Statement: "Die Sonnenaktivität verlief parallel zur Temperaturentwicklung" |
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VERGANGENE 1.200 JAHRE: Singer & Avery (2007) postulieren, daß die 1000-1500 jährigen Dansgaard-Oeschger (D-O) Klimazyklen durch schwankende Sonnenaktivität verursacht sind. Rahmstorf erklärte 2003, daß er aufgrund der im Pleistozän beobachteten Regelmäßigkeit von 1470 Jahren einen außerirdischen Ursprung für die D-O-Zyklen favorisiert. Braun et al. (2005) konnten für das Pleistozän anhand eines Modells zeigen, dass die 1470 Jahres-D-O-Periodizität mit einer Überlagerung zweier bekannter Aktivitätszyklen der Sonne erklärt werden kann. Nach 1470 Jahren ist der 210er-de Vries-Zyklus siebenmal und der 86,5er-Gleissberg-Zyklus siebzehnmal abgelaufen. Einen eigenständigen 1470-Jahres Solarzyklus gibt es jedoch nicht. Die Rekonstruktion der solaren Aktivität für Zeiten vor der Sonnenfleckenbeobachtung geschieht über kosmogene Nuklide (14C, 10Be, 36Cl), die durch die kosmische Strahlung erzeugt werden.
VERGANGENE 150 JAHRE: Die Anzahl der Sonnenflecken hat während der letzten 150 Jahre im Übergang von der Kleinen Eiszeit zur Modernen Wärmeperiode deutlich zugenommen (Abbildungen 1b & 4). Die Aktivität des solaren Magnetfeldes hat in den vergangenen 100 Jahren zugenommen (Abbildung 6a). Von 1901 bis 1995 erhöhte es sich um den Faktor 2,3 (Svensmark & Calder 2007, S. 80). In den letzten 100 Jahren stieg die Solarkonstante um 0,25% an (Latif 2007, S. 143) Laut Solanki et al. (2004) muss man über 8.000 Jahre in der Erdgeschichte zurückgehen, bis man einen Zeitraum findet, in dem die Sonne im Mittel ebenso aktiv war wie in den vergangenen 60 Jahren. Die solare Strahlungsintensität ("total solar irradiance") ist in den letzten 30 Jahren auf hohem Niveau weitgehend stabil geblieben (Abbildungen 2, 7, 8). Die Sonne zeigte dabei 2004 die stärkste Aktivität der vergangenen 1000 Jahre (BBC link). Die Sonne zeigte 2004 die stärkste Aktivität der vergangenen 1000 Jahre, was gut mit der aktuellen Klimaerwärmung korreliert (BBC link). Die 11-Jahres-Sonnenfleckenzyklen und die Temperaturentwicklung der Troposphäre und der Ozeane korrelieren während der vergangenen 50 Jahre gut miteinander, wenn Effekte wie El Nino, vulkanische Aerosole und die nordatlantische Oszillation herausgefiltert werden (Svensmark & Friis-Christensen 2007) (Abbildung 6b). Die Korrelation mit den Land-Oberflächentemperaturen hingen ist schlecht, was Svensmark & Friis-Christensen (2007) dazu veranlaßt hat, die Qualität dieser Daten zu hinterfragen (siehe auch Spezialseite, Contra-Spalte). Weiterhin ziehen die Autoren einen Trend von 0.14K pro Dekade ab. Hierbei kann es sich um den anthropogenen Treibhauseffekt handeln, jedoch ebenso möglich ist, dass es einfach ein Wasserdampf-Feedback ist, der den solar-bedingten Temperaturanstieg verstärkt (der gleiche Feedback-Effekt, der auch für CO2 angenommen wird und selbstverständlich unabhängig vom auslösenden Mechanismus sein sollte). Verschiedentlich wird eine schlechte Korrelation zwischen Sonnenaktivität und Temperaturverlauf für die letzten Jahrzehnte kritisiert. Hierbei gilt es jedoch zu berücksichtigen, daß die Sonnenaktivität (auf Basis von Total Solar Irradiance Direktmesungen, kosmischer Strahlung und Sonnenflecken) in dieser Zeit auf hohem Niveau stabil geblieben ist. Die thermische Trägheit der Ozeane führt allgemein dazu, daß die Veränderung von Klimafaktoren (dies gilt sowohl für die Sonnenaktivität als auch CO2) noch Jahre bis Jahrzehnte nachwirkt (z.B. Weber et al 2004). Wie bei einem Wasserkocher kann auch eine konstant hohe Flamme für längere Zeit steigende Temperaturen bewirken. Der Sonnenfleckenzyklus 24 begann mit starker Verspätung im Januar 2008, war dann längere Zeit inaktiv und erreichte merklich zunehmende Aktivität kurz vor Weihnachten 2009 (Abbildung 9). Verlängerte Zyklenlängen waren in der Vergangenheit oft mit geringen Sonnenfleckenzahlen bzw. verringerter Strahlung verbunden (z.B. Zyklus 5, der sich während des strahlungsarmen Dalton-Minimums gegen Ende der Kleinen Eiszeit um 1800 ausbildete) (Abbildung 10). Auch das solare Magnetfeld errreichte 2010 eine der geringste Intensitäten der letzten 150 Jahre (Abbildung 5d). Die aktuelle Abschwächung der Sonnenaktivität könnte den Abstieg von der Plateauphase der Sonnenaktivität der letzten Jahrzehnte bedeuten und möglicherweise in den kommenden Jahren und Jahrzehnten eine Klimaabkühlung bewirken. Ohne (mäßigen) CO2-Erwärmungs-Effekt hätte diese Abkühlung möglicherweise bereits eingesetzt und wird nun eventuell mit einigen Jahren Verspätung einsetzen.
