Sonne und NAO sowie NAO und Temperatur

Die globale und regionale Temperaturentwicklung wird von zahlreichen Klimafaktoren beeinflusst. Eine verlässliche quantitative Gewichtung der verschiedenen natürlichen und anthropogenen Prozesse ist – trotz anderslautender Einlassungen durch den Weltklimarat – noch immer nicht möglich. Die finnischen Forscher Samuli Helama und Jari Holopainen haben jetzt die Frühlings-Temperaturentwicklung der vergangenen 260 Jahre für Südwest-Finnland statistisch auf Korrelationen hin untersucht und geprüft, ob es Anzeichen für die Beteiligung solarer Aktivitätsschwankungen und ozeanischer Zyklen gibt. Die Arbeit erschien kürzlich in der angesehenen geowissenschaftlichen Fachzeitschrift Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology

Die Wissenschaftler fanden, dass die Temperatur stark an die Nordatlantische Oszillation (NAO) gekoppelt war, die im Prinzip den Luftdruck-Unterschied zwischen dem Islandtief und dem Azorenhoch darstellt. Dies betrifft vor allem die letzten 160 Jahre, wobei die Luftdruck-Messdaten zur Rekonstruktion der NAO aus der Zeit vor 1850 möglicherweise nicht zuverlässig sind, schreiben die Autoren. 

Nun gingen die Forscher noch einen Schritt weiter und fragten sich, wodurch nun wiederum eigentlich die NAO gesteuert wurde. Und sie entdeckten dabei Überraschendes. Über lange Strecken des 20. Jahrhunderts fanden sie eine statistisch signifikante Korrelation zwischen der Sonnenfleckenentwicklung und dem NAO-Index. Die Korrelationen wurden besser, wenn Zeitintervalle im 10er-Jahresmaßstab betrachtet wurden und die Daten entsprechend gefiltert wurden. Eine bedeutende Beeinflussung der NAO durch die Sonne wurde auch in etlichen anderen Studien bereits nachgewiesen. 

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Food for Thought: Klimawirkung der Sonne durch Akkumulation der Sonnenenergie im Ozean?

Heute wagen wir uns einmal an die vorderste Front der Forschung und möchten eine Idee des Öko-Modellierers David Stockwell vorstellen, der sich Gedanken gemacht hat, in welcher Weise die Sonnenaktivität auf das Klima wirken könnte. Vorab sei gesagt, dass seine Gedanken noch rein spekulativ sind und momentan nur in Form von zwei unveröffentlichten Manuskripten vorliegen (Stockwell 2011a und Stockwell 2011b). Außerdem kann man hierzu Beiträge in Stockwells Blog Niche Modelling lesen.

Ausgangspunkt ist die Tatsache, dass sich die Gesamt-Sonnenstrahlung (Total Solar Irradiance, TSI) nur im Zehntelprozent-Bereich ändert, was nur sehr geringe Temperaturänderungen hervorrufen würde, wenn allein der direkte TSI-Effekt wirken würde. Da sich in den geologischen Daten der vergangenen 10.000 Jahre jedoch eine kräftige solare Steuerung des Klimas nachweisen klar läßt, muss es einen oder mehrere Effekte geben, die als Solarverstärker auftreten. In unserem Buch „Die kalte Sonne“ haben wir in Kapitel 6 die UV- und kosmischen Strahlungsverstärker detailliert beschrieben.

Stockwell beschäftigt sich in seinem Modell nur mit der Gesamt-Sonnenstrahlung. Er weist zu recht darauf hin, dass zwei Drittel der Erdoberfläche von Ozeanen bedeckt sind und diese auf Wärmezufuhr sehr träge reagiert. Das heißt aber auch, dass Energie, die die Sonne in den Ozean einstrahlt, nicht sofort wieder vollständig verloren geht, wenn die Einstrahlung wieder nachlässt. Thermische Gleichgewichte stellen sich zudem sehr langsam ein. Hierauf haben wir auch in unserem Buch „Die kalte Sonne“ auf S. 116-119 hingewiesen. So hielt der starke Sonnenzyklus Nummer 19 um 1960 nur eine 11-Jahresperiode an bevor die Sonnenaktivität in Zyklus 20 wieder drastisch zurückging. Die Zeit war dabei einfach viel zu kurz, als dass sich im trägen Klimasystem ein Gleichgewicht zur hohen Sonnenaktivität des 19. Zyklus hätte einstellen können.

