Sonne

Das Sauerland ist reich an Höhlen. Über viele Jahrtausende haben sich ätzende Wässer in die dort weit verbreiteten Kalksteine aus der sogenannten Devonzeit gefressen. Eine dieser Höhlen ist die Bunkerhöhle (Abbildung 1). Sie wurde im Jahre 1926 bei einer Verbreiterung der Bundesstraße 7 entdeckt. Im Zweiten Weltkrieg wurde sie als Luftschutzbunker genutzt. 1992 fand die Speläogruppe Letmathe weitere Teile der Höhle, deren bekannte Gesamtganglänge heute 2000 m beträgt.

Aber nicht nur Höhlenforscher lieben die unterirdischen Hohlräume der Region. Auch Klimawissenschaftler steigen gerne in die Tiefe, um Tropfsteine zu analysieren, in denen die Klimageschichte von vielen tausenden von Jahren gespeichert ist. Lage für Lage scheidet sich der Kalk ab und dokumentiert anhand von Isotopenverschiebungen Schwankungen in der Temperatur und den Niederschlägen.

Abbildung 1: Lage der Bunkerhöhle im Sauerland (links) und Fotos der untersuchten Stalagmiten (Abbildung aus Fohlmeister et al. 2012). 

Ein deutsch-österreichisches Forscherteam um Jens Fohlmeister von der Heidelberger Akademie der Wissenschaften hat nun die Stalagmiten der Bunkerghöhle näher untersucht und hieraus die Klimageschichte der vergangenen 10.000 Jahre rekonstruiert. Die Gruppe veröffentlichte ihre Studie im Mai 2012 im Fachmagazin Climate of the Past Discussions. Beteiligt an den Untersuchungen war auch Augusto Mangini, der mittlerweile ein reiches Datenrepertoire der verschiedensten Höhlen der Erde angesammelt hat (siehe unsere Blogartikel Prof. Augusto Mangini – Ein Pionier des Klimarealismus und Tropfsteine mit Klimagedächtnis: Augusto Mangini meldet sich zurück). 

Die Forscher untersuchten an den Tropfsteinen Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope sowie das Verhältnis von Magnesium zu Kalzium. Alle drei Größen spiegeln Veränderungen in den Niederschlägen wieder. Die Sauerstoffisotope lieferten zusätzlich noch Informationen zur Temperaturgeschichte. Die Altersdatierung basierte auf der Thorium-Uran-Methode sowie Radiokarbonaltern. 

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass die Klimageschichte in charakteristischen Wellen verlief. Kältere/trockene Zeiten wechselten  im 1000-2000 Jahrestakt mit wärmeren/feuchteren Phasen. Das Team um Jens Fohlmeister verglich die Schwankungen mit anderen Klimakurven Mitteleuropas und fand ein hohes Maß an Übereinstimmung. Zudem verlief die Entwicklung im Sauerland auch weitgehend synchron zur Temperaturgeschichte im Nordatlantik (Abbildung 2). Die nordatlantische Vergleichsstudie hatte der Geowissenschaftler Gerard Bond vom Lamont-Doherty Earth Observatory von der Columbia University mit Kollegen im Jahre 2001 in Science veröffentlicht. In der wichtigen Pionier-Arbeit konnte Bond damals in beeindruckender Weise zeigen, dass die Klimazyklen parallel zur Sonnenaktivität verliefen (Abbildung 3). Offensichtlich entwickelte sich also auch das Klima im Sauerland im Takte der Sonne. Zwar gehen die Autoren in ihrer Arbeit (wohl bewusst) nicht auf die Sonnenaktivität ein, der Zusammenhang ist jedoch leicht zu erkennen.

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Viele paläoklimatologische Studien basieren traditionell auf der Analyse von Sauerstoffisotopen. Diese werden durch die Temperatur beeinflusst, jedoch auch durch Veränderungen der Niederschläge, so dass eine sichere Zuordnung nicht immer möglich ist. Jedoch gibt es auch reine Temperatur-Rekonstruktionsmethoden, zu denen vor kurzem eine weitere dazugekommen ist. Das sogenannte MBT/CBT-Paläothermometer basiert auf Lipid-Biomarkern. Hintergrund der Methode ist das Phänomen, dass sich der Aufbau von Zellmembranen bestimmter Mikroorganismen in Abhängigkeit von Temperatur und pH-Wert verändert.

