Sonne

Die Sonne hat das Klima der Vergangenheit maßgeblich mitgestaltet. Heutige Klimamodelle können dies jedoch nicht nachvollziehen, so dass die Skepsis an ihrer Qualität zunehmend in Frage gestellt wird. Es muss einen Verstärker geben, den die Physiker noch nicht auf der Rechnung haben. Eine Möglichkeit wäre die Beeinflussung der Wolken über die kosmische Strahlung, die wiederum vom Sonnenmagnetfeld, also der Sonnenaktivität kontrolliert werden. Dies ist der sogenannte Svensmark-Effekt. Die Idee ist nicht ganz neu, wurde sie doch bereits 1959 von Edward Ney im Fachmagazin Nature vorgeschlagen:

Cosmic Radiation and the Weather
EDWARD P. NEY

University of Minnesota, Minneapolis 14, Minnesota.

THE purpose of this communication is to point out the existence of a large tropospheric and stratospheric effect produced by the solar-cycle modulation of cosmic rays. Since there is some evidence for solar-cycle correlations in the weather, the phenomena described here should be considered in attempts to understand climatological effects of solar-cycle period.

Umfangreiche weitere Forschungsarbeiten wären nun notwendig, um den Effekt weiter zu erforschen und zu validieren bzw. zu überprüfen. Da die Hypothese jedoch als Konkurrenz für das CO2-zentrische Klimaalarmmodell des IPCC angesehen wird, bekommen die Svensmark-Kollegen nur wenige Fördermittel, so dass es nur schleppend vorangeht. Mehr Institute müssten sich beteiligen, die ernsthaft an einer Klärung interessiert sein sollten. In der Realität haben sich jedoch vor allem Gruppen des Themas angenommen, die den Effekt nachhaltig eliminieren wollen und jede Gelegenheit dazu nutzen, eine vermeintlich ausgebliebene Korrelation in einer Studie als Todesstoß für den Svensmark-Effekt zu deuten (z.B. Laken et al. 2012). Der Potsdamer Klimaforscher Stefan Rahmstorf hat regelrecht Angst vor Svensmark und betitelt das Modell als „exotischen und unbelegten Mechanismus“.

Aber es gibt auch positive Entwicklungen. So hielt vor wenigen Jahren Hiroko Miyahara von der The University of Tokyo einen bemerkenswerten Vortrag zum Thema:

weiter lesen

Die Sonne spielt klimatisch keine große Rolle, hieß es lange aus dem IPCC-Camp. Mittlerweile regt sich der Widerstand, wie eine Pressemitteilung der Universität Cardiff vom 7. März 2014 zeigt:

——————————

Sun’s energy influences 1,000 years of natural climate variability in North Atlantic

Changes in the sun’s energy output may have led to marked natural climate change in Europe over the last 1000 years, according to researchers at Cardiff University. The study found that changes in the Sun’s activity can have a considerable impact on the ocean-atmospheric dynamics in the North Atlantic, with potential effects on regional climate.

Scientists studied seafloor sediments to determine how the temperature of the North Atlantic and its localised atmospheric circulation had altered. Warm surface waters flowing across the North Atlantic, an extension of the Gulf Stream, and warm westerly winds are responsible for the relatively mild climate of Europe, especially in winter. Slight changes in the transport of heat associated with these systems can lead to regional climate variability, and the study findings matched historic accounts of climate change, including the notoriously severe winters of the 16^th and 18^th centuries which pre-date global industrialisation.

The study found that changes in the Sun’s activity can have a considerable impact on the ocean-atmospheric dynamics in the North Atlantic, with potential effects on regional climate.

weiter lesen

Von Frank Bosse und Fritz Vahrenholt

Die Sonne im Februar war nahezu „normal“ stark und schon hatten wir das bisherige Maximum des Zyklus! Die SSN (Sonnenfleckenzahl, SunSpotNumber) betrug 102,8 und war damit nur unwesentlich  geringer als im Mittel aller Zyklen 1-23 bisher.