Stockwell sieht den Ozean als einen großen Wärmespeicher, der im Laufe der Zeit die eingestrahlte Sonnenenergie als Wärme akkumuliert. Er nennt sein Modell daher „solares Akkumulationsmodell“. Anstatt die TSI-Werte normal in einer Kurve aufzutragen, wählte Stockwell daher eine kumulative Darstellung, wobei er TSI-Anomaliewerte von Jahr zu Jahr einfach addierte. Stück für Stück würde sich der Ozean in Richtung Gleichgewicht bewegen.

Die Überraschung war groß, als er die kumulative TSI-Kurve mit der real gemessenen Temperaturkurve verglich. Die Ähnlichkeit war so enorm, dass sein Modell 76% der Temperaturentwicklung der letzten 60 Jahre nachbilden konnte, wenn er auch kurze vulkanische  Abkühlungseffekte zusätzlich einbezog (siehe Abbildung 1). Die Temperaturen korrelierten mit der akkumulierten, integrierten Sonnenstrahlung dabei sehr viel besser als mit der einfachen, direkten Strahlung der Sonne.

Abbildung 1: HadCRUT-Temperaturen (schwarz), kumulative Sonnenstrahlung/TSI (blau), kumulative Sonnenstrahlung plus Vulkane (rot). Aus Stockwell (2011a).

 

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Erwärmung durch weniger Wolken oder weniger Wolken durch Erwärmung?

Einer der großen, verborgenen Diskussionspunkte der Klimadebatte ist die Rolle der Wolken. Wolken sind der Sonnenschirm der Erde, und sie hindern einen großen Teil der Sonnenstrahlung daran, auf die Erdoberfläche zu gelangen und dort ihre Wärmewirkung zu entfalten. Eine Änderung der Wolkenbedeckung um nur wenige Prozentpunkte hat signifikante klimatische Auswirkungen, das ist klar.

Da ist es interessant, einmal auf die Entwicklung der globalen Wolkenbedeckung der letzten 30 Jahre zu schauen (Abbildung 1). In diesen Zeitraum fällt auch ein Teil der letzten Haupterwärmungsphase 1977-2000, während der sich die Erde um ein halbes Grad erwärmt hat (Abbildung 2). Das Ergebnis ist überraschend – aber eigentlich irgendwie auch wieder nicht. Die Daten zeigen nämlich, dass die Wolkenbedeckung just im Moment der Haupterwärmungsphase spürbar zurückgegangen ist, so dass mehr Sonnenenergie den Erdboden erreichen konnte. Es stellt sich sogleich die Frage nach Henne und Ei. Waren die ausgedünnten Wolken möglicherweise der Grund für die Erwärmung? Oder hat die Erwärmung zu Veränderungen in der Atmosphäre geführt, die dann zu einer verminderten Wolkenbedeckung geführt haben?

Zwischen den beiden Möglichkeiten liegen ganze Klimawelten. Viele Klimarealisten sehen die Sonnenaktivität via kosmische Strahlung und Wolkenkondensationskeime als Wolkenregisseur. Weltklimaratsanhänger hingegen sehen das CO2 als Haupterwärmungsantrieb an, wobei die zunehmende Wärme die Wolkendecke angeblich verringern soll. Im Klimarealisten-Fall würde CO2 nur eine untergeordnete Rolle spielen, während die Wolken im IPCC-Fall einem positiven Rückkopplungsprozess für CO2 entsprechen würden, was (zusammen mit Wasserdampft als starkem Treibhausgas) die Klimawirkung des CO2 signifikant verstärken würde.