Ein schweizerisch-niederländisches Forscherteam um Helge Niemann von der Universität Basel untersuchte nun die Temperaturgeschichte der vergangenen 11.000 Jahre eines schweizerischen Alpensees mit dieser Methode. Die Gruppe veröffentlichte ihre Ergebnisse im Mai 2012 im Fachmagazin Climate oft he Past. Das Untersuchungsmaterial bestand aus Sedimentkernen aus dem Zentrum des Lago di Cadagno im Kanton Tessin. Altersdatierungen erfolgten mithilfe der Radiokarbonmethode.

Die Forscher konnten nachweisen, dass der See eine bewegte Temperaturgeschichte hinter sich hat. Das Klima durchlief dabei charakteristische Millenniumszyklen, wobei die Temperaturen um bis zu 2°C schwankten. Deutlich ausgeprägt sind die Mittelalterliche Wärmeperiode vor 1000 Jahren sowie die Kleine Eiszeit in der Mitte des letzten Jahrtausends. Weitere Wärmeperioden traten vor 3000, 5000 und 7000 Jahren auf. Die Wissenschaftler verglichen die Entwicklung mit derjenigen in anderen Gebieten und entdeckten ein hohes Maß an Übereinstimmung. Unter anderem fanden die Forscher eine große Ähnlichkeit mit den Temperaturzyklen der Spannagel Höhle im österreichischen Tirol. Hier hatte ein Team um den Heidelberger Geowissenschaftler Augusto Mangini vor einigen Jahren Tropfsteine analysiert und festgestellt, dass die Spannagel-Klimaänderungen synchron zu den von Gerard Bond festgestellten Temperaturveränderungen im Nordatlantik und zudem parallel zur Sonnenaktivität verliefen. In diesem Rhythmus tanzten nun offensichtlich auch die Temperaturen am Lago di Cadagno. 

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Erinnern Sie sich noch an Ihre Schulzeit? Dort lernten wir einst die verschiedenen Moortypen. Zum einen gibt es da das Niedermoor, welches in Gebieten mit hohem Grundwasserspiegel entsteht. Die Nässe wird hier also von unten zugeführt. Das Gegenstück hierzu ist das Hochmoor, dessen Nässe von oben, also den Niederschlägen stammt. Dieser Moortyp eignet sich besonders gut, um Schwankungen der Regenmengen in der Vergangenheit zu rekonstruieren, ist also bei Klimawissenschaftlern besonders beliebt.

Ein britisch-kanadisches Forscherteam um Graeme Swindles von der University of Leeds hat sich nun zwei Hochmoore in Nordirland vorgeknöpft, um die Veränderungen der Niederschläge für die vergangenen 4500 Jahre nachzuvollziehen. Die Gruppe veröffentlichte ihre Ergebnisse im April 2012 in den Quaternary Science Reviews. Hierbei verfolgten die Wissenschaftler eine ganz bestimmte Fragestellung, die sie in der Einleitung ihrer Arbeit klar umreißen:

„Das Erkennen und Verstehen von Periodizitäten in holozänen Klimaarchiven [der letzten 10.000 Jahre] ist eine der wichtigsten Herausforderungen der Klimawissenschaften. Eine große Anzahl von Studien aus der nördlichen Hemisphäre hat deutliche Hinweise auf die Existenz von charakteristischen Periodendauern im Bereich von Jahrzehnten bis Jahrtausenden geliefert. Einigen Perioden hiervon konnten bereits zugrundeliegende Steuerungsfaktoren zugeordnet werden, zum Beispiel astronomische. Ein besseres Verständnis des zeitlichen Auftretens, des Charakters und der Ursachen der Periodizitäten ist fundamentale Voraussetzung um die globale Dynamik des Klimasystems ordnungsgemäß beschreiben zu können.“

Soll heißen: Wenn man also die natürlichen Zyklen im früheren, heutigen und zukünftigen Klimageschehen nicht ausreichend berücksichtigt – und genau dies ist dem IPCC anzukreiden – führt dies unweigerlich zu falschen Schlüssen. 

