140 Jahre Forschung zu Sonne und Klima in Deutschland

Von Steven Michelbach, Geograph, Bad Mergentheim

Bereits Anfang des 20 Jahrhunderts war die Klimaerwärmung Gegenstand umfassender Untersuchungen. Forscher sprachen schon 1930 von einer regelrechten „Klimaverwerfung“. Ab 1940 setzte eine markante und völlig unerwartete Abkühlung ein. Tausende von Forschern suchten eine Erklärung dafür, ob Atomwaffentestversuche oder das CO₂ aus der Nutzung fossiler Brenn­stoffe verantwortlich war. Als Forschungsergebnis stand 1967 schließlich fest: „Die Sonne ist jene Kraft, die Schwankungen und Pendelungen unseres Klimas verursacht. Sie hält den Motor in Gang, der für die Zirkulationssysteme der Atmosphäre und Meere verantwortlich ist. Schwankungen der Sonnenaktivität schlagen sich direkt auf Wetter und Klima in allen Regionen der Erde nieder.“

Irgendwie geriet dieses Wissen in Vergessenheit oder wurde verdrängt. Ab 1980 war plötzlich die CO₂-Treibhaustheorie wieder in der Diskussion und beschäftigt die Klimaforschung inzwischen aufs Heftigste. Fast panikartig blickt man in eine vermeintlich bedrohliche Zukunft und ist von jeder Form von eventuellen Rekorden wie Hitzerekorden fasziniert und schockiert. In aller Eile wird die Energieversorgung einer ganzen Nation in großer Hektik umgekrempelt.

Eine alte Weisheit aber besagt, man soll den Fluss überqueren und dabei die Steine unter seinen Füßen spüren. Bezogen auf den Klimawandel und die Energiewende gilt dies ebenso. Jeder gewissenhafte Unternehmer prüft ständig die Betriebsbilanz. Immer wieder schaut er auch zurück, ob die Grundlagen für einmal getroffene Entscheidungen noch haltbar sind.

Im Hinblick auf Klimaveränderungen ist seit Jahrhunderten bekannt, dass es natürliche Schwan­kungen gibt. Gerade deshalb ist es zwingend erforderlich, die Entwicklung konzentriert zu verfolgen. Dabei darf der Blick zurück im Maßstab einzelner Klimaperioden nicht vernachlässigt werden. Auch das vorhandene Datenmaterial muss wiederholt gesichtet und überprüft werden, ob die verwendeten Daten überhaupt noch repräsentativ sind. Hier scheint es erheblichen Arbeitsbedarf im deutschen Klimadatenfundus zu geben. Manche Stationen zeigen einen vermeintlichen Temperaturanstieg durch globalen Klimawandel. Benachbarte Stationen belegen 100 Jahre Stagnation der Temperatur. Was ist da los? Spiegeln sich hier nur Veränderungen im näheren Umfeld in den Daten wider mit der Folge einer notwendigen und konsequenten Disqualifikation der Station, oder entspricht das Gemessene tatsächlich einer natürlichen Entwicklung. Am Beispiel der Extremwerte verschiedener Wetterstationen von der Zugspitze, über den Hohenpeißenberg bis hinunter nach Schwerin in Ostseenähe wird aufgezeigt, welche Kraft tatsächlich für den Klimawandel im deutschen Temperaturdatensatz verantwortlich ist: der Mensch oder die Sonne.

 

Allgemeiner Einfluss der Sonne auf die Temperatur

Der heiße Sommer 2015 hat gezeigt, wie Rekordtemperaturen tatsächlich zustande kommen. Es sind klare, wolkenlose Tage an denen es zu den vermeintlichen neuen deutschen Temperatur­rekorden kam. CO₂ in der Atmosphäre soll für diese Rekorde verantwortlich gewesen sein.

Allerdings nur tagsüber, denn an der Rekordstation in Kitzingen lag vor und nach diesem Rekord (05.07. 2015 und wiederholt am 7.08.2015) die Minimumtemperatur in den Nächten um ca. 25 °C niedriger als tagsüber. Trotz hoher CO₂-Konzentrationen kann es also innerhalb von 12 Stunden zu einem Wärmeverlust von ca. 25 °C kommen. Kann CO₂ tatsächlich nur tagsüber Temperatur­rekorde erzeugen, nachts dagegen aber weitgehend wirkungslos sein? Nein! 140 Jahre Klima­forschung in Deutschland haben immer wieder den Einfluss der Sonne auf das Temperatur­geschehen weltweit nachgewiesen. Solche Hitzetage bei klarem Himmel sind eindeutig einer sehr hohen Sonnen­einstrahlung geschuldet. In den Nächten fehlt die Einstrahlung und mangels schützender Wolkendecke purzeln die Temperaturen dann „in den Keller“. Die Klimakunde nennt dies „Steppenklima“, wie es schon lange für den unterfränkischen Raum bekannt ist.