 

Abbildung 1: Globale monatliche Wolkenbedeckung 1983-2009. Insgesamt ist im Zeitraum eine Abnahme der Wolkendecke um mehrere Prozent zu erkennen. Überlagert ist eine Schwingung, die offenbar eng mit dem 11-Jahres-Sonnenfleckenzyklus verbunden ist. So fällt zum Beispiel das Wolkenmaximum 1987 in ein Minimum der Sonnenaktivität und das Wolkenminimum um 2000 in ein Sonnenmaximum. Abbildung von climate4you.com nach The International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) 

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Verliert die Sonne jetzt auch noch ihre Flecken, kurz vor dem Maximum des solaren 11-Jahres-Zyklus?

Was ist bloß mit der Sonne los? Wenige Monate vor dem feurigen Gipfel des aktuellen solaren 11-Jahres-Zyklus droht nun die Sonne plötzlich fleckenlos zu werden. Dabei sollte unser Mutterstern doch gerade jetzt wie ein Sommersprossengesicht aussehen. Aber die Flecken spielen einfach nicht mit.

Was hat es eigentlich mit diesen mysteriösen Sonnenflecken auf sich, mag sich der eine oder andere fragen. Sonnenflecken sind relativ kühle und daher dunkel erscheinende Bereiche auf der Sonnenoberfläche, die weniger sichtbares Licht ausstrahlen als der Rest der Oberfläche. Ursache für die Abkühlung sind starke Magnetfelder, die die Konvektion behindern, wodurch im Zentrum der Sonnenflecken weniger Energie an die Sonnenoberfläche gelangt. Was im Zentrum der Flecken an Energie fehlt, macht die Umgebung der Flecken jedoch mehr als wieder wett. Sonnenflecken sind immer mit dem Auftreten von sogenannten Sonnenfackeln (faculae) gekoppelt. Diese Sonnenfackeln sind deutlich heißer als der Rest der Sonnenoberfläche und aus diesem Grund auch außerordentlich hell. Insgesamt führt daher eine erhöhte Fleckenanzahl zu einer Helligkeitssteigerung der Sonne. Kurz gesagt: Mehr Flecken bedeuten eine aktivere Sonne, weniger Flecken eine schwache Sonne.

Die Zählung der Sonnenflecken und das Abschätzen ihrer Größe sind eine einfache, aber sehr effektive Methode, um die Sonnenaktivität zu bestimmen. Auch heute noch ist die Sonnenfleckenrelativzahl eine wichtige Größe, da ihre Messung unabhängig von Effekten in der Erdatmosphäre ist. Selbst mit Amateurmitteln lassen sich Sonnenflecken leicht selbst beobachten. Dazu wird ein (plastikfreies) Fernglas auf einem Stativ oder ein Teleskop auf die Sonne gerichtet. Das Sonnenbild wird dann auf einen dahinterliegenden, abgeschatteten Schirm projiziert. Aber Vorsicht: Niemals durch das Okular des Fernrohrs oder den Sucher der Kamera schauen. Es herrscht akute Erblindungsgefahr!

Heutzutage geht es auch einfacher. Täglich wird im Internet auf mehreren Webseiten das neueste Sonnenbild eingestellt, zum Beispiel auf spaceweather.com (siehe Abbildung unten).

Es gibt zwei offizielle Sonnenflecken-Messzahlen:

Internationale Sonnenfleckenzahl (=Wolf Zahl; diese Zahl wird z.B. von der NASA bei ihren Sonnenfleckenprognosen angegeben)

Boulder Sonnenfleckenzahl (diese wird z.B. auf spaceweather.com berichtet, ist etwa um ein Viertel höher als die Internationale Sonnenfleckenzahl)

Also aufgepasst beim Vergleich von Sonnenfleckenzahlen. Immer nur die gleichen Typen nehmen oder umrechnen! Als Daumenregel gilt: Wenn man die offizielle Sonnenfleckenzahl (typ-unabhängig) durch 15 teilt, erhält man ungefähr die Anzahl der Sonnenflecken, die man auf den Sonnenbildchen erkennen kann.

 

Abbildung: Sonne am 7. April 2012 (spaceweather.com). Nur ein einziger größerer Fleck ist zu erkennen, der die Nummer 1450 trägt. Wird die Sonne jetzt – kurz vor dem solaren Maximum – fleckenlos?