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Der ostasiatische Monsun entsteht durch die unterschiedliche Erwärmung des asiatischen Kontinents im Vergleich zu den umliegenden Ozeanen, also Indik und Pazifik. Hierdurch ändern sich Winde und Niederschläge. Nahezu zwei Drittel der Weltbevölkerung lebt heute in Gebieten, die vom ostasiatischen Monsun beeinflusst werden. Trendvorhersagen zur Entwicklung des Monsuns sind daher von großer Wichtigkeit. Voraussetzung für eine gute Prognose ist die Kenntnis der klimatischen Steuerungsfaktoren des Monsuns, welche am besten durch eine Analyse des historischen Monsun-Geschehens in der Region erschlossen werden können. 

Ein internationales Forscherteam um Fengling Yu von der University of Durham sowie der Nanyang Technological University in Singapur veröffentlichte im Juni 2012-Heft des Fachmagazins The Holocene eine Rekonstruktion des ostasiatischen Monsuns für die Zeit von 7000 bis 2000 Jahre vor heute. Hierzu erbohrten die Forscher einen Sedimentkern aus dem Mündungsgebiet des Pearl River in Südchina. Die Schichtenfolge untersuchten sie im Abstand von jeweils zwei Zentimetern mithilfe geochemischer Methoden, wobei das Hauptaugenmerk vor allem auf Kohlenstoffisotopen (delta13C), dem Kohlenstoff/Stickstoff-Verhältnis sowie dem organische Gehalt lag. Anhand dieser Parameter schlossen die Forscher auf Änderungen im Salzgehalt in der Flussmündung im Verlauf der letzten Jahrtausende waren, die eine Folge von Änderungen in der Niederschlagsintensität des Monsuns waren. Die Alterseinstufung der Schichten basiert auf sieben Proben, die mithilfe der Radiokarbonmethode datiert wurden. 

Die Forscher konnten in der Monsunentwicklung Südchinas zwei wichtige Dinge feststellen. Zum einen fanden sie einen übergeordneten, langanhaltenden Rückgang der Regenmengen in der Zeit von 6650 bis 2150 Jahre vor heute. Dieser Langzeittrend war zu erwarten, da sich die Bahnparameter der Erde in dieser Zeit verändert haben, was in die Rubrik der sogenannten Milankovic-Zyklen fällt (siehe S. 80-82 in „Die kalte Sonne“). 

Noch wichtiger war jedoch eine zweite Entdeckung. Dem langen Trend überlagert waren charakteristische Trocken-Feucht-Zyklen mit Schwankungen im Maßstab von Jahrhunderten und ein bis zwei Jahrtausenden. Ein Vergleich mit der Sonnenaktivitätskurve ergab ein hohes Maß an Übereinstimmung. Insbesondere waren auch die von Gerard Bond aus dem Nordatlantik beschriebenen Kältephasen durch markante Trockenperioden im untersuchten Kern in Südchina repräsentiert. Fengling Yu und Kollegen folgerten, dass der größte Teil der beobachteten klimatischen Schwankungen in ihrer Studie durch Veränderungen der Sonnenaktivität erklärt werden können. Zusätzlich wurden noch einige weitere Trockenperioden am Pearl River nachgewiesen, die möglicherweise mit regionalen Faktoren wie etwa El Nino verbunden gewesen sind. 

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Im Südosten Australiens gibt es ein 100 km langes und 5 km breites Tal, in dem eine Kette von Seen liegt, die sogenannten Wimmera Seen. In dieser Gegend herrscht ein Mittelmeer-ähnliches Klima mit heißen Sommern und kühlen Wintern. Pro Jahr fallen heute etwa 400 mm Niederschlag, denen allerdings 1600 mm Verdunstung gegenüber stehen. Die Wimmera Seen sind brackisch bis salzig und beziehen einen Teil ihres Wassers aus dem Grundwasser, das aus den nahen, regenreichern Arapiles Bergen gespeist wird.

Die Seen gibt es hier schon seit langer Zeit. Die Ablagerungen in ihnen bilden ein Klimaarchiv, das jetzt ein britisch-australisches Forscherteam um Justine Kemp von der Northumbria University genauer unter die Lupe genommen haben. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse im Januar 2012 im Fachmagazin Quaternary Research. Die Wissenschaftler bohrten in die See-Sedimente hinein und gewannen anderthalb Meter lange Kerne, die die Schichten der letzten 10.000 Jahre erschlossen.