Doch nicht nur hier, überall auf der Erde kann man den Einfluss der Sonne auf die Temperatur am eigenen Leib spüren. Ist man direkt der Sonne ausgesetzt, ist an einem klaren Tag ein kräftiger Sonnenbrand aufgrund der intensiven UV-Strahlung unausweichlich. Dies passiert im Hochgebirge, auf dem flachen Land und am Meer. 90 % der Masse der Atmosphäre befinden sich in den unteren 20 km. Ein Teil der auf der Erde eintreffenden Sonnenenergie wird durch Wolken, Luft und Boden (hier besonders von Schnee) zu 30 % wieder in den Weltraum reflektiert. Die restlichen 70 % werden absorbiert: rund 20 % von der Atmosphäre, 50 % von der Erdoberfläche (Kontinente und Ozeane). Wenn also 50 % der Sonnen­energie bis auf die Erdoberfläche gelangen, dann ist das Auftreten eines Sonnenbrandes verursacht durch einen Teil dieses Strahlungsmixes, dem UV-Anteil, verständlich. Entsprechend müssten dann aber auch die bekannten Strahlungs­schwankungen der Sonne direkt auf der Erdoberfläche im Lebensraum des Menschen wirksam werden und dort festgestellt werden können. Es verwundert schon, warum dann der Einfluss der Sonne auf das Klima so gering sein soll, wie in den Rechenmodellen des PIK e.V. und des IPCC suggeriert wird.

Jahrzehntelange Solarforschung hat ergeben, dass einzelne Anteile der Energieabstrahlung der Sonne sich dabei in durchaus respektablen Schwingungsbreiten oder Amplituden verändern. Die UV-Strahlung schwankt bis um 40 %, bei der Röntgenstrahlung sollen es sogar über 100 % sein, Faktor 2 (!). Die Sonnenfleckenzahl kann zwischen Null und maximal 500 Stück pro Tag variieren. Ähnliches gilt für solare Massenauswürfe, den Sonneneruptionen. Dabei verändert sich auch das Magnetfeld (Ursache der Sonnenflecken und –eruptionen) und auch der Sonnenwind. Wer sich die neuen Fotos der NASA der Raumsonde SDO (Solar Dynamics Observatory) z.B. auf der Webseite der NASA ansieht, kann erkennen, was es bedeutet, wenn im Sonnenmaximum bei hunderten von Sonnenflecken unglaublich große und spektakuläre Energiefreisetzungen stattfinden. Diese beeinflussen zwangsweise auch die Erde. Denn die kleine Erde ist ja gerade nur wenige 107 Sonnendurchmesser von ihrem riesigen Mutterstern entfernt und somit dem riesigen Solarreaktor direkt ausgeliefert.

Link zum Video 5 Jahre Solar Dynamics Observatory SDO hier und hier.

Abbildung 1: Schwankende Sonnenaktivität zwischen solarem Minimum (1996 und 2006) und Maximum 2001

 

140 Jahre Klimaforschung in Deutschland

Auf eike-klima-energie.eu, auf kaltesonne.de und vielen anderen nationalen und internationalen Webseiten wird intensiv über die Aktivitätszyklen der Sonne berichtet, beispielhaft seien die Arbeiten von Dr. Theodor Landscheidt (1) und von Raimund Leistenschneider genannt (2). Weniger bekannt oder für viele fast vergessen sind dagegen die Forschungen über den Einfluss der Sonne auf das Klima, die noch vor dem Paradigmenwechsel zum CO₂ als Klimaantreiber in den 80 Jahren des 20. Jahrhunderts stattfanden. Herausragende Klimaforscher waren damals Prof. Dr. Julius Hann, Prof. Dr. Wladimir Peter Köppen und Prof. Dr. Artur Wagner, siehe Abbildung 2.

So berichtet Prof. Dr. Julius Hann (3), Universät Wien, in seinem „Handbuch der Klimatologie“ schon 1908 von intensiven Unter­suchungen über den Einfluss der schwankenden Sonnen­aktiviät auf das Klima. Insbesondere beim Verlauf der Temperatur konnten damals schon zyklische Veränderungen im Rhythmus des 11-jährigen Sonnenzyklus nachgewiesen werden. Er verweist dabei neben vielen anderen Autoren auch auf die Forschungen von Prof. Dr. Wladimir Peter Köppen in der Meteorologischen Zeitschrift Ausgabe 1873, S. 241 und 257: Über mehrjährige Perioden der Witterung insbesondere über die 11-jährige Periode der Temperatur. Köppen war bekanntlich ein deutscher Geograph, Meteorologe, Klimatologe und Botaniker. Er ver­öffentlichte über 500 Publikationen, die sich zumeist mit den Klimaverhältnissen der Ozeane und Kontinente  beschäftigten, jedem Klima­wissenschaftler aus vielen Bereichen der Klimakunde bekannt.