 

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Vorindustrielle Temperatur-Achterbahn auf dem Tibet Plateau: Die Sonne wars !

Vor wenigen Monaten veröffentlichte Liu Yu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zusammen mit zwei chinesischen und einem schwedischen Kollegen eine neue Studie zur Klimageschichte der letzten zweieinhalb Jahrtausende auf dem Tibet Plateau. Anhand von Baumringen konnten Liu und sein Team die detaillierte Temperaturentwicklung für diese Region rekonstruieren. Sie fanden ausgeprägte Temperaturschwankungen, wobei sich Kälte- und Wärmeperioden zeitgleich zur Entwicklung in Europa und anderen Teilen der Erde ereigneten. In der Temperaturkurve deutlich auszumachen sind die Römische Wärmeperiode, Mittelalterliche Wärmeperiode, Kleine Eiszeit und die Moderne Wärmeperiode (siehe Abbildung unten). Die Kälteperiode der Völkerwanderungszeit vor 1600 Jahren ist ebenfalls zu erkennen, wird jedoch von kurzen aber starken Wärmeschüben unterbrochen. Hierbei traten zum Teil Erwärmungsraten auf, die deutlich über denjenigen der letzten 100 Jahrzehnte liegen.

Die Temperatur schwankte während der untersuchten 2500 Jahre um etwa ein Grad und verlief weitgehend synchron zur Entwicklung der Sonnenaktivität. Die Forscher führten an ihrem Datensatz Frequenzanalysen durch und fanden eine ganze Reihe von primären solaren Zyklen, die in den Bereich der Eddy, Suess/de Vries und Gleissberg-Perioden-Bereich fallen. Im Kontext der Klimageschichte der Vergangenheit zeigt sich, dass die Erwärmung der letzten 150 Jahre noch vollständig im Rahmen der natürlichen Klimavariabilität liegt und vom Zeitpunkt und Erwärmungsbetrag dem zu erwartenden natürlichen Muster entspricht. Eine starke Erwärmungswirkung des CO2 wie es vom IPCC postuliert wird, kann aus den Tibet-Daten nicht bestätigt werden.

Abbildung: Temperaturentwicklung des zentral-östlichen Tibet-Plateaus nach Liu et al (2011). Text in der Kurve wurde ergänzt. Die dünnen Linien oben und unten stellen den Fehlerbereich dar.

 

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Starke Sonne drängt den Staub am Aralsee zurück: Feuchtere Zeiten während Wärmeperioden

Ein internationales Forscherteam um Xiangtong Huang hat sich nun die Klimageschichte des Aralsees näher angeschaut. Zur Gruppe gehören auch Wissenschaftler des Geoforschungszentrums GFZ in Potsdam sowie von der Universität Leipzig. Aus dem Seeboden des Aralsees gewannen die Forscher einen 11m langen Sedimentkern, der die vergangenen 2000 Jahre abdeckt. Mithilfe von Korngrößenuntersuchungen konnten sie Veränderungen der Staubmengen rekonstruieren, was wiederum Rückschlüsse auf Wind- und Trockenheitsphasen zulässt.

Die Studie ergab, dass sich trockene, staubige Phasen mit feuchteren, weniger staubigen Phasen im Laufe der letzten zwei Jahrtausende stets abwechselten (siehe Abbildung unten). Dabei war die Staub-Entwicklung eng an die Temperaturentwicklung gekoppelt, welche wiederum weitgehend synchron zur Sonnenaktivität verlief. Staubige, trockene Phasen ereigneten sich am Aralsee besonders während der solararmen Kältephasen. Insbesondere während der Kleinen Eiszeit entstanden mächtige Staubablagerungen, aber auch in etwas geringerem Maße während der Kälteperiode der Völkerwanderungszeit. Die solaraktiveren Wärmeperioden hingegen waren am Aralsee feuchter und weniger staubig ausgebildet. Vor allem während der Römischen Wärmeperiode und der Modernen Wärmeperiode ab den 1940er Jahren gab es nur wenige Staubablagerungen. Auch während der Mittelalterlichen Wärmeperiode nahm die Staubigkeit ab, wenn auch nicht so stark wie in den beiden anderen Wärmeperioden. 