VERGANGENE 15.000 JAHRE: Bond et al. (2001) konnten für die letzten 11.000 Jahre eine gute Korrelation zwischen "ice rafted debris" als Proxy für die Temperatur (schwarze Kurve) und der C14-Konzentration als Proxy für die Intensität der kosmischen Strahlung (rote Kurve) nachweisen (Abbildung 1a). Die kosmische Strahlung wird hierbei durch die Sonnenaktivität (invers) moduliert. Starke kosmische Strahlung fällt in Phasen von solaren Minima. Ausgebildete Zyklen entsprechen den 1500 Jahre-Dansgaard-Oeschger-Zyklen. Renssen et al. (2000) halten es für möglich, daß der abprupte Rückfall in glaziales Klima der Jüngeren Dryas (etwa 12.700 Jahre vor heute) durch eine drastische Reduktion der solaren Strahlung ausgelöst worden ist. Der Beginn der Jüngeren Dryas fällt mit einem starken Anstieg von C14 zusammen, dass durch solar-modulierte starke kosmische Strahlung entstanden sein könnte (Goslar et al. 2000). Blaauw et al. (2004) konnten an niederländischen Moorablagerungen für das mittlere Holozän zeigen, dass Wechsel zu feuchteren Phasen mit starken Rückgängen der solaren Aktivität (approximiert über delta C14) einhergingen. |
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VERGANGENE 1.200 JAHRE: Latif (2007, S. 102) deutet die 1000-1500 jährigen Dansgaard-Oeschger Klimazyklen als interne Schwingungen der thermohalinen Zirkulation.
VERGANGENE 150 JAHRE: Lockwood & Fröhlich (2007) bemängeln eine schlechte Korrelation der Sonnenaktivität mit der Land-Oberflächentemperaturkurve seit 1985 und zweifeln eine solare Steuerung des Erdklimas für diese Periode an (Abbildungen 3c und 5c). Für die Zeit vor 1985, hingegen, sehen die Autoren eine solare Steuerung als möglich an. Im Gegensatz zu Hoyt & Schatten (1993) und Lean (1995, 2000), die eine signifikante Zunahme der Solaraktivität für die vergangenen 170 Jahre annehmen, postuliert Svalgaard einen fast konstanten Verlauf der Gesamt-Sonnenstrahlung (Total Solar Irradiance, TSI) über diesen Zeitraum (Abbildung 11). |
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Sonnenaktivitäts-Prognosen:
Die Nasa prognostizierte, dass der Sonnenfleckenzyklus 25 um 2022 einer der schwächsten Zyklen der vergangenen Jahrhunderte werden könnte. Die Annahme stützt sich auf die Beobachtung, daß sich große Plasmaströme auf der Sonne während der letzten paar Jahre stark verlangsamt hätten.
Solanki (MPI Katlenburg-Lindau) prognostizierte 2004, daß die Sonnenaktivität schon in wenigen Jahrzehnten merklich zurückgehen wird.
Khabibullo Abdusamatov, Direktor des Space Research Lab am Pulkovo Observatory prognostizierte 2008: "Um 2041 wird die solare Aktivität ein Minimum erreichen, auf Basis des 200-jährigen Solarzyklus. Wegen Ozeanpufferung wird mit einiger Verzögerung ab 2055 eine eine Kälteperiode einsetzen, die 45-65 Jahre andauern wird.”
Leseempfehlung:
Auf der Webseite von Dr. Kehl (TU Berlin) gibt es eine umfassende Darstellung des Zusammenhangs zwischen solarer Aktivität und Klimaschwankungen.
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ABBILDUNGEN:
Abbildung 1a: Gute Korrelation für die letzten 11.000 Jahre zwischen "ice rafted debris" als Proxy für die Temperatur (schwarze Kurve) und der C14-Konzentration als Proxy für die Intensität der kosmischen Strahlung (rote Kurve), die von der Sonnenaktivität (invers) moduliert wird. Starke kosmische Strahlung fällt in Phasen solarer Minima. Abbildung aus Vonmoos (2005). Ergebnisse aus Bond et al. (2001). Zyklen entsprechen den 1500 Jahre-Dansgaard-Oeschger-Zyklen.
Abbildung 1b: Aus C14-Daten rekonstruierte Sonnenfleckenzahlen (10-Jahres-Mittelwerte) für die vergangenen 11.400 Jahre (blaue Kurve) und die direkt beobachteten Sonnenfleckenzahlen seit 1610 (rote Kurve). Die verlässlichen C14-Daten enden 1900, so dass der starke Anstieg der Sonnenaktivität im 20. Jahrhundert dort nicht in Erscheinung tritt. Laut Solanki et al. (2004) muss man über 8.000 Jahre in der Erdgeschichte zurückgehen, bis man einen Zeitraum findet, in dem die Sonne im Mittel ebenso aktiv war wie in den vergangenen 60 Jahren.
Abbildung 3a: Rekonstruktion der Strahlungsintensität der Sonne für die vergangenen 1200 Jahre auf Basis von Sonnenflecken (seit 1600) und kosmogener Nuklide (aus Bard & Frank, 2006, Earth and Planetary Science Letters 248: 1-14). Es besteht eine gute Korrelation der solaren Strahlungsintensität mit dem Temperaturverlauf (vergleiche mit der Temperaturkurve): Die Mittelalterliche Wärmephase (um 1000 n. Chr.) und die aktuelle Wärmephase fallen in Zeiten mit hoher solarer Strahlung. Während der Kleinen Eiszeit (15.-19. Jh.) ist die solare Strahlung schwächer ausgebildet.
Abbildung 3b: Reonstruktionen der Total Solar Irradiance (TSI) für die vergangenen 400 Jahre (aus Scafetta & West 2007, nach Lean 2000 und Wang et al. 2005).
Abbildung 3c: Vergleich der Temperatur- und solaren Aktivitätsentwicklung für die vergangenen 400 Jahre (Abbildung von LASP). Bis zur Mitte der 1970er Jahre laufen Temperatur und Sonnenaktivität parallel. Danach steigt die Temperatur stark an, wogegen sich die Sonnenaktivität nur schwach erhöht.
Abbildung 4: Anstieg der Sonnenflecken im Übergang von der Kleinen Eiszeit zur Modernen Wärmeperiode. Zahlen geben die Nummer des jeweiligen 11-Jahres-Sonnenfleckenzyklusses an. Abbildung von PD Dr. H Kehl (modifiziert nach Schmitt & Schüssler 2002).
Abbildung 5a: Gute Korrelation für die vergangenen 250 Jahre zwischen solarer Strahlungsintensität (blaue Kurve) und der Temperatur der nördlichen Hemisphäre (grüne Kurve). Die höherfrequenten Temperaturfluktuationen sind nicht in der CO2-Kurve enthalten (nach Hoyt and Schatten 1997).
Abbildung 5b: Oberes Bild: Gute Korrelation für die vergangenen 120 Jahre zwischen Arktis-Oberflächentemperaturen und der Sonnenaktivität (aus Soon 2005). Unteres Bild: Die gemessenen Temperaturfluktuationen während dieser Zeit sind im graduellen Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration nicht enthalten.
Abbildung 5c: Vergleich der Entwicklung von solarer Aktivität und Temperatur nach Version von skepticalscience.com für die vergangenen 130 Jahre. Von 1980 bis 2000 stieg die Tempaeratur weiter an, wobei die gemittelte solare Aktivität konstant blieb (in anderen Solar-Datensätzen jedoch leicht anstieg, siehe Abbildungen 5d und 6a). Es fällt weiterhin auf, dass die Feinzyklik zwischen 1940-1970 viel schlechter korreliert als in den Abbildungen von Hoyt & Schatten (1997) sowie Soon (2005) (Abbildungen 5a und b). Hier wurden offensichtlich unterschiedliche Datensätze verwendet bzw. andere Mittelwerte gebildet (vergleiche auch mit Abbildung 11). Es sollte geprüft werden, ob die 11-Jahres-Mittelwertbildung von skepticalscience.com Ursache für die Fein-Divergenzen ist.
Abbildung 5d: Entwicklung des geomagnetischen ap-Index, der Schwankungen im solaren Magnetfeld wiederspiegelt (WUWT, modifiziert nach Dr. Leif Svalgaard). Derzeit ist das Sonnenmagnetfeld so schwach wie selten während der letzten 150 Jahre.
Abbildung 6a: Anstieg der Aktivität des Sonnen-Magnetfeldes (gemessen in Inter-Hour Variability/IHV des geomagnetischen Feldes) im Laufe der vergangenen 100 Jahre (aus Mursula et al. 2004). Der IHV-Index löst den umstrittenen aa Index ab, der qualitativ das gleiche Ergebnis lieferte, jedoch mit einem ursprünglich doppelt so starkem Aktivitätsanstieg (dünne Linien in der obigen Abbildung).
Abbildung 6b: Die 11-Jahres-Sonnenfleckenzyklen (invers approximiert über die kosmische Strahlung) und die Temperaturentwicklung der Troposphäre (hier abgebildet) und der Ozeane (nicht abgebildet) korrelieren während der vergangenen 50 Jahre gut miteinander, wenn Effekte wie El Nino, vulkanische Aerosole und die nordatlantische Oszillation herausgefiltert werden (Svensmark & Friis-Christensen 2007). Oberer Teil der Abbildung: ungefilterte Korrelation, unterer Teil der Abbildung: gefilterte Korrelation. Die Korrelation mit den Land-Oberflächentemperaturen hingen ist schlecht (hier nicht abgebildet), was Svensmark & Friis-Christensen (2007) dazu veranlaßt hat, die Qualität dieser Daten zu hinterfragen (siehe auch Spezialseite, Contra-Spalte).
Abbildung 7: Entwicklung der der solaren Gesamtstrahlung während der vergangenen 30 Jahre basierend auf Satellitenmessungen (von Lean 2010). Unter Berücksichtigung von Kalibrierungsunsicherheiten, sind die Werte für die jeweiligen Minima der 3 gemessenen Zyklen gleich. Ein Trend tritt nicht auf. Die Nasa hatte 2003 einen Anstieg der solaren Gesamtstrahlung für die Minima der Zyklen 21/22 und 22/23 postuliert. Dieser Anstieg wurde mit Hinweis aus Kalibrierungsunsicherheiten u.a. von Lockwood und Fröhlich (2007) angefochten.
Abbildung 8: Verschiedene Satelliten-Datensätze für die solare Gesamtstrahlung der vergangenen 30 Jahre (Quelle: Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos). Die Strahlungsenergie der Minima weicht in den verschiedenen Datensätzen voneinander ab. Die Unterschiede werden mit Kalibrierungsunsicherheiten erklärt. Das Erkennen von schwachen Trends (Anstiege oder Abfälle der Minima-Strahlung) ist daher auf dieser Basis nicht möglich.
Abbildung 9: Der Sonnenfleckenzyklus 24 begann im Januar 2008 mit starker Verspätung und war dann längere Zeit inaktiv, bis die Aktivität im Dezember 2009 wieder anzog. Abbildung: Nasa.
Abbildung 10: Der Sonnenfleckenzyklus 24 begann mit starker Verspätung im Januar 2008, war dann längere Zeit inaktiv und erreichte merklich zunehmende Aktivität kurz vor Weihnachten 2009. Verlängerte Zyklenlängen waren in der Vergangenheit oft mit geringen Sonnenfleckenzahlen bzw. verringerter Strahlung verbunden (z.B. Zyklus 5, der sich während des strahlungsarmen Dalton-Minimums gegen Ende der Kleinen Eiszeit um 1800 ausbildete). Abbildung: WUWT.
Abbildung 11: Vergleich verschiedener Rekonstruktionen der "Total Solar Irradiance" (TSI) für die vergangenen 170 Jahre. Im Gegensatz zu Hoyt & Schatten (1993) und Lean (1995, 2000), die eine signifikante Zunahme der Solaraktivität annehmen, postuliert Svalgaard einen fast konstanten Verlauf über diesen Zeitraum. Aus Climate Observations.
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