Prof. Dr. Julius Hann, Quelle: wikimedia

 

Prof. Dr. Wladimir Köppen, Quelle: wikimedia

 

Prof. Dr. Artur Wagner (1912), Quelle:  © Privat

Abbildung 2: Bekannte Professoren, die sich für die deutsche Klimaforschung vor 100 Jahren verdient gemacht haben.

 

Kritiker werden gleich aufwerfen, dass man damals ohne Computer und Rechenmodelle solche Zusammenhänge gar nicht zweifelsfrei hat untersuchen können. Bestätigt wurde die Klima­beeinflussung durch die Sonne auch durch die Arbeit von Professor Dr. Artur Wagner, der 1940 das gesamte damalige Wissen über Klimaänderungen und Klimaschwankungen zusammengetragen hat (4). Hintergrund der in diesem Werk veröffentlichten Klimaforschungen war folgender:

Auszug aus dem Vorwort von Prof. A. Wagner zu Klimaänderungen und Klimaschwankungen 1940:

„Seit Beginn unseres Jahrhunderts wird eine Änderung verschiedener Klimaelemente immer auffälliger. Es scheint an der Zeit zu sein, die zahlreichen Einzelarbeiten, welche kleinere Gebiete der Erde und einzelne Klima­elemente oder kürzere Zeitintervalle betreffen, zusammenzufassen und die Ergebnisse übersichtlich darzustellen. So gelangt man zu der Feststellung, dass das, was man im landläufigen Sinne als Klima bezeichnet, nichts Unveränderliches ist, sondern recht merklichen Abwandlungen im Laufe von Jahrzehnten und Jahrhunderten unterworfen ist… Die Eisbedeckung der Meere in hohen Breiten nimmt ebenso ab wie die der hohen Gebirge auf der ganzen Erde, die Temperatur des Meerwassers nimmt zu, ja sogar im Tier- und Pflanzenleben lassen sich bereits eindrucksvolle Änderungen nachweisen.“ (4).

Mit den von ihm zitierten 184 Forschungsarbeiten versuchte er die markante Erwärmung, die sich bereits ab Anfang des 19. Jahrhunderts abzeichnete und zu Beginn des 20. Jahrhunderts zu deutlichen Änderungen in den Polarregionen führte, zu erklären.  A. Schmauss (1932, zitiert in 3) soll geradezu von einer „Klimaverwerfung“ gesprochen haben. So betrug im Mittel von 7 Orten in Deutschland mit sehr langen Temperaturreihen die Abweichung der Jahresmitteltemperatur 0,9 °C  von –0,29  (1891-1895) bis +0,61 °C (1931-1935). In Anbetracht des schon damals über 100 Jahre andauernden Klimawandels mit ansteigenden Temperaturen hat die Internationale Klima­kommission empfohlen, den Betrachtungszeitraum für Klimaaussagen auf maximal 30 Jahre zu beschränken und eben nicht möglichst langjährige Beobachtungen zugrunde zu legen. Dies würde einmal die gesetzmäßige Verteilung der Klimaänderungen über der ganzen Erde von Epoche zu Epoche viel klarer erfassen und genauere Aussagen über die Klimaentwicklung ermöglichen. Zusätzlich könnte so die statistische Aussage im Hinblick auf Extremwerte verbessert werden, für sicherere Vorgaben bei Prognosen und Planungen.

Professor Wagner verweist hier wiederum auf die umfangreichen Arbeiten von Prof. W. Köppen zum solaren Einfluss auf die Temperaturen der Erde. Seine Auswertungen von über 100 Jahren Klima­forschung ergaben damals, dass aufgrund der 11-jährigen solaren Schwankung eine die ganze Erde erfassende Schwankung der Temperatur von 0,36 °C resultiert. In einzelnen Regionen können die Abweichungen dabei durchaus größer sein, von bis zu 0,73 °C Temperatur­unterschied zwischen Fleckenminimum und –maximum wird berichtet. Der Einfluss der Sonne auf die Temperaturen der Erde wurde zwar eindeutig erkannt, aber es war klar, dass mit den damaligen Mitteln die Wirkungs­zusammen­hänge nicht abschließend gesichert festgestellt werden konnten.

Nach weiteren zwei Jahrzehnten Klimaforschung erschienen 1967 die Forschungsergebnisse von Dr. Hans von Rudloff über die „Schwankungen und Pendelungen des Klimas in Europa seit dem Beginn der regelmäßigen Instrumentenbeobachtungen“ (5) (Leider konnte von Dr. Rudloff kein Foto gefunden werden). Dr. Rudloff hat dazu Beobachtungen und Messungen aus über 300 Jahren zusammengetragen. Hintergrund seiner Arbeit war, dass es nach der Klimaerwärmung bis etwa 1940 zu einer markanten Klimaabkühlung kam. Die Weltgemein­schaft machte sich Sorgen, dass eventuell die Atomwaffentestversuche einen Einfluss auf das Klima haben könnten. „Die Besorgnis weiter Bevölkerungskreise über die Atom-Versuche und ihre eventuellen Auswirkungen auf das Großwettergeschehen wurde durch die seit etwa 1950 zu beobachtende „Klimaverschlechterung“ erheblich genährt. Dass wir uns aber zwischen 1920 und 1953 innerhalb eines säkularen Klimaoptimums befanden, wurde allzu rasch vergessen. Erscheinungen wie der in Süddeutschland extrem trockenheiße Juli 1964 sollten dieser verbreiteten Ansicht der „Klimaverschlechterung infolge Atom-Versuchen“ einen gewissen Einhalt gebieten“, so Rudloff in seinem Vorwort.