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Japanisches Korallensterben im Millenniumstakt: Die Sonne hat Schuld !

Ein Forscherteam um Nozomu Hamanaka von der Okayama University hat die Gelegenheit am Schopfe gepackt, ein 6000 Jahre altes Korallenriff auf der japanischen Insel Kodakara detailliert zu untersuchen, als es jetzt bei Straßenbauarbeiten freigelegt wurde. Das Riff wurde durch tektonische Hebungen vor zweieinhalbtausend Jahren aus dem Wasser gehoben und erschließt ein wertvolles Klimaarchiv der letzten Jahrtausende. Hamanaka und seine Kollegen entdeckten in dem Riff drei charakteristische Wachstumsunterbrechungen als die Korallen offensichtlich abstarben. Mithilfe der Radiokarbonmethode datierten sie die ökologischen Katastrophen und fanden, dass sie sich etwa alle 1000-2000 Jahre wiederholten.

Die Insel Kodakara liegt im Bereich des warmen Kuroshio-Stroms, dem nordwestpazifischen Pendant des Golfstroms. Die Forscher fanden nun durch Vergleiche mit anderen Studien, dass die verschiedenen Korallensterbe-Ereignisse jeweils in Zeiten auftraten, als sich der Strom abschwächte und das Meer offenbar durch die kalten asiatischen Wintermonsune soweit herunterkühlte, dass den Korallen die Lebensgrundlage entzogen wurde.

Interessant ist nun, dass diese Abkühlungsphasen weitgehend synchron zu Minima in der Sonnenaktivität verliefen, den solaren Flauten des kombinierten Hallstatt- und Eddyzyklus (siehe Kapitel 3 in „Die kalte Sonne“). Der Amerikaner Gerard Bond hatte bereits 2001 gefunden, dass diese Sonnen-Minima auch zu Kälteeinbrüchen im Atlantik geführt haben. Die Forscher nehmen daher an, dass das wiederholte Korallensterben in ihrem nordwestpazifischen Studiengebiet eine klimatische Folge der Sonnenaktivitätsschwankungen war und in einem globaler Perspektive zu sehen ist. Die Fortsetzung des Korallenwachstums geschah dementsprechend während des Wiederanstiegs der solaren Strahlung. Da das untersuchte Riff nur einen Teilausschnitt der nacheiszeitlichen Klimageschichte darstellt, vermuten die Wissenschaftler, dass ähnliche solar-bedingte Kältephasen auch vor 8200 Jahren und während der Kleinen Eiszeit vor 400 Jahren die Korallen im Untersuchungsgebiet malträtiert haben. 

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Gezeiteneffekte der großen Gasplaneten auf das Sonnenkraftwerk: Ein neues Modell zur schwankenden Sonnenaktivität

Im Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics veröffentlichte jetzt Nicola Scafetta von der amerikanischen Duke University eine Studie zu Gezeiteneffekten der großen Gasplaneten Jupiter und Saturn auf die Sonnenaktivität. Laut Scafettas Modell verändern Gezeiteneffekte den 11-Jahreszyklus der Sonne in regelmäßiger Weise, woraus sich Schwankungen in der Sonnenaktivität im Bereich der Gleissberg- und Suess/de Vries Zyklen ergeben sollen. Besonders interessant ist, dass Scafetta auch die Existenz eines Zyklus mit einer Dauer von 983-Jahre postuliert, welcher dem Eddy-Zyklus entspricht und der in vielen klimatischen Archiven der Erde in Form von „Millenniumzyklen“ gefunden wurde.