Justine Kemp und ihre Kollegen beprobten die Sedimentkerne im 5-Zentimeter-Abstand und führten eine statistische Zählung der darin enthaltenen Kleinst-Fossilien durch. Besonders interessierten sie sich dabei für Muschelkrebse, aber auch Schnecken sowie andere ehemalige Bewohnern des Sees waren Teil ihrer Zählung. Aus den gefundenen Arten und ihren Häufigkeiten rekonstruierten die Forscher die Entwicklung des Salzgehaltes der Wimmera Seen für die vergangenen 10.000 Jahre. Kalibriert wurde dies an modernen Seen der Region. Das Alter der Schichten wurde mit der Radiokarbon-Methode ermittelt.

Die Wissenschaftler fanden charakteristische Klimaschwankungen, wobei der Salzgehalt der Seen mit Perioden von 1000 bis 2000 Jahren oszillierte. Phasen mit geringem Salzgehalt ereigneten sich vor 8800, 7200, 5900, 4800, 2400, 1300 und 400 Jahren (Abbildung 1A). Klimazyklen mit einem ähnlichen zeitlichen Verlauf wurden in zahlreichen anderen Teilen Australiens und Neuseelands beobachtet. Die salzarmen Phasen in den untersuchten Seen ereigneten sich zeitgleich zu Kälteperioden, die von der Mündung des Murray River anhand von Einzellern (Foraminiferen) rekonstruiert worden waren (Abbildung 1B). Dieselben Kälteperioden wurden 2001 auch von einer Forschergruppe um Gerard Bond aus dem Nordatlantik beschrieben. Bond und Kollegen konnten damals zeigen, dass diese Klimaschwankungen synchron zu Aktivitätsschwankungen der Sonnenaktivität verlaufen. Aufgrund der beeindruckenden Synchronität muss davon ausgegangen werden, dass letztlich auch das australische Klimageschehen durch solare Aktivitätsschwankungen gesteuert war. Diesen Schluss halten auch Justine Kemp und ihre Kollegen für möglich. 

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Ende April 2012 erschien im Journal of Geophysical Research eine neue Studie zur Niederschlagsgeschichte des letzten Jahrtausends auf dem Tibet Plateaus. Das Tibet Plateau liegt auf 3000 bis 5000 m Höhe und ist das höchste und flächenmäßig größte Hochplateau der Erde. Es ist dabei äußerst sensitiv gegenüber Klimaänderungen. Junyan Sun und Yu Liu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften untersuchten am nordöstlichen Plateau-Rand Baumringe zweier noch lebender tausendjähriger Bäume. Das Baumwachstum am Untersuchungsort ist vor allem von der Höhe der Niederschläge abhängig.

Die beiden Forscher konnten für die letzten 1000 Jahre eine Entwicklung mit deutlichen Schwankungen in den Niederschlägen rekonstruieren. Die jeweiligen Feucht- und Trockenphasen dauerten dabei jeweils etliche Jahrzehnte an. Ein Vergleich mit anderen Klimarekonstruktionen aus der Region zeigt große Ähnlichkeiten in der Feuchtigkeitsentwicklung, so dass es sich um ein regional repräsentatives Klimasignal handelt. So ereigneten sich ausgeprägte Dürreperioden in den Abschnitten 1092-1172, 1441-1517 und 1564–1730. Insbesondere die „Große Dürre“ von 1441-1517 ist in zahlreichen historischen Dokumenten und Katastrophen-Berichten enthalten. Die „Große Dürre“ fällt dabei in den Kernbereich einer Schwächephase der Sonne, in das sogenannte Spörer Minimum, welches von 1420 und 1570 andauerte.

Interessanterweise ereigneten sich auch fast alle anderen Dürrephasen zeitgleich zu solaren Minima-Phasen, darunter das Oort Minimum, Wolf Minimum, Maunder Minimum und Dalton Minimum (Abbildung 1). Immer wenn die Sonne für einige Jahrzehnte schwächelte, blieb auch der Regen auf dem Tibet Plateau aus. Eine Frequenzanalyse der Niederschlagskurve lieferte zudem Hinweise auf solare Zyklen. So wurden der Gleissberg-Zyklus (60-120 Jahre Periodendauer) und der Suess/de Vries-Zyklus (180-220 Jahre) im Datensatz gefunden. 