Insgesamt ergaben seine Auswertungen der umfangreichen Literatur (1114 Literaturzitate (!)), dass in jedem Zeitalter mit außergewöhnlichem Verhalten des Wetters zu rechnen ist. So zeigten sich im nördlichen Teil Europas selbst in längeren Abschnitten Temperaturschwankungen, die auf die Tier- und Pflanzenwelt deutliche Auswirkungen hatten. Die optimalen Wärmeverhältnisse beobachtete man im Norden Europas zwischen 1920 und 1953. Danach gingen in vielen Teilen Europas die Temperaturen zurück, gleichzeitig nahmen die Niederschläge zu. Es war wichtig zu erfahren, dass solche Schwankungen auch in früheren Jahrhunderten auftraten, als es weder Industrie noch Autoabgase gab und Atomwaffentests stattfanden.

„Wie wir heute wohl abschließend feststellen können, übte auch die Industrialisierung durch die Veränderungen im CO₂ und SO₂-Gehalt der  Atmosphäre keinen entscheidenten Einfluss auf den Ablauf unseres Klimas aus… Man wird wohl nicht fehlgehen in der Annahme, dass die Hauptursache der Schwankungen und Pendelungen unseres Klimas in dem von Strahlung, Land- und Meeresverteilung in Gang gehaltenen Zirkulationssystem unserer Atmosphäre zu suchen ist. Die Sonne ist dabei die Kraft, die diesen Motor Zirkulation in Bewegung hält.“ (Dr. Hans von Rudloff, 1967 (5)).

Beim Studieren dieser „alten“ aber dennoch hochaktuellen Werke war der Autor dieses Artikels mehrfach sprachlos. Vor mehr als 6 Jahren begann er selbst sich vertiefter in die Problematik des „Klimawandels“ einzuarbeiten. Seit einigen Jahren werden eigenständige Auswertungen von deutschen und internationalen Klimadatenreihen vorgenommen. Dabei ist der eindeutige Zusammenhang zwischen den solaren Zyklen und zyklischen Schwankungen in verschiedenen Temperaturmessreihen aufgefallen. Auf kaltesonne.de wurde bereits zu diesem Thema „Solares Paradoxon Deutschlands, Teil I“ berichtet (6). Es war wie eine Offenbarung über 100-jährige Literatur in den Händen zu halten, in der sogar der bekannte Professor Köppen schon 1873 vom Einfluss solarer Zyklen auf Schwankungen der Temperatur in verschiedenen Regionen der Erde berichtete.

Mit dem Solaren Paradoxon Deutschlands – Teil II soll hier explizit noch einmal aufgezeigt werden, dass gerade in Deutschland seit über 140 Jahren der Einfluss solarer Aktivitätszyklen auf zyklische Veränderungen der Temperatur hinlänglich bekannt ist. Außer beim PIK e.V. in Potsdam. Dass der solare Einfluss auch heute noch wirksam ist, wird an den nachfolgenden Beispielen erläutert.

Abbildung 3: Die Entwicklung der Wintertemperaturen der Wetterstation Zugspitze im Einfluss der Solarstrahlung.

 

Abbildung 3 zeigt die Entwicklung der Wintertemperatur auf der Zugspitze im Zusammenhang mit dem Verlauf der Solarstrahlung. Die Temperatur ist hier als 5-jähriges gleitendes Mittel aus den Mittelwerten der Monate Januar bis März errechnet. Deutlich ist zu erkennen, dass sich die solaren Aktiviäts­schwankungen häufig direkt in Temperaturänderungen niederschlagen. Nur in der Abkühlungs­phase der 60er und 70er Jahre kam der Rhythmus „aus dem Tritt“. Die Solarstrahlung ist ja auch nur einer von mehreren solaren Parametern, die temperaturverändernd auf die Erde wirken. Ein völliger Gleichlauf zwischen Solarstrahlung und Temperatur ist bei der Komplexität des Wetters ohnehin nicht zu erwarten.

Weiter ist zu erkennen, dass die „Klimaerwärmung“ der Zugspitze bezogen auf das Winterhalbjahr bereits Vergangenheit ist, dies gilt auch für andere Alpengipfel. Nach einem singulären Erwärmungspeak um 1990, gingen die Wintertemperaturen wieder zurück und liegen bereits heute wieder auf dem Niveau der Winter vor 1980. Der Temperaturpeak um 1990 geht auf eine bekannte, markante Umstellung der Nordatlantischen Oszillation NAO Ende der 80er Jahre zurück.