Mithilfe seines Modells kann Scafetta die gemessenen Sonnenaktivitätsschwankungen für die vergangenen 1000 Jahre bis hin zu kleinen Details nachvollziehen. Unter anderem gelang es ihm, das Maunder- und Dalton-Minimum um 1600 und 1700 nachbilden. Außerdem unterstützt das neue Modell auch das gerade in der Entstehung befindliche solare Minimum, das 2020-2045 seinen Höhepunkt erreichen soll und deren Prognose mittlerweile von den meisten Solarphysikern geteilt wird. Auf Basis des Sonnenaktivitätsmodells sowie einem Vergleich der daran gekoppelten historischen Temperaturentwicklung, entwickelte Scafetta zudem eine Temperaturprognose bis 2050. Nach einer möglichen Abkühlung bis 2035, steigt gemäß seinem Modell die Temperatur danach wieder an (siehe Abbildung unten). Die Vorhersage hat in den Grundzügen große Ähnlichkeiten mit der Temperaturprognose in Kapitel 7 unseres Buches „Die kalte Sonne.“  Scafetta kommt in seiner Studie auf eine CO2-Klimasensitivität von 0,5-1,5°C pro CO2-Verdopplung, die deutlich unterhalb des vom IPCC angenommenen Wertes liegt und ebenfalls gut mit den Abschätzungen von 1,0-1,5°C pro CO2-Verdopplung in unserem Buch übereinstimmt.

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Extreme Ansichten auf dem Extremwetterkongress: Anti-Sonnen-Beweisführung à la Latif

Vom 20.-23. März 2012 fand in Hamburg der Extremwetterkongress statt. Als Zugpferd wurde der bekannte Kieler Klimaforscher Mojib Latif verpflichtet. Sein Vortrag wurde in den Medien groß angekündigt, auch weil sich seine unverwechselbar launige Art sehr vom trockenen Stil so manch anderer Fachkollegen absetzt. Sein 26-minütiger Auftritt auf dem Kongress war als Video auf der NDR-Webseite verfügbar, ist jetzt aber leider wohl nicht mehr verfügbar. In seinen Ausführungen machte sich Latif vor allem Gedanken über die möglichen Hauptklimafaktoren, die er dann für Zukunftsprojektionen des Klimas bis 2100 verwendete. Um es gleich vorweg zu sagen, der Vortrag ist ein bunter Eintopf, wobei Latifs Zutaten aus Standard-Basiswissen, interessanten Ideen und etlichen haarsträubenden Fehlinterpretationen bestehen. Das Ganze rührt er kräftig durch und serviert es dem nichtsahnenden Publikum aus einem Guss mit ernstem Gesicht.

Da ihm unser kürzliches Buch „Die kalte Sonne“ so gar nicht gepasst hat (siehe z.B. Hamburger Abendblatt, Financial Times Deutschland, Die Presse, CO2-Fingerabdruck), widmet Latif die ersten Minuten seiner Darbietung dem Versuch, die Klimawirkung der Sonne zu widerlegen, damit Ruhe im Karton einzieht. Das macht er jedoch derart lustlos und wenig überzeugend, dass man schon fast glauben könnte, er traue seiner schwachen Argumentation selber nicht mehr. Latif zeigt dazu auf der Leinwand die Temperaturkurve der letzten 150 Jahre und weist auf den deutlich erkennbaren Erwärmungstrend hin. Und da auch CO2 während des gleichen Zeitraums anstieg, ist die Sache doch eigentlich klar, meint er. Lieschen Müller und Matthias Mustermann im Publikum waren sofort überzeugt. Leider vergisst Latif zu erwähnen, dass sich im gleichen Zeitraum aber auch die Sonnenaktivität stark erhöhte: Das Sonnenmagnetfeld hat sich in den letzten 100 Jahr glatt verdoppelt. Latif ließ dieses kleine Detail aus – passte wohl nicht ganz in seine Story. Stattdessen stellt er eine wilde Behauptung auf: „Wenn ich die gleiche Graphik zeichnen würde – und das habe ich jetzt nicht getan – und das CO2 durch die Sonne austausche, dann würden Sie gerade in dem Bereich wo die Temperaturen besonders stark ansteigen, einen Abfall der Sonnenstrahlung sehen.“