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Die Taklamakan-Wüste ist nach der Rub el-Khali Wüste in Saudi Arabien die zweitgrößte Sandwüste der Erde. Ein chinesisch-australisches Forscherteam um Keliang Zhao von der chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking untersuchte nun ein Bodenprofil einer Oase am Rand der Taklamakan-Wüste, anhand dessen sie auf Basis von Pollen die Klimageschichte der vergangenen 4000 Jahre rekonstruierten. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse Im März 2012 in der Fachzeitschrift Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.

Die Taklamakan-Wüste ist von hohen Gebirgszügen umgeben, darunter der Tienshan, der Pamir und das Kunlun Gebirge. Die Taklamakan-Oasen reagieren äußerst sensibel auf Klimaschwankungen, da sie ihr Wasser aus den umliegenden Bergregionen beziehen, sowohl durch Grundwasser- als auch Oberflächenwasser-Zufluss. Schwankungen in der Wasser-Zufuhr machen sich umgehend in der immer durstigen Oasenvegetation bemerkbar, deren Pollen die Forscher untersuchten.

Für ihre Untersuchung legten Zhao und Kollegen ein 8,50 m tiefes Profil der Sedimentablagerungen in einer Oase frei. Die Sedimente bestanden aus Schmelzwassersanden sowie Windablagerungen. Insgesamt analysierten die Forscher die Pollenzusammensetzung von 105 Proben, die sie im Abstand von 5-10 cm entlang des Bodenprofils nahmen. Anhand der Pollen rekonstruierten sie die Entwicklung der Feuchtigkeit und Vegetationsdichte der letzten 4000 Jahre in der Oase.

Die Forscher fanden drei Zeitabschnitte, in denen die Oase bei feuchteren klimatischen Bedingungen wuchs und gedieh: Diese Zeiten ereigneten sich 4000-2620 Jahre vor heute, 1750–1260 Jahre vor heute und 550-390 Jahre vor heute (Abbildung 1). Diese fallen interessanterweise genau mit Kaltphasen im Nordatlantik zusammen, wie sie von Bond et al. (2001) beschrieben wurden, den sogenannten Bond-Zyklen. Gerard Bond konnte damals zeigen, dass sich die nordatlantischen Kaltphasen zu Zeiten geringerer Sonnenaktivität ereigneten, also durch solar Aktivitätsschwankungen verursacht worden sind. Im chinesischen Untersuchungsgebiet äußerten sich die solaren Schwächephasen jeweils als Feuchtperiode. Die letzte Feuchtphase entspricht dabei der Kleinen Eiszeit. Während eines Großteils der Mittelalterlichen Wärmeperiode hingegen herrschten warme, trockene Bedingungen. 

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Seen bilden ein ausgezeichnetes Klimaarchiv. Lage für Lage stapeln sich die Sedimentschichten im Laufe der Zeit wie in einem Geschichtsbuch. Aus den Ablagerungen kann durch die Analyse charakteristischer Materialwechsel im Jahresrhythmus, Fossilinhalt und Schwankungen der chemischen Zusammensetzung das Klima der Vorzeit rekonstruiert werden. Geowissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ in Potsdam haben sich nun gemeinsam mit schwedischen und niederländischen Kollegen die Klimageschichte eines Eifel Maar vorgeknöpft, des Meerfelder Maar (Abbildung 1). Dabei konzentrierten sie sich auf die Zeit 3300 bis 2000 Jahre vor heute, die sogenannte Eisenzeit. Die Studie erschien Anfang Mai 2012 in Nature Geoscience.

Abbildung 1: Meerfelder Maar dessen Ablagerungen in der Studie analysiert wurde. Bildquelle: GFZ.

Bei ihrer Analyse stießen die Forscher auf eine abrupte Klimaverschlechterung die vor knapp 2800 Jahren begann und fast 200 Jahre andauerte. Die Temperaturen kühlten sich spürbar ab, es wurde feuchter und die Winde verstärkten sich. Eine ungemütliche Zeit. Danach entspannte sich die klimatische Situation wieder.