Doch auch in den Sommermonaten verhält sich das Temperaturgeschehen in Deutschland paradox zu den Theorien des PIK e.V.. Steigen wir dazu von der Zugspitze hinab auf den 988 m hohen Hohen­peißenberg zum meteorologischen Observatorium des Deutschen Wetterdienstes. Abbildung 4 zeigt die Temperaturentwicklung der Wetterstation Hohenpeißenberg am Beispiel der kältesten Nächte im August im Zeitraum von 1893 bis 2015. Das Klimageschehen erscheint für den sehr langen Zeitraum sehr komplex. Für einen besseren Überblick wurde nachfolgend in Abbildung 5 der Zeitraum 1940 bis 2015 „herausgezoomt“.

Abbildung 4: Klimawandel am Beispiel der August-Min-Temperaturen der Wetterstation Hohen­peißenberg im Einfluss der Sonnenaktivität und dem Index der NAO 1893 bis 2015.

 

Im Hinblick auf die oben genannten Forschungsarbeiten der Autoren Prof. Hann, Prof. Köppen, Prof. Wagner und Dr. Rudloff, Hinweise unten in den Abbildungen 4 und 5, bot es sich zunächst an, den gesamten vorhandenen Datensatz auszuwerten. Gemeinsam mit der Temperatur der kältesten Nächte im August ist noch der Verlauf der Nordatlantischen Oszillation NAO und eine Sonnenaktivitätszahl S₄ aufgeführt. Für diese Kennzahl wurden die solaren Faktoren: Solarstrahlung, Sonnenstürme, geomagentischer Index und Sonnenfleckenzahl bezogen auf ihr jeweiliges Minimum und Maximum auf Werte zwischen Null und Eins normiert und der Mittelwert daraus gebildet. Die Sonnenaktivitätszahl erlaubt damit die Darstellung mehrere solarer Faktoren in einer einzigen Kennlinie. Die genaue Vorgehensweise führt an dieser Stelle zu weit und wird deshalb im Anlage 1 erläutert.

Gleiches gilt für die Darstellung des Index für die Nordatlantische Oszillation NAO. Um die Daten in einem Diagramm zusammen mit der Temperatur und der Sonnenaktivitätszahl darstellen zu können, wurde der NAO Index ebenso auf Werte zwischen Null und 1 umgerechnet, in Anlage 1.

Verfolgt man nun den Verlauf der Nachttemperaturen Min im August, in Abbildung 4 dargestellt als 5-jähriges gleitendes Mittel, fällt das zyklische Verhalten aller Parameter auf. Zehn von zwölf solaren Zyklen spiegeln sich in entsprechenden Zyklen der Temperatur wider. Bis 1945 erfolgte ein Anstieg der Temperatur, der ja auch Auslöser für Professor Wagner war, die Ursachen einer Klimaerwärmung zu erforschen. Im gleichen Zeitraum stieg auch die Sonnenaktivität an, wie am Verlauf der Sonnenaktivitätszahl gut zu erkennen ist. Bis etwa 1980 kam es dann zu der  Abkühlungsphase, die Dr. Rudloff zu seinen Forschungen zu den Schwankungen und Pendelungen des Klimas veranlasste. Die Abkühlung dauerte bis in die 80er Jahre. In diesem Jahrzehnt hatte auch die NAO eine Schwächephase. Gleichzeitig gab es einen Rückgang der Minima bei der Sonnenaktivitätszahl (1955 und 1965) und einen schwachen Sonnenzyklus in den 70er Jahren.

Abbildung 5: Klimawandel am Beispiel der August-Min-Temperaturen der Wetterstation Hohen­peißenberg im Einfluss der Sonnenaktivität und dem Index der NAO 1940 bis 2015.

 

Abbildung 5 zeigt die Entwicklung für die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts. Ausgehend von dem Tiefpunkt der 70er Jahre schaukelten sich die Min-Temperaturen der Nächte im August immer höher und erreichten Anfang 2000 ein Maximum bezogen auf das 5-jährige gleitende Mittel. Es ist zu erkennen, dass die zyklischen Veränderungen der Temperatur seit 1950 bei 7 Zyklen ohne Unterbrechung im gleichen Rhythmus wie die solaren Zyklen verliefen. Vergleicht man drei Jahre um das solare Maximum mit drei Jahren um das Minimum, ergibt sich bei der Min-Temperatur für den Monat August ein Anstieg um das solare Maximum von ca. +1,3 °C. W. Köppen hat, wie oben beschrieben, aufgrund der 11-jährigen solaren Schwankung eine die ganze Erde erfassende Schwankung der Temperatur von 0,36 °C festgestellt (4). In einzelnen Regionen können die Abweichungen dabei durchaus größer sein, mit bis zu 0,73 °C. Am Hohenpeißenberg beträgt die Schwankung der August-Min-Temperatur in der Phase einer sehr aktiven Sonne zwischen 1950 und 2015 sogar erstaunliche 1,3 °C.