Um es mit seinen eigenen Worten zu kommentieren: Willkommen in Absurdistan! Hätte er die Kurve doch gezeichnet und – noch besser – dann seinem Publikum auch noch gezeigt, dann hätte er seinen Fehler vermutlich schnell selber erkannt. Hier liegt vielleicht sogar das Grundproblem, dass sich Latif die Sonnenaktivitätskurve einfach schon lange nicht mehr zusammen mit der Temperatur angeschaut hat. Wir wollen gerne aushelfen und stellen diese Graphik hier zur Verfügung (siehe Abbildung unten). Man erkennt darauf deutlich, dass die Sonnenaktivität einen ähnlichen Langzeittrend aufweist, wie die Temperatur und CO2. Schade, das hätten wir gerne von Latif selbst gehört. Dies führt unweigerlich zur Frage: Welcher Faktor ist nun wirklich der wahre Hauptantrieb? Das CO2 oder die Sonne, oder beide zu ähnlichen Teilen? Latifs angeblicher „Beweis“ ist also gar keiner. In jeder anderen Wissenschaft hätte er nun böse Zwischenrufe aus dem Publikum geerntet, nicht so jedoch in den Klimawissenschaften. Hier hängt man fast religiös an den Lippen des Vortragenden. Kritisches Mitdenken unerwünscht. Dabei geht es um nicht weniger als den kostspieligen Komplettumbau unserer modernen Welt – und niemand macht sich die Mühe, die klimatologische Grundlage ernsthaft zu hinterfragen. Ein echtes Phänomen. Wie lange noch bis diese Blase platzt? 

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Sonnenaktivität steuerte den südamerikanischen Monsunregen während der letzten 1500 Jahre

Ein internationales Forscherteam um Mathias Vuille von der US-amerikanischen University at Albany analysierte Tropfsteine, Eiskerne und Seenablagerungen an verschiedenen Orten Südamerikas. Anhand von stabilen Sauerstoff-Isotopen rekonstruierten sie die Umweltveränderungen dieser tropischen und subtropischen Region für die vergangenen 2000 Jahre. In ihrem jetzt in der Fachzeitschrift Climate of the Past Discussions erschienenen Artikel präsentieren die Autoren ihre ermittelten Isotopen-Kurven, die in faszinierender Weise den klimatischen 1000-Jahres-Zyklus widerspiegeln (siehe Abbildung unten). Deutlich erkennbar sind die Mittelalterliche Wärmeperiode (1000 n. Chr.), die Kleine Eiszeit (1500 n. Chr.) sowie die Moderne Wärmeperiode (heute). Ebenfalls noch gut auszumachen ist das Völkerwanderungs-Pessimum (500 n. Chr.), während die Römische Wärmeperiode (um das Jahr 0) nur leicht angedeutet ist. Der charakteristische Millenniumszyklus ist in allen untersuchten Datensätzen enthalten, die über die gesamte Region verteilt sind und von hochalpinen Gebieten bis in die Tiefebenen reichen. 

Leider haben die Autoren der Graphik keine Kurve der Sonnenaktivität hinzugefügt. Denn hier hätte man sehr schön die Synchronität der südamerikanischen Umweltveränderungen mit den solaren Aktivitätsschwankungen sehen können. Interessierte Leser seien daher auf Seite 61 in „Die kalte Sonne“ verwiesen, wo die Kurve abgebildet ist. Seltsamerweise taucht im gesamten Artikel von Vuille und Kollegen nicht einmal das Wort „solar“ auf. 

 

Abbildung: Entwicklung der Sauerstoff-Isotopen in Seenablagerungen (oben), Höhlen-Tropfsteinen (Mitte) und Eiskernen (unten). Die graue Kurve stellt die Temperatur der nördlichen Hemisphäre nach Moberg et al. (2005) dar und ist zu Vergleichszwecken abgebildet. MCA = Mittelalterliche Wärmeperiode, LIA = Kleine Eiszeit, CWP = Moderne Wärmeperiode. Quelle: Vuille et al. (2012). 