Was könnte die Ursache für diesen Kälteeinbruch gewesen sein? Um dies zu klären, analysierte das internationale Forscherteam im gleichen Sedimentkern neben den klimatischen Hinweisen auch Indikatoren für die Sonnenaktivität. Letztere rekonstruierten die Wissenschaftler über Beryllium-Isotope (¹⁰Be), die einen Näherungswert für die Stärke der kosmischen Strahlung liefert, welche wiederum vom Magnetfeld der Sonne beeinflusst wird. Die Sonne stellt dabei eine Art Schutzschild für die Erde dar. Je schwächer die Sonne, desto mehr Beryllium gelangt in das Sediment. Der Vergleich der auf diese Weise rekonstruierten Sonnenaktivität mit der Klimaentwicklung brachte ein deutliches Ergebnis: Die Forschergruppe um Celia Martin-Puertas konnte zeigen, dass die Abkühlungsphase zeitgleich zur solaren Schwächephase verlief. Als die Sonne schließlich wieder aufdrehte, begannen auch die Temperaturen wieder anzusteigen. Es muss daher davon ausgegangen werden, dass die Klimaschwankungen durch Änderungen der Sonnenaktivität verursacht wurden. Zum gleichen Resultat kamen in der Vergangenheit zahlreiche andere Studien, die wir in Kapitel 3 unseres Buches „Die kalte Sonne“ sowie in unseren Blogartikeln ausführlich zitiert und beschrieben haben. Die Fallstudien stammen aus den verschiedensten Regionen der Erde, so dass von einem nahezu global gültigen Effekt auszugehen ist.

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Eines der vielen großen Geheimnisse des irdischen Klimasystems ist die genaue physikalische Wirkungsweise von Sonnenaktivitätsschwankungen auf das Klima. Aktuelle Klimamodelle berücksichtigen lediglich den direkten Einfluss der solaren Gesamtstrahlung, was jedoch nur minimale Temperaturschwankungen erzeugen würde. Ein Blick in die Klimageschichte der letzten 10.000 Jahre zeigt jedoch, dass dieser Ansatz nicht stimmen kann. Die sonnensnychronen Klimaänderungen waren in der Realität um ein Vielfaches stärker als Computersimulationen zeigen, die mit IPCC-Annahmen zur Wirkung der Sonne gefüttert werden.

Das Problem ist seit längerem bekannt, auch wenn der Weltklimarat es beharrlich ignoriert, da er einfach keine Antwort darauf findet. Offensichtlich muss es Solarverstärker geben, die die Sonnenaktivitätsschwankungen auf das real dokumentierte Niveau hinaufkatapultieren. Bislang gab es zwei Verstärker-Kandidaten: Einen Mechanismus über UV in der Stratosphäre sowie einen über die kosmische Strahlung welche wiederum die Wolkenbedeckung beeinflusst (Svensmark-Effekt).

Vor kurzem kam jetzt noch ein dritter Solarverstärker-Kandidat dazu. Natalya Kilifarska vom Nationalen Institut für Geophysik in Sofia veröffentlichte im begutachteten Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics ein interessantes neues Modell, das frischen Wind in die wissenschaftliche Diskussion bringt und die bekannten Mechanismen in Kombination wirken sieht.

Wie auch bereits der Däne Henrik Svensmark sieht Kilifarska die kosmische Strahlung als einen wichtigen Bestandteil des Mechanismus. Es ist allgemein anerkannt, dass die Intensität der kosmischen Strahlung auf der Erde durch das Sonnenmagnetfeld gesteuert wird. Das Sonnenmagnetfeld schirmt das innere Sonnensystem und damit auch die Erde vor der kosmischen Strahlung ab. Je stärker die Sonne, desto weniger kosmische Strahlung erreicht den Erdboden. Anders als Svensmark setzt Kilifarska nun aber nicht auf eine Beeinflussung der Wolken durch die kosmische Strahlung. Die Wissenschaftlerin nimmt vielmehr an, dass die kosmische Strahlung eine Änderung des Ozongehalts im Grenzbereich von Troposphäre/Stratosphäre, also etwa 15 km Höhe, bewirkt. Die Schwankungen der Ozonkonzentration wiederum würden dann den Wasserdampfgehalt in der Höhe beeinflussen und hierdurch eine Änderung des natürlichen Treibhauseffekts verursachen.