Im Hinter­grund der Graphik ist zwischen 1965 und 1995 auch bei der NAO der solare Rhythmus immer wieder erkennbar. Da es weniger wahrscheinlich ist, dass die Menschheit von der kleinen Erde aus der Sonne ihren „hektischen vermeintlich klimaschädlichen“ Rhythmus aufzwingen könnte, muss es wohl umgekehrt sein. Die Sonnenzyklen wirken sich eindeutig auf dem Hohenpeißenberg auf die Nachttemperaturen im August aus und das über 6 Jahrzehnte lang und nicht nur dort. Mit dem bekannten Einbruch der Sonnenaktivität seit ca. 10 Jahren, ist die NAO in den kälteren Modus zurückverfallen und die Nächte im August werden wieder kälter.

Es scheint, dass für die Erklärung der Klima­entwicklung in Deutschland die Theorie „CO₂ führt zum Treibhaus Erde“ gar nicht benötigt wird. Ein Einfluss des CO₂ mit seinem exponentiellen Anstieg auf die Temperaturentwicklung in Deutschland ist überhaupt nicht erkennbar!

In Anbetracht dessen wird ein besonderer Ausschnitt der jüngeren Klimageschichte Deutschlands vorgestellt. Begeben wir uns dazu vom Hohenpeißenberg in die Niederungen der Klimaforschung nach Potsdam.

Abbildung 6 zeigt die Entwicklung der Extremwerte für die heißesten Tage und kältesten Nächte im Monat August für Potsdam zwischen 1893 und 2015 im Vergleich zur Temperaturentwicklung in Schwerin. Links oben in Abbildung 6 erkennt man für den gesamten Messzeitraum für Potsdam einen Anstieg der Messwerte für beide Messgrößen. Ist daraus schon tatsächlich auf einen Klima­wandel mit Klimaerwärmung zu schließen? Analysiert man den Messzeitraum zwischen 1923 und 1989 so fällt allerdings auf, dass die Temperatur der heißesten Tage zunimmt, die der kältesten Nächte dagegen abnimmt. Gleichzeitig Erwärmung und Abkühlung? Ein Blick auf das Temperatur­geschehen der Wetterstation Schwerin (200 km Entfernung) zeigt zwar für den gesamten Mess­zeitraum 1890 bis 2015 ebenso einen Trend der Erwärmung, im Zeitraum zwischen 1890 und 1989 herrscht aber fast 100 Jahre eine Stagnation der Temperatur der heißesten Tage und kältesten Nächte. Kein Klimawandel über 100 Jahre!

Wie am Beispiel der Wetterstation Zugspitze in Abbildung 3 bereits erläutert wurde, hat es zwischen 1985 und 1990 ein markantes Erwärmungsereignis durch die NAO gegeben. Vor diesem Ereignis war in Schwerin von einer Klimaänderung allerdings 100 Jahre lang überhaupt nichts zu spüren. Was lies dann aber in Potsdam ab 1923 die Temperaturen auf dem Telegrafenberg extremer werden, tagsüber heißer und nachts kälter? Könnte es sein, dass zu Beginn der Messungen die Wetterstation Potsdam auf dem Telegrafenberg zunächst in einer relativ kleinen Waldlichtung gelegen hat? Der umliegen­de, schützende  Wald milderte damals die Temperaturextreme ab, weniger heiß tagsüber, weniger kalt in den Nächten. Mit der baulichen Entwicklung der meteorologischen Forschungs­einrich­tungen, der Ausdehnung der Waldlichtung, dem Bau von Erschließungsstraßen, die ehemalige geschotterte Waldwege ersetzten, die Umzäunung des Messgeländes mit einem schwarz gestrichenen Jägerzaun etc., letztlich die gesamte bauliche Erschließung könnte die extremeren lokalen Klimabedingungen auf dem Telegrafenberg bei Potsdam ausgelöst haben.

Abbildung 6: Das Klimapendel schlägt zurück. Der Verlauf der Minimumtemperaturen im August zwischen 1890 und 2015 der Wetterstationen Potsdam und Schwerin. Seit 1989 zeigt sich ein deutlicher Trend der Abkühlung.

 

Insgesamt ein Beispiel für viele Wetterstationen, bei denen Änderungen im lokalen Umfeld einen Trend zu wärmeren Temperaturen beim lokalen Kleinklima ausgelöst haben. Viel häufiger als das Beispiel dieser in klimatischer Sicht veränderten Waldlichtung ist die Problematik des Stadt-Land-Effektes bei vielen Wetterstationen. Anmerkungen zum Wärme­inseleffekt in deutschen Wetterdaten hat der Autor im Sommer diesen Jahres bereits hier geäußert.