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Was bringt die kommende Solarflaute? Das Hadley Centre lässt sich ein Hintertürchen offen

Unter den Solarphysikern herrscht weitgehend Konsens, dass die kommenden Jahrzehnte durch eine Solarflaute geprägt sein werden. Der Beginn hat sich in den letzten Jahren bereits eindrucksvoll gezeigt (siehe S. 299-302 in „Die kalte Sonne“). Die neuesten Arbeiten hierzu kommen von Feynman & Ruzmaikin (2011), Li et al. (2011a), Owens et al. (2011b) und Barnard et al. (2011). Jeffrey Love vom US Geological Survey studierte mit Kollegen das Sonnenmagnetfeld im letzten besonders inaktiven Minimum 2009 zwischen dem 23. und 24. Sonnenfleckenzyklus. Es unterscheidet sich deutlich von den Sonnenfleckenminima der vorangegangenen 12 Zyklen seit 1868 und erschien den Forschern ungewöhnlich, ja sogar seltsam, sagten sie jetzt in ihrer kürzlich dazu veröffentlichten Arbeit. Love und Kollegen vermuten daher größere Veränderungen im Sonnendynamo. Auch der Spiegel hatte bereits über die heraufziehende Solarflaute geschrieben (hier und hier). Nur Sami Solanki und seine Kollegin Natalie Krivova vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung schwimmen noch gegen den Strom und behaupten als Einzelmeinung einfach einmal, dass man es nicht so genau wissen kann. Wie praktisch. Denn damit liegt man immer richtig. Das „Nichts-Genaues-weiss-man-nicht“-Paper kam dem Weltklimarat natürlich gerade recht. Momentan entsteht der 5. Klimabericht des IPCC, da ist man für jede Unterstützung beim Kampf gegen die Klimawirkung der Sonne dankbar.

Die große Frage ist nun, ob die deutliche Abschwächung der Sonnenaktivität auch eine spürbare Abkühlung bringen wird. Wenn man sich die letzten 10.000 Jahre anschaut, so muss man diese Frage empirisch mit einem ganz klaren ja beantworten. Immer wenn die Sonne schwach wurde, knickten auch die Temperaturen um ein halbes bis ganzes Grad ein, je nach Ausmaß der Sonnenflaute. Man sollte daher eher andersherum fragen: Warum sollte dieser geologisch gut dokumentierte Kühleffekt plötzlich nicht mehr wirksam sein?

Naja, in der Natur ist er sicherlich noch vorhanden, nur in den aktuellen Klimamodellen fehlt er jetzt halt. Das hat kürzlich noch einmal Gareth Jones vom IPCC-nahen englischen Hadley Centre zusammen mit zwei Kollegen schön gezeigt. Sie veröffentlichten kürzlich im Journal of Geophysical Research eine Abschätzung für den Abkühlungseffekt der kommenden Solarflaute auf Basis der gängigen IPCC-Modelle. Da die Sonne in diesen Modellen kaum eine klimatische Wirkung hat und stattdessen für das CO2 eine stark überhöhte Klimasensitivität angenommen wird, hätten sich die Forscher ihre aufwendigen Modellierungen im Prinzip sparen können. Bei einem auf diese Weise gestrickten Modell kann nämlich nur eines herauskommen, nämlich dass die bevorstehende Abschwächung der Sonne klimatisch angeblich fast keine Auswirkung hätte. Genüsslich schreiben die Forscher von einem Abkühlungseffekt bis 2100 von maximal einem Zehntel Grad.

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Henrik Svensmark schließt eine weitere Lücke in seinem Solarverstärker

Es ist bekannt, dass Schwankungen in der Gesamtstrahlung der Sonne zu schwach sind, als dass sie signifikante Temperaturschwankungen auslösen könnten. Allerdings zeigt der Blick zurück auf die letzten 10.000 Jahre, dass es starke Temperaturschwankungen mit mehr als 1 Grad Celsius gegeben hat, die interessanterweise parallel zur Sonnenaktivität verliefen (siehe Kapitel 3 in „Die kalte Sonne“). Man muss also davon ausgehen, dass diese historischen Temperaturschwankungen von der Sonne verursacht worden sind. Aufgrund der eindeutigen empirischen Datenlage ist demnach ein Solarverstärker zu fordern, den die heute vom Weltklimarat verwendeten Klimamodelle jedoch nicht enthalten. 

Die Autoren der neuen Studie zum Svensmark-Solarverstärker: (von links) Henrik Svensmark, Martin Enghoff und Jens Olaf Pepke Pedersen. Quelle: Calder’s Update.

 

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