Laut dem dänischen Physiker Henrik Svensmark wird der größte Teil des Temperaturanstieg in der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts durch eine erhöhte Sonnenaktivität verursacht. Der Prozess wird wie folgt postuliert:

1) Schwankungen der Sonnenaktivität führen zu Schwankungen im Magnetfeld der Sonne.

2) Je stärker das Magnetfeld der Sonne, desto stärker wird die Erde vom kosmischen Strahlenfluss abgeschirmt (kosmische Strahlung: Protonen, Elektronen, ionisierte Atome; aus explodierenden Sternen).

3) Die kosmischen Strahlen tragen als Kondensationskeime zur Bildung von tiefen Wolken bei (maximale Höhe 3 km) (Prinzip Nebelkammer). Insbesondere geht es hier um den höchst-energetischen Anteil der kosmischen Strahlung Muonen), da nur dieser Anteil in die tiefen Atmospärenschichten vordringen kann. Wolken der mittleren und höheren Atmosphäre werden hingegen nicht vom kosmischen Strahlenfluß beeinflußt, weil dort zu jeder Zeit ausreichende kosmische Strahlung zur Verfügung steht (Svensmark & Calder 2007, S. 77ff).

Der Zusammenhang zwischen kosmischer Strahlung und tiefer Wolkenbildung konnte für die vergangenen 25 Jahre nachgewiesen werden (Abbildung 1a) und wurde zudem von Svensmark im Laborversuch bestätigt (mehrjähriges Sky-Experiment, Svensmark et al. 2007). Die Ergebnisse werden derzeit am CERN in Genf im Rahmen des Projekts CLOUD nachgeprüft.

Costantino & Bréon (2010) konnten anhand von LIDAR-Messungen zeigen, dass Aerosole einen sehr starken Einfluß auf die Wolkenbildung besitzen.

Tiefe Wolken sind für etwa die Hälfte der Rückstrahlung der auf die Erde auftreffenden Sonnenenergie zurück in den Weltraum verantwortlich (L'Ecuyer & Jiang 2010). Veränderungen in der tiefen Wolkenbedeckung können daher zu merklichen Klimaänderungen führen.

4) Je weniger kosmische Strahlen, desto weniger kühlende Wolken, desto wärmer das Klima. Die Bedeckung von kühlenden, niedrigen Wolken sank im Zeitraum 1983-2008 von 29% auf 25% (Abbildung 1b), wobei sich die globalen Temperaturen im gleichen Zeitraum erhöhten (Abbildung 1c) und Extraseite.

Die inverse Korrelation zwischen kosmischer Strahlung und der Temperatur konnte für die vergangenen 1000 Jahre (Abbildung 2) sowie im 500 Millionen Jahre Maßstab nachgewiesen werden (Abbildung 3 ).

Laut Svensmark et al. (2009) zeigt sich der Zusammenhang zwischen verstärkter Sonnenaktivität, verminderter kosmischer Strahlung und Abnahme der niedrigen Wolkenbedeckung auch im Rahmen von kurzzeitigen solaren Ausbrüchen. Der hierdurch intensivierte Sonnenwind hält verstärkt hochenergetische Teilchen der kosmischen Strahlung von der Erde fern und führt dadurch zu einem auf der Erde messbaren plötzlichen Abfall der hochenergetischen kosmischen Strahlung. Das Phänomen wird als "Forbush-Ereignis" bzw. "Forbush Decrease" bezeichnet. Svensmark et al. (2009) zeigten, daß mehrere Tage im Anschluß an solche Ereignisse die Aerosol-Konzentration, die niedrige Wolkenbedeckung sowie der flüssige Wassergehalt der niedrigen Wolken abnimmt.
Hinweis: Calogovic et al. (2010) bezweifeln den von Svensmark et al. (2009) postulierten statistischen Zusammenhang zwischen Wolkenbedeckung und kosmischer Strahlung im Zusammenhang mit den Forbush-Ereignissen.

Einen weiteren Hinweis auf eine Wolken-basierte Klimasteuerung gibt die Temperaturentwicklung der Ost-Antarktis. Hier ist die Temperatur in den letzten Jahrzehnten gesunken, während sie in der restlichen Welt gestiegen ist (Abbildung 6). Svensmark & Calder (2007, S. 82ff) führen diese Abweichung auf den klimasteuernden Effekt von niedrigen Wolken zurück. Während diese Wolken im Rest der Welt kühlende Wirkung haben, besitzen sie in der Ost-Antarktis eine wärmende Funktion (Pavolonis and Key 2003). Die sehr hohe Albedo des antarktischen Eisschildes strahlt bei fehlender Wolkendecke sehr viel Sonnenenergie zurück in den Weltraum, wohingegen Wolken einen Teil der Sonnenenergie absorbieren und in Form von Wärme in Richtung Boden strahlen (Svensmark & Calder 2007, S. 88). Svensmark & Calder (2007, S. 83-84) führen eine Reihe von weiteren Episoden in den letzten 10.000 Jahren auf, während derer inverse Temperaturtrends zwischen Antarktis und Grönland geherrscht haben sollen ("polar see-saw") (siehe auch Severinghaus 2009) (Abbildung 5). Trotz des Temperaturrückgangs in der Ostantarktis während der letzten Jahrzehnte ist es auch hier im Vergleich zu 1900 wärmer geworden. Svensmark erklärt dies mit einer Zunahme des globalen atmosphärischen Wasserdampfgehaltes, der auch in der Antarktis seine Wirksamkeit zeigt (Svensmark & Calder 2007, S. 89).

Neff et al. (2001) fanden für Stalagmiten aus dem Oman eine sehr gute Korrelation zwischen Temperatur und Sonnenaktivität für die Zeit von 9.000-6.000 Jahren vor heute (Abbildung 4). Die Sonnenaktivität wurde über Schwankungen des C14-Gehalts ermittelt, der die Intensität der kosmischen Strahlung abbildet, die wiederum durch das Sonnenmagnetfeld moduliert wird (siehe oben).

Kontext:

Sonnenflecken bilden die Sonnenaktivität und daher die Intensität der kosmischen Strahlung nur grob und keinesfalls eins zu eins ab (Svensmark & Calder 2007, S. 222). Die Ulysses Sonde umkreist die Sonne über die Pole und mißt das Magnetfeld in der sonnennahen Umgebung. Die Sonde trägt jedoch keine geeigneten Meßinstrumente, um das Magnetfeld direkt auf der Sonnenoberfläche zu messen. Aus diesem Grund ist geplant den "Solar Orbiter" 2015 zu starten, der ab 2020 das Magnetfeld der Sonnenoberfläche vermessen soll (Svensmark & Calder 2007, S. 224).

Die Wolkenbedeckung kann von der Erdoberfläche oder von Satelliten aus beobachtet werden. Beim Vorhandensein von mehreren übereinanderliegenden Wolkenschichten kann von der Erdoberfläche bzw. vom Satelliten nur ein Teil der Wolken beobachtet werden da der Rest verdeckt ist (Archer & Rahmstorf 2010, S. 52).