Beim Sport reichen manchmal schon wenige Millimeter zur Disqualifikation. Bei der Klimadaten­­messung dürfen scheinbar alle „mitlaufen“, egal wie stark das Umfeld von Stationen im Laufe langjähriger Messreihen gegenüber ihrem Startzustand verändert wurde. Welcher neutrale Schieds­richter entscheidet bei der Klimadatenmessung über einen Ausschluss vom Wett­kampf? Wieviel Wärmeinseleffekt darf eine Station in den Gesamtdatensatz von Deutschland einbringen und damit einen CO₂-bedingten Klimawandel vorgaukeln ohne Disqualifikation?

Die klimawirksame Umstellung der Nordatlantischen Oszillation NAO hin zu einem sehr „wärme­fördenden“ Modus für Mitteleuropa geschah um 1988. In den Graphiken in Abbildung 6 unten ist offensichtlich zu sehen, dass die NAO-bedingte Erwärmung Deutschlands nicht lange anhielt. Seit 1990, seit 27 Messjahren, setzte sowohl in Potsdam als auch in Schwerin für die heißesten Tage im August ein Temperaturrückgang ein: Potsdam –0,6 °C; Schwerin – 1,7 °C. In Potsdam stag­niert die Temperatur der kältesten Nächte, in Schwerin betrug der Rückgang –0,3 °C.

Dem Kritiker mag dies marginal erscheinen, zudem sind es nur einzelne Tage im August! Die Überraschung wird aber noch größer, wenn man die Entwicklung der Wintertemperaturen in Potsdam analysiert, siehe Abbildung 7. Dargestellt ist das Mittel der kältesten Nächte der Monate Januar bis März für den gesamten Messzeitraum. Es ist gut zu erkennen, dass die kältesten Nächte im Winter eindeutig parallel mit der NAO verlaufen. Um 1988 war das Maximum im Wärmemodus der NAO. Seither sind in Potsdam, und nicht nur da, die Temperaturen der kältesten Winternächte wieder markant gefallen, nämlich –2,8 °C in 27 Messjahren. J. Kowatsch z.B. in Leistenschneider et al. (7) hat bereits auf die immer kälter werdenden Winter in Deutschland auf­merksam gemacht.

Abbildung 7: Klimawandel durch den Einfluss der NAO am Beispiel der Winterminima-Temperatur der Monate Januar bis März (gemittelt) der Wetterstation Potsdam.

 

Die kältesten Nächte sowohl in den Sommermonaten als auch in anderen Jahreszeiten sind auf bestimmte Wetterlagen zurückzuführen. Vermutlich sind es klare Nächte bei Nord- bis Nord-Ost-Wetterlage, die diese Minimumtemperaturen verursachen. Möglicherweise wird hier die Abkühlung des Nordatlantiks bereits in Deutschland erkennbar und draußen im Freien auch spürbar.

Mit einer Analyse des heißen Sommers 2015 wird abschließend aufgezeigt, wie paradox sich die Klimadiskussion in Deutschland insgesamt darstellt. Abbildung 8 zeigt die Augusttemperaturen der langen Messreihe des Deutschen Wetterdienstes. Es ist bekannt, dass erst ab 1880 das deutsche Messnetz vereinheitlicht wurde und die offizielle Messreihe deshalb erst ab diesem Datum startete. Dennoch sind die früheren Werte ebenso fachkundig gemessen und taugen deshalb für die Beur­teilung der langfristigen Entwicklung. Es geht hier ja nicht um Nyancen von Zehntelgrad. In die Graphik ist unten der Verlauf der Sonnenaktivität am Beispiel der Sonnenfleckenzahlen eingefügt.

Abbildung 8: Klimawandel in Deutschland im Einfluss der Sonnenaktivität am Beispiel der langjährigen Messreihe der August-Temperaturen. Starke Sonne führt zu Temperaturanstieg, schwache Sonne zu Temperaturückgang! Ist das der Grund, warum der wissenschaftliche Beweis, dass CO₂ einen Treibhauseffekt mit Klimaerwärmung verursachen soll, bis heute nicht erbracht wurde?

 

Die Auswertung geschah ohne Großcomputer im Unterschied zu den Klimauntersuchungen am PIK e.V. in Potsdam. Die Länge der Erwärmungs- und Abkühlungsperioden wurde nach Augenschein und unter Berücksichtigung der solaren Aktivität vorgenommen. Für Kritiker wahrscheinlich rein unwissenschaftliches „cherrypicking“. Für diejenigen, die eine Erklärung der tatsächlichen Ursachen für den Klimawandel suchen, ein weiterer Schritt, ein weiteres Indiz dafür, was wirklich passiert. Kritiker mögen im Gegenzug versuchen über den Verlauf der CO₂-Konzentration der Atmosphäre eine bessere und überzeugen­dere Erklärung für die Temperaturentwicklung Deutschlands seit 1760 abzugeben.

Die erste Analyse der mittleren Augusttemperaturen ergab zunächst ein wirres, scheinbar ungeordnetes Auf und Ab. Aber immerhin war deutlich zu erkennen, dass es wärmere und kältere Phasen gab. Mit viel Aufwand ohne PC haben die Klimaforscher vor 100 Jahren gut erkannt, dass man den Zeitraum für die Beurteilung des Klimas und der Klimavariabilität einer Region zeitlich begrenzen muss, um genauere Aussagen für Klimaentwicklungen zu erhalten. Wie oben bereits erwähnt, hat die Internationale Klima­kommission deshalb empfohlen den Betrachtungs­zeitraum für Klimaaussagen auf 30 Jahre zu beschränken, beginnend mit der Periode 1901 bis 1930. Wer diese 30-Jahresperiode einmal in Gedanken über den gesamten Zeitraum jahreweise verschiebt, erkennt die Variabilität der deutschen August­temperaturen und damit die Erkenntnisse bezüglich eines bestimmten Klimazustandes. Das eine „Klima für Deutschland“ gibt es wahrlich nicht, es gibt nur die ständige Variabilität innerhalb statistischer Extremwerte. Und diese verändern sich, je länger der Betrachtungszeitraum gewählt wird. Um einen Klimawandel überhaupt gesichert feststellen und beurteilen zu können, benötigt man mindestens zwei Messperioden also 60 Jahre!

Erst wenn man die Augusttemperaturen mit dem Verlauf der Sonnenaktivität koppelt, klärt sich das ungeordnete Verhalten und es zeigt sich der bedeutende Einfluss der Sonne auf unser Klima. Vereinfacht wurden die Sonnenzyklen in starke und schwache aufge­trennt. Dies ist durch die eingezogene orange-blaue Linie rein per Augenschein geschehen. Je länger man dieses Auf und Ab der Sonnenaktivität betrachtet, könnte man sehr vereinfacht meinen, dass die Sonne nur zwei Betriebszustände kennt; entweder deutlich über­durchschnittlich (Vollgas-Autobahn) oder deutlich unterdurchschnittlich (Gemächlich-Landstraße). Es scheint darüber hinaus selten der Fall einzutreten, dass nur ein Zyklus unter- oder überdurch­nittlich ist. Meistens sind es drei, vier oder gar fünf in etwa gleichgeartete Zyklen. Phasen mit aktiver Sonne mit hohen Sonnenfleckenzahlen wurden mit der Farbe Orange belegt, schwache Phasen mit Blau.

Verfolgt man nun ab 1760 das Temperaturgeschehen in Deutschland für den Monat August im Vergleich mit der Sonnenaktivität, so fällt auf, dass es in Phasen überdurchschnittlicher Sonnen­aktivität zu einer Erwärmung im Sommer kam, ansteigender Temperaturtrend. Immer, wenn die Sonne schwächer war und die Sonnenfleckenzahlen zurückgingen, kam es dann nachfolgend zu einer Temperaturabkühlung. Die Trends der einzelnen Erwärmungs- und Abkühlungsphasen wurden berechnet.

Weiter fällt auf, dass bis 1980 langfristig zwar ein Auf und Ab der Temperatur erfolgte. Würde man für den langen Zeitraum von 220 Jahren von 1760 bis 1980 einen Trend berechnen, so wäre der wenig ausgeprägt. Dies zeigten ja auch die Extemwerte für den Monat August der Wetterstation Schwerin über fast 100 Jahre zwischen 1890 und 1989. Erst ab ca. 1990 stiegen die Augusttemperaturen in Deutschland überdurch­schnittlich an und erreichten Spitzenwerte um 2000.

Kritiker sehen hier endlich den Einfluss des CO₂. Klimarealisten fällt allerdings auf, dass um 1970 der 20. solare Zyklus unter­durchschnittlich war, aber eben nur dieser. Eine längere Abkühlungs­phase über mehrere Jahrzehnte wie in den 200 Jahren zuvor ist ausgeblieben. Ab ca. 1980 haben deshalb drei überdurchschnittlich starke solare Zyklen, die den drei starken Zyklen zwischen 1940 und 1960 nachfolgten, zu einer deutlichen Tempera­tur­erhöhung geführt, die bekannte Phase der Klimaerwärmung. Wie oben ausgeführt, passt in die Erwärmung nach 1990 auch die Entwicklung der NAO. Für die letzten Jahre ab ca. 2000 muss auch für die lange Messreihe der August­temperaturen in Deutschland diagnostiziert werden, dass bereits ein deutlicher Abkühlungstrend eingesetzt hat. An diesem Trend hat selbst der heiße Sommer 2015 nichts geändert. Auch für den längeren Zeitraum ab 1990, 25 Jahre, ist die Temperaturentwicklung negativ. Es wird eindeutig wieder kälter!

So wie eine Schwalbe noch keinen Sommer macht, so machen einzelne Temperaturrekorde noch keinen Klimawandel. Analysiert man die Temperaturen der Rekordstation