Bild 1: Die SSN des aktuellen Zyklus 24 um Vergleich zu einem durchschnittlichen Zyklus ( blau) und dem Zyklus 5

Die Aktivität übertraf damit um rund 6 Punkte die des Novembers 2011, wir haben ein neues monatliches Maximum im SC  (Solar Cycle) 24. Das geomagnetische Feld wurde jedoch davon  kaum angestachelt, der Ap-Wert  (in erster Näherung gibt er Auskunft über die Stärke des Sonnenwindes) stieg auch im Februar kaum an: 10,7 ist eher niedrig  für so viele Flecken. Im Vergleich der Zyklen untereinander bis zum aktuellen Zyklusmonat tat sich nicht viel im Vergleich zum Vormonat:

Bild 2: Die aufsummierte monatliche Abweichung aller Zyklen bis zum Monat 63 vom Mittelwert

Nach wie vor ist der Zyklus 24 der schwächste seit 1828 wenn man die monatlichen Anomalien aufaddiert, wie im Diagramm oben gezeigt. Das sich länger hinziehende Maximum im SC24 deutete sich bereits im Vormonat an, die Umpolung der polaren Felder geht äußerst schleppend voran in diesem Zyklus (vgl. den Beitrag „Die Sonne im Januar 2014 und Neues vom polaren Sonnenfeld„).

Die Gretchenfrage bei allen Betrachtungen zur Sonnenaktivität ist stets: Was hat das für Folgerungen auf der Erde? Hier ist ein brandaktueller Aufsatz in „Nature Geoscience“ sehr aufschlussreich. Die Autoren um Paola Moffa–Sánchez von der Universität Cardiff untersuchten Sedimentkerne südlich der Südspitze von Grönland im so genannten „Subpolaren Wirbel“(Subpolare Gyre, SPG)  und konnten einen Zusammenhang zwischen der Sonnenaktivität und  der Ausprägung der „Atlantic meridional overtuning circulation“ (AMOC) herleiten. (vgl. dazu auch unseren Beitrag „Neues vom Nordatlantik: Das natürliche “Day after Tomorrow“- Szenario?„).

weiter lesen

In der Februar 2014-Ausgabe des Fachmagazins Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology erscheint jetzt eine Arbeit eines indisch-taiwanesischen Forscherteams um Mahjoor Ahmad Lone vom National Geophysical Research Institute in Hyderabad. Anhand von Höhlentropfsteinen erstellte die Gruppe eine hochauflösende Rekonstruktion des Monsunklimas Indiens für einen tausendjährigen Abschnitt gegen Ende der letzten Eiszeit. Basis der Rekonstruktion sind Änderungen in der Sauerstoffisotopenzusammensetzung. Die Forscher fanden starke Schwankungen im Jahrzehnt-Maßstab. Eine Spektralanalyse zeigte, dass die klimatischen Veränderungen zu einem signifikanten Teil an solare Aktivitätsschwankungen gekoppelt waren. Im Folgenden die Kurzfassung der Arbeit:

A high resolution record of the Indian summer monsoon (ISM) is generated using a δ¹⁸O time series from a stalagmite collected from the Valmiki cave in southern India. This record covers a time span of ~ 1000 years from 15,700 to 14,700 yr BP (before 1950 AD) with an average sampling resolution of ~ 5 years. High amplitude δ¹⁸O variation in this record reflects abrupt changes in ISM activity during the last deglaciation and suggest an age for the onset of Termination 1a (T1a) at ~ 14,800 yr BP in the Indian sub-continent. This record shows evidence for strong changes in tropical climate during the last deglaciation. Coincident variability in VSPM4 δ¹⁸O with speleothems from southern China during Termination 1a suggests that these caves reflect fluctuations in ISM activity. The variance in δ¹⁸O amplitude reveals significant multidecadal variability in ISM activity. Our record reveals intervals of strong monsoon activity during the later phase of Heinrich event 1 (H1) and shows synchronous multidecadal variability between ISM and East Asian monsoon (EAM). Spectral analysis of δ¹⁸O time series in VSPM4 reveals solar forcing and strong ocean–atmospheric circulation control on ISM dynamics during the studied time interval.

Im September 2013 war in der Fachzeitschrift Scientific Reports, einem Journal aus der Nature-Familie, der Artikel „Solar forcing of the Indian summer monsoon variability during the Ållerød period“ eines indischen Teams um Anil Gupta erschienen. Das pdf ist im Rahmen des Open Access Konzepts kostenlos herunterladbar. Die Forscher untersuchten anhand einer bestimmten Gruppe von Einzellern, sogenannten Formaminiferen, ebenfalls die Monsungeschichte der späten Eiszeit. Grundlage war ein Sedimentkern aus dem Arabischen Meer. Gupta und Kollegen führten eine Spektralanalyse der dokumentierten Schwankungen durch und entdeckten einen starken Zyklus mit einer Periode von 208 Jahren, der als solarer Suess-de Vries-Zyklus bekannt ist. Die Autoren nehmen einen bedeutenden solaren Einfluss auf das Klima an, der vermutlich Prozesse beinhaltet, die Stratosphäre und Troposphäre miteinander verbinden. Im Folgenden die Kurzfassung der Arbeit:

Rapid climatic shifts across the last glacial to Holocene transition are pervasive feature of the North Atlantic as well as low latitude proxy archives. Our decadal to centennial scale record of summer monsoon proxy Globigerina bulloides from rapidly accumulating sediments from Hole 723A, Arabian Sea shows two distinct intervals of weak summer monsoon wind coinciding with cold periods within Ållerød inerstadial of the North Atlantic named here as IACP-A1 and IACP-A2 and dated (within dating uncertainties) at 13.5 and 13.3 calibrated kilo years before the present (cal kyr BP), respectively. Spectral analysis of the Globigerina bulloides time series for the segment 13.6–13.1 kyr (Ållerød period) reveals a strong solar 208-year cycle also known as de Vries or Suess cycle, suggesting that the centennial scale variability in Indian summer monsoon winds during the Ållerød inerstadial was driven by changes in the solar irradiance through stratospheric-tropospheric interactions.

Bereits im Oktober 2012 war im Journal Climate Dynamics eine Arbeit eines chinesischen Teams um Hai Xu von der Chinese Academy of Sciences zur solaren Beeinflussung des Asiatischen Sommermonsuns erschienen. Die Studie basierte auf Baumringen und umfasste die letzten 200 Jahre. Auch hier wurden im Rahmen einer Frequenzanalyse typische Sonnenaktivitätszyklen gefunden, die in den Bereich der Hale- und Gleissberg-Zyklen fallen. Hier die Kurzfassung der Arbeit:

weiter lesen

Die Sonne kann als wichtige Klimaeinflussgröße nicht mehr ignoriert werden. Fast wöchentlich erscheint derzeit eine neue Arbeit, die den engen Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität und Erdklima dokumentiert. Im Folgenden wollen wir einige dieser Publikationen vorstellen:

Juli 2012: Hengyi Weng von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking publiziert im Fachmagazin Advances in Atmospheric Sciences eine zweiteilige Studie (Teil 1, Teil 2) zum Klimaeinfluss der Sonne. Unter anderem diskutiert Weng eine Beeinflussung der 60-Jahres-Ozeanzyklen und extremer Winter. Der Wissenschaftler vermutet einen nichtlinearen Zusammenhang in der Sonne-Klima-Kopplung.

September 2012: Silvia Duhau und Ernesto A. Martínez zeigen in einer Arbeit, dass mindestens 63% der Klimaerwärmung der letzten 400 Jahre durch den Anstieg der Sonnenaktivität zu erklären sind.

Oktober 2012: Kilian & Lamy (Uni Trier & AWI Bremerhaven) halten eine Beeinflussung der Südwestwinde in Patagonien durch solare Schwankungen für möglich.

November 2012: Peter Vaughan präsentiert im Tallbloke-Blog eine erstaunlich gute Korrelation zwischen der Sonnenaktivität und den Meeresoberflächentemperaturen für die letzten 140 Jahre.

Januar 2013: Eine Gruppe des Bremerhavener AWI sowie des Deutschen Wetterdienstes findet in einer Höhlenstudie eine nichtlineare solare Beeinflussung der Niederschläge während der vergangenen 6000 Jahre (Dietrich et al. 2013).

Oktober 2013: Im SCIRP Natural Science erscheint eine Arbeit von de Jager und Nieuwenhuijzen, die die Sonne als Haupteinflussgröße für die Klimaentwicklung der letzten 400 Jahre sehen. Kurzfassung:

We study the influence of solar activity on climate by investigating the relation between the long-term components of the total magnetic fluxes of both the equatorial and polar fields of the sun and the average terrestrial ground temperature. This is done for the period 1610 (beginning of systematic sunspot observations) till present with an extrapolation to 2015. It is found that from 1610 till about the first half of the 20th century the variation of the long-term average terrestrial ground temperatures is chiefly due to the variation of solar activity, with seemingly random, non-solar residuals. Around 2007, after the Grand Maximum of the 20^th century, solar activity, after having gone through a remarkable transition period (~2005 to ~2010), entered into another Grand Episode. That Episode started with the present solar cycle, in shape comparable to the equally weak Schwabe cycle #14. The transition period, in combination with the present low Schwabe cycle causes that the solar contribution to the total terrestrial temperature variation is small during the on-going decade. It results in a slowing down of the rise of temperature after ~2005.

November 2013: Graeme Swindles und Kollegen finden in einem Earth Science Reviews-Artikel in den Klimadaten Irlands der letzten 10.000 Jahre Anzeichen für eine solare Beeinflussung. Auch atlantische Ozeanzyklen scheinen eine Rolle zu spielen.

weiter lesen

Eine Vielzahl von geologischen Analysen lässt keinen Zweifel daran, dass Aktivitätsschwankungen der Sonne einen enormen Einfluss auf das irdische Klimageschehen ausüben. Wie die Kopplung genau funktioniert, darüber sind sich die Forscher allerdings noch uneinig. Im Mai 2012 hatten wir bereits an dieser Stelle über eine Studie berichtet, die eine Kopplung der Nordatlantischen Oszillation (NAO) und der solaren Aktivität dokumentierte (siehe „Sonne übt starken Einfluss auf die Nordatlantische Oszillation (NAO) aus: Neue Studie im Journal of Geophysical Research„). Nun hat ein weiteres Forscherteam eine solche Beeinflussung bestätigen können. Im September 2013 veröffentlichte ein Forscherteam um Limin Zhou von der East China Normal University im Fachmagazin Advances in Space Research eine Studie, in der die Wissenschaftler den Sonneneinfluss für diesen bedeutenden atlantischen Ozeanzyklus sowohl im Tages- als auch im Jahresmaßstab feststellen konnten. Zhou und Kollegen vermuten, dass die Kopplung über das elektrostatische Feld der Erde und Effekte in der Stratosphäre abläuft.

Im Folgenden die Kurzfassung der Arbeit im englischen Original (Fettsetzung ergänzt):

Indices of the North Atlantic Oscillation and the Arctic Oscillation show correlations on the day-to-day timescale with the solar wind speed (SWS). Minima in the indices were found on days of SWS minima during years of high stratospheric aerosol loading. The spatial distribution of surface pressure changes during 1963-2011 with day-to-day changes in SWS shows a pattern resembling the NAO. Such a pattern was noted for year-to-year variations by Boberg and Lundstedt (2002), who compared NAO variations with the geo-effective solar wind electric field (the monthly average SWS multiplied by the average southward component, i.e., negative Bz component, of the interplanetary magnetic field). The spatial distribution of the correlations of geopotential height changes in the troposphere and stratosphere with the SWS; the geoeffective electric field (SWS∗Bz); and the solar 10.7 cm flux suggests that solar wind inputs connected to the troposphere via the global electric circuit, together with solar ultraviolet irradiance acting on the stratosphere, affect regional atmospheric dynamics.

Mit Dank an The Hockey Schtick.

Eine weitere Studie zu diesem Themenkomplex erschien im Oktober 2013 in den Environmental Research Letters. Eine Gruppe des British Antarctic Survey um Mai Mai Lam fand in ihrer Arbeit eine systematische Beeinflussung des Luftdrucks in hohen und mittleren Breiten durch das interplanetare magnetische Feld, welches wiederum durch den Sonnenwind bzw. die Sonnenaktivität mitgesteuert wird. Wer das genauer wissen will, kann auf WUWT und The Hockey Schtick gute Zusammenfassungen finden. Hier die Kurzfassung des Artikels von Lam und Kollegen (Fettsetzung ergänzt):

weiter lesen

Von Frank Bosse und Fritz Vahrenholt

Die Sonne im November 2013 zeigte sich ein wenig belebt: Die Sonnenfleckenzahl (SSN – Sunspotnumber) betrug 77,6. Der Monat (der 60. des laufenden Zyklus) war damit immerhin mit „nur“ 32% Abweichung nach unten ein etwas aktiverer. Zur Erinnerung: Der Februar 2013 brachte es gar auf 66% negative Abweichung von einem Mittelwert aller beobachteten Zyklen 1-23! Grafisch sieht das wie folgt aus:

Seit Beginn des gegenwärtigen  Zyklus 24 im Dezember 2008 sehen wir eine stark unternormale Sonnenaktivität, gelegentliche „Spikes“ wie in den letzten beiden Monaten erscheinen nur als temporäre Ausreißer, die das „Normalniveau“ nicht annähernd erreichen. Daher vergleichen wir weiter mit dem Solar Cycle (SC) 5, dem ersten des „Dalton Minimums“ nach 1800. Akkumuliert man die SSN-Anomalien der einzelnen Zyklen bis zum aktuellen Monat ergibt sich dieses Bild:

Ins Auge fällt der jähe Absturz der Aktivität seit dem Zyklus 22, der im April 1996 endete. Bereits der SC 23 war leicht unternormal, der jetzige so „ruhig“ wie kein Zyklus seit 1833 (Nr. 7). Wie könnte es weiter gehen? Wir haben an dieser Stelle schon Vorhersagen auf physikalischer Basis zitiert, wonach das Verhalten der Korona (eine sehr warme Zone über der sichtbaren Oberfläche der Sonne) und die Magnetfeldstärke um die Sonnenflecken herum auf weiter abnehmende Aktivität in den nächsten Zyklen deuten könnten (Livingston/Penn). Hier nun ein Verweis auf eine Arbeit von Salvador (2013), die versucht, die Sonnenzyklen unter Zuhilfenahme von tidalen (Gezeiten-) Wirkungen der Planeten auf die Sonne zu rekonstruieren. Auch wenn die Autoren dieser Sonnenkolumne solchen Modellen im Allgemeinen sehr kritisch gegenüber stehen,  so verblüfft doch die erreichte Kongruenz zu den beobachteten Daten:

weiter lesen

In der dunklen Vergangenheit ernährten sich die Menschen als Jäger und Sammler. Abseits aller romantischen Verklärungen war dies ein recht mühsames Geschäft. Aus diesem Grund gaben vor einigen Tausend Jahren immer mehr Menschen das unstete Herumtreiben auf und ließen sich als sesshafte Bauern mit domestizierten Tieren und Pflanzen nieder. In dieser auch als  Jungsteinzeit oder Neolithikum bezeichneten Epoche war der landwirtschaftliche Erfolg eng an die jeweiligen klimatischen Bedingungen geknüpft. Entgegen früheren Vorstellungen änderte sich das Klima in zyklischer Weise, mit Verschiebungen in Regenmengen und Temperaturen.

Eine vierköpfige Forschergruppe von der Christian-Albrechts Universität Kiel sowie der schwedischen Lund Universität um Susann Stolze untersuchte nun anhand von Pollen und geochemischen Isotopenmessungen an Seensedimenten die klimatische Entwicklung in Irland sowie ihren Einfluss auf die damals lebenden Menschen. Das untersuchte neolithische Zeitintervall begann 4000 v. Chr. und endete 2900 v. Chr. Die Forscher fanden eine zyklische Abfolge von kalten, regenreichen Phasen, die sich mit wärmeren, trockeneren Zeiten abwechselten. Letztere verschafften den jungsteinzeitlichen Bauern die besten Bedingungen für ihren Ackerbau, da die Pflanzen unter warmen, nicht zu nassen Bedingungen offenbar am besten gediehen.

Das Forscherteam verglich die zeitliche Entwicklung mit anderen Regionen Nord- und Westeuropas sowie der Alpen und fand eine gute zeitliche Übereinstimmung der klimatischen Veränderungen. Bei der Suche nach einem gemeinsamen klimatischen Taktgeber stießen die Wissenschaftler auf Aktivitätsschwankungen der Sonne, deren bekannter Verlauf ein hohes Maß an Synchronität gegenüber der rekonstruierten Klimakurve zeigte. Susann Stolze und ihre Kollegen gehen daher davon aus, dass die dokumentierten Klimazyklen in Irland durch Änderungen der solaren Strahlung verursacht worden sind.

Die Arbeit erschien im Mai 2013 in den Quaternary Science Reviews. Trotz der bemerkenswerten Studienresultate hielt es die Universität Kiel leider nicht für notwendig, eine Pressemitteilung herauszugeben. Aus diesem Grund schwieg sich auch die Presse über die Arbeit aus. Susann Stolze hat mittlerweile die Universität Kiel verlassen und ist jetzt in Colorado am Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR) tätig.

Im Folgenden die Kurzfassung der neuen Arbeit im englischen Original (Fettsetzung ergänzt):

weiter lesen