Von Frank Bosse und Fritz Vahrenholt
Unsere Sonne war auch im vergangenen Monat sehr deutlich weniger aktiv als im Mittel der vergangenen rund 260 Jahre systematischer Aufzeichnungen. Die festgestellte SSN (SunSpotNumber) von 33,6 wich um 54% vom Mittel des aktuellen Zyklusmonat ( Nr. 95 seit dem Beginn im Dezember 2008) nach unten ab. Auch für den bisherigen gesamten Zyklus gilt: etwa nur halb so viel Aktivität ( genau 56,5%) als im Mittel dessen was bisher beobachtet wurde.
Abb.1: Der Verlauf des aktuellen 24. Zyklus (Solar Cycle: SC) seit Beginn des ersten im Jahre 1755 (rot) im Vergleich zum mittleren Zyklus (blau) gebildet aus den monatlichen arithmetischen Mittelwerten der Zyklen 1…23 (blau) und dem seit vielen Monaten recht ähnlichen Zyklus 5 (schwarz).
Der Vergleich der Zyklen untereinander macht den „lahmen“ Zyklus seit 2008 deutlich, er startete übrigens schon mit etwa 2 Jahren Verspätung:
Abb.2: Die Fleckenaktivität der SC im Vergleich. Die Zahlen entstanden, indem die monatlichen Anomalien ( die jeweiligen Differenzen zur mittleren Anzahl von Flecken-blau in Abb.1) aufaddiert wurden.
Sehr deutlich ist der doch recht rapide Umschwung nach etwa 2006 ( dem Ende des SC23) von hoher Aktivität in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts hin zu der gegenwärtig zu beobachteten schwachen Sonne. Was können wir vom nächsten Zyklus erwarten? Bei der Betrachtung der polaren Felder, deren Vorhersagekraft für den kommenden Fleckenzyklus wir u.a. hier erklärten, scheint sich nun ein klareres Bild zu ergeben.
Abb. 3: Die mittleren Beträge der solaren polaren Felder (orange, geglättet) und die Beträge der Differenz zwischen Sonnen-Nord-u. Südpol (schwarz, ebenso geglättet).
Das Maximum der polaren Felder ( es bestimmt die zu erwartende Stärke des nächsten Fleckenzyklus) scheint sich, ebenso wie das der Flecken ( vgl. Abb.1) bereits nach etwa 3 Jahren einzustellen. Seit dem „Nulldurchgang“ im März 2013 sind die nun vorbei und es lohnt ein zeitlich höher aufgelöster Blick auf beide Felder:
Abb. 4: Die polaren Felder seit März 2013 in Deka-Tagen (also nach jetzt insgesamt 1300 Tagen)im Mittelwert NH und SH (schwarz) sowie die Nordhemisphäre (Nf, blau) und die Südhemisphäre (Sf, rot)
Die polaren Felder beider Halbkugeln starteten zunächst sehr zögerlich, die NH bekam sogar 400 Tage nach dem Nulldurchgang des Mittels nochmals die „falsche“ Polarität für den Zyklus und quälte sich danach eine sanfte Rampe hinauf. Die SH nahm zügiger Fahrt auf bis zu einem Maximum bei 1000 Tagen nach dem Nulldurchgang und fiel danach wieder zurück auf sehr mäßige Werte. Der Unterschied zwischen NH und SH nahm zwischenzeitlich so hohe Werte an wie seit 1976, dem Beginn der Beobachtungen (Daten) noch nie gesehen. Dies sieht man sehr gut in Abb. 3. Im Vergleich zum vorigen Zyklus der polaren Felder kann man folgern: Der nächste Fleckenzyklus ab etwa 2020 sollte etwa so schwach werden wie der gegenwärtige, vielleicht noch etwas weniger aktiv. Ein Unsicherheitsfaktor ist nach wie vor der hohe Unterschied der Felder zwischen den Polen, hier betreten wir Neuland. Überraschungen daher nicht ausgeschlossen! Wenn Sie auf Bild 2 schauen so liegt die Vermutung nahe, dass wir Zeugen eines Dalton-ähnlichen Minimums (die Zyklen 5,6 und 7)sind, also verringerte Sonnenaktivität über etwa insgesamt 35 Jahre. Sie sollte jedoch nicht fast zum Erliegen kommen wie beim Maunder-Minimum.
Abb. 5: Die längere Geschichte der Sonnenaktivität seit 1600, Quelle.
Ozeane im „Klima“-Modell und in der Realität
In einem vorhergegangenen Beitrag hatten wir uns bereits mit sehr, sehr dürftigen Leistungen der „Klima“-Modelle beschäftigt, was die räumliche Auflösung der Temperaturentwicklung zu Lande und zu Wasser angeht. Die Korrelationen waren in großen Gebieten unterirdisch schlecht, auch die Ozeane betreffend:
Abb. 6: Das Bild aus dem verlinkten Beitrag, das die räumlich aufgelösten Korrelationen der SST (Meeresoberflächentemperaturen) zwischen Beobachtungen und dem Modellmittel der CMIP5- Modelle der letzten 30 Jahre zeigt. Alle Gebiete mit einer Korrelation <0,6 illustrieren die Schwäche der Modelle.
Wir wollen hier nochmals etwas genauer und vor allem länger zurück als 30 Jahre schauen und werten eine Arbeit unter Leitung von Thomas Läpple von der Forschungsstelle des Alfred-Wegner-Instituts aus dem Jahre 2014 aus. Sie beschäftigt sich mit der Frage, wie die „Klima“-Modelle die Variabilität der SST in größeren Zeiträumen (dekadisch bis hin zu Schwankungen über tausende Jahre) abbilden können. In der Studie werden Proxy- Daten zum Vergleich benutzt, die mit einer neuen Methode von einigem „Rauschen“ befreit werden konnten. Das Ergebnis spricht Bände:
Abb. 7: Vergleich der Varianz der SST zwischen Modellen und Beobachtungen aus Proxy-Daten (Fehlerbalken in grau) für verschiedene Breiten der Erde. Quelle: Fig. 5 aus Läpple/Huybers (2014).
Im Zeitbereich 2…5 Jahre (Teil A oben, hier konnten gemessene Daten verglichen werden) ist die Welt noch in Ordnung da auch die Schwankungen eher gering sind. Die Relation zwischen beobachteten und modellierten Schwankungen liegt bei 1 auf der Ordinate. Bereits bei dekadischen Zeiträumen (Teil B) ist die festgestellte Variabilität im Mittel um den Faktor 2 bis 4 größer als die Modelle ergeben. Die Abweichungen nehmen bei längeren Zeiträumen (Teil C…E) immer mehr zu, um 50mal mehr Variabilität ist in der Natur festgestellt worden als Modelle ermitteln. Das bedeutet: In der Vergangenheit gab es offensichtlich viel mehr Auf und Ab in den Temperaturen der Meere, als die Modelle mit der hohen Abhängigkeit ihrer Ergebnisse von der Wirkung von Treibhausgasen, deren Einflüsse in den lang zurückliegenden Zeiten ja nur marginal waren, reproduzieren können. Was in der Vergangenheit stattfand, sollte sich jedoch auch in der Gegenwart und Zukunft so darstellen. Die Arbeit warnt daher:
„Insomuch as models underestimate natural SST variability, tests for anthropogenic effects will tend to be biased positive.”
Der Einfluss der anthropogenen Effekte wird also zu hoch und verzerrt abgebildet. Für den unvoreingenommenen Beobachter der Klimaforschung ergibt sich also zwangsläufig die Frage: Woher kommt die im Vergleich zu Modellen so hohe Variabilität? Im Bereich 20…50 Jahre kommen zuallererst Meeresströmungen infrage. Wir hatten bereits hier dargestellt, dass Modelle nicht in der Lage sind, deren Variabilität abzubilden.
Über längere Zeiträume (bis 2000 Jahre) ist diese Erklärung unvollständig, da Variationen der Ozeanströmungen nicht so lange währen und die Abweichungen immer höher werden statt kleiner. Nun zählen wir mal zusammen welche Antriebe des Klimas(„Forcings“) das IPCC auflistet: GHG fallen aus. Nahezu alles Anthropogene ist aus dem Rennen bei über 500 Jahren in der Vergangenheit. Was bleibt? Vulkane? Denen werden in den Modellen wohl eher zu hohe Abkühlungsraten zugewiesen, erzeugen also selbst in der Modellwelt schon zu viel Variabilität, wie diese Arbeit über die arktischen Klimaschwankungen nachweist: „PMIP-3 models likely overestimate the radiative forcing and climatic responses of large eruptions, due to simplistic parameterization of aerosol optical depth.“
Die Variationen durch Änderungen des Orbits der Erde um die Sonne sind im Modell schon berücksichtigt und sehr gut berechenbar, fallen also auch aus. Was bleibt noch? Die Sonne oder die berühmten Einhörner, die das Klima auf der Erde variabel machten, und zwar viel mehr als die IPCC- Forcings ( durch die Modelle ja schon verarbeitet) vorsehen? An Einhörner glaubten die Autoren der Studie aus 2014 genauso wenig wie wir und verwiesen auf eine Arbeit die solch lange Variationen auf solare Einflüsse zurückführte. Nach all unserem Wissen scheint die Sonne der Hauptverursacher der Variabilität über lange Zeiträume zu sein, wohlgemerkt viel längerdauernd als ihre 11-jährigen Zyklen. So etwas kommt in Modellen aber nicht vor. Diese berücksichtigen nur die Gesamtstrahlung TSI und tatsächlich ist auf kurzen Zeiträumen eine Abhängigkeit der Temperaturen vom Sonnenzyklus nicht zu erkennen. Längerfristige Auf und Ab’s durch die Sonne sind jedoch in der Natur durchaus wahrscheinlich. Bei der Anwendung gegenwärtiger Modelle sollte man beachten was sie können und was nicht.
Was macht Klima aus: Es ist das über mindestens 30 Jahre gemittelte Wetter. Um Klima zu modellieren braucht man also gute Aussagen über die räumlich/zeitlich aufgelöste Temperatur (Land und Meer, s.o.) auch in verschiedenen Höhen. Für Zirkulationseinschätzungen kämen noch ebensolche Aussagen über Luftdruckverteilungen hinzu. Meeresströmungen (vor allem der meridionale Wärmetransport) sind wichtig. Das Eis in beiden polaren Regionen ebenso. Niederschlagsmuster (z.B. der Monsun und die innertropische Konvergenzzone) räumlich gut aufgelöst sind eine weitere entscheidende Größe für das Klima. Die möglichst genaue Modellierung von Wolken wäre ein Muss!
Das alles leisten die Modelle anerkanntermaßen (vgl. die verlinkten Studien) momentan nicht. Damit sind sie keine Klimamodelle und es sind nur sehr, sehr niedrige Qualitätsanforderungen die an solche Konstrukte gegenwärtig gestellt werden, um zu ermitteln was in der Zukunft passieren soll. Sie sind nicht geeignet die Vergangenheit nachzuvollziehen, sie sind in ihrer heutigen Form demzufolge auch nicht in der Lage, einigermaßen sichere Aussagen für die Zukunft zu erzeugen. Sie modellieren am Ende irgendetwas, nur nicht das Klima unserer Erde.