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Der Weltklimarat hält die Sonne für klimatisch wenig bedeutsam und ordnet ihr in seinen Klimamodellen eine verschwindend geringe Klimawirksamkeit zu. Während anthropogene Faktoren fast die gesamte Erderwärmung seit 1850 erklären sollen, bilden solare Aktivitätsschwankungen nur unbedeutendes Beiwerk.

Weitgehend unberücksichtigt bleibt dabei die Tatsache, dass bereits der Amerikaner Gerard Bond vor mehr als 10 Jahren zeigen konnte, dass die letzten 10.000 Jahre durch eine regelrechte Temperaturachterbahn gekennzeichnet sind, mit einem Verlauf synchron zur Sonnenaktivität (Bond et al. 2001). In unserem Buch „Die kalte Sonne“ (S. 68-75) konnten wir zeigen, dass die enge Kopplung zwischen Klima und Sonne seitdem auch in vielen anderen Studien aus den verschiedensten Teilen der Erde dokumentiert werden konnte und auch die Erwärmung der letzten 150 Jahr gut in dieses allgemeine Muster zu passen scheint.

Eine neue Arbeit eines internationalen Forscherteams um Friedhelm Steinhilber vom Schweizerischen Bundesinstitut für aquatische Wissenschaften und Technologie (Eawag) hat nun weitere wichtige Hinweise für die Wirksamkeit der Sonne in der nacheiszeitlichen Klimaentwicklung gefunden. Die Gruppe, zu der auch der Glaziologe Hans Oerter vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven gehört, veröffentlichte seine Ergebnisse im April 2012 in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Anhand mehrerer antarktischer und grönländischer Eiskerne sowie globaler Baumringdaten rekonstruierten die Wissenschaftler die Sonnenaktivität für die vergangenen 9000 Jahre. Hierzu verwendeten sie sogenannte kosmogene Beryllium- und Kohlenstoff-Isotope, 10Be und 14C, deren Häufigkeit auf der Erde von der Stärke des Sonnenmagnetfeldes und damit der Sonnenaktivität gesteuert wird.

Die Gruppe führte auch eine Spektralanalyse der neuen Sonnenaktivitätskurve durch und fand wie erwartet die üblichen charakteristischen Solarzyklen, darunter auch der Suess-de Vries Zyklus mit einer Periode von 210 Jahren, den Eddy-Zyklus (1000 Jahre) sowie den Hallstatt-Zyklus (2300 Jahre). Die Minima der Millenniumszyklik, die auch als „Grand Solar Minima“ bezeichnet werde, fallen dabei meist in die Minima der Suess-de Vries Zyklen.

Überlagert ist die Zyklik durch ein langfristiges An- und Abschwellen des Signals, das durch Erdbahnveränderungen im Zusammenhang mit den Milankovic-Zyklen hervorgerufen wird. Milankovic ist unter anderem für die warmen Temperaturen des holozänen Klimaoptimums vor 6000 Jahren verantwortlich, die deutlich über den heutigen lagen. Dieses Erdbahnparameter-Signal zogen Steinhilber und Kollegen von ihren Daten ab, um die primäre Sonnenaktivität herauszufiltern.

Das Forscherteam verglich die neue Rekonstruktion der Sonnenaktivität mit einem Klimadatensatz, der vor einiger Zeit von Kollegen in einer chinesischen Höhle gewonnen wurde und ebenfalls die letzten 9000 Jahre abdeckt. Die Schwankungen der ¹⁸O-Sauerstoff-Isotopen-Konzentration bilden dabei Niederschlagsschwankungen und die Stärke des asiatischen Monsuns ab. Es ergab sich eine überraschend gute Übereinstimmung zwischen Sonnenaktivität und asiatischer Klimaentwicklung (Abbildung 1).

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Japanische Wissenschaftler des Nationalen Astronomischen Observatoriums und der Riken Forschungsverinigung sagen eine Phase reduzierter Sonnenaktivität voraus, die mit einem Temperaturabfall verbunden sein könnte. Die Forscher erklärten am 19. April 2012 dass die aktuelle Sonnenflecken-Aktivität  einer 70-Jahre-andauernden Phase im 17. Jahrhundert ähnele, als die Themse zufror und die Kirschblüte in Kyoto später als üblich auftrat. Während dieser Zeit, die auch als Maunder Minimum bekannt ist, waren die Temperaturen etwa 2,5°C tiefer als in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts.

Die Wissenschaftler fanden zudem ungewöhnliche magnetische Veränderungen auf der Sonne. Normalerweise wechselt das solare Magnetfeld alle 11 Jahre seine Polarität. So wurde im Jahr 2001 der magnetische Nordpol der Sonne zum magnetischen Südpol. Zuvor hatten Forscher angenommen, dass der nächste Polwechsel im Mai 2013 stattfinden sollte. Jedoch fand nun der Satellit Hinode dass der Nordpol der Sonne bereits jetzt, ein Jahr zu früh, den Wechsel eingeleitet hat, sagen die japanischen Wissenschaftler. Der Südpol hingegen blieb noch stabil.  Falls sich dieser Trend fortsetzt, könnte der Nordpol bereits im Mai 2012 seine Umpolung vollendet haben, was dann eine magnetische Vierpol-Struktur in der Sonne erzeugen würde, mit zwei neuen Polen in der Nähe des Sonnenäquators.

Originalbericht: Asahi Shimbun
Weitere Berichte: GWPF, WUWT, Ice Age Now, Daily Yomiuri

In einer anderen Studie stellte Jeffrey Love vom US-Amerikanischen  Geologischen Dienst USGS zusammen mit Kollegen fest, dass sich die geomagnetischen Zyklen des Erdmagnetfeldes ebenfalls in ungewöhnlicher Weise verändert haben. Normal wären Zyklen von 27 und 13,5 Jahren, wobei jedoch in der solaren Minimumsphase 2006-2010 Perioden mit einer Länge von 6,7 und 9 Jahren gemessen wurden. Auch diese Beobachtungen weisen auf eine bevorstehende solare Aktivitätspause hin. Die Arbeit erschien dieses Jahr in den Geophysical Research Letters. (Siehe auch Bericht auf WUWZ).

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Das Leben auf der Erde war immer schon den Launen des Kosmos ausgesetzt. So wechselten sich in den letzten 2 Millionen Jahren Eiszeiten und Warmzeiten munter miteinander ab, gesteuert von leichten Variationen der Erdbahn um die Sonne. Auch stehen große Meteoriteneinschläge im Verdacht, das massenhafte Aussterben zahlreicher Arten verursacht zu haben. Vor einigen Jahren fanden der Jerusalemer Physiker Nir Shaviv und der Bochumer Geowissenschaftler Jan Veizer, dass sich die bekannten klimatischen Schwankungen der vergangenen 500 Millionen Jahre gut mit der Bewegung der Erde durch die Milchstraße erklären ließen, wobei unterschiedliche Sternhäufigkeiten Änderungen in der kosmischen Strahlung hervorriefen. Die kosmische Strahlung besteht aus kleinen Teilchen aus Sternenexplosionen, sogenannten Supernovae, wobei diese Teilchen höchstwahrscheinlich Kondensationskeime für kühlende Wolken bilden.

Zu diesem Thema erschien jetzt in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society auch eine neue Studie des dänischen Physiker Henrik Svensmark, die kostenlos als pdf heruntergeladen werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit rekonstruierte Svensmark die Häufigkeit von Supernovae für die vergangenen 500 Millionen Jahre und verglich die Entwicklung mit der Meeresspiegelgeschichte sowie der Artenvielfalt.

Ausgangspunkt der Untersuchung war ein Katalog von offenen Sternenhaufen, der an der Universität Wien gepflegt wird und in dem etwa 1300 offene Sternenhaufen mit einer Entfernung von bis zu 45.000 Lichtjahren gelistet sind. Offene Sternhaufen sind Ansammlungen von etwa zwanzig bis zu einigen tausend Sternen, die sich aus derselben Gaswolke gebildet haben. Zu den bekanntesten offenen Sternenhaufen gehören die Plejaden, die 380 Lichtjahre von uns entfernt sind und sich vor 135 Millionen Jahren, also der Kreidezeit bildeten (Abbildung 1).

Abbildung 1: Der offene Sternenhaufen der Plejaden. Urheber: NASA / Lizenz: gemeinfrei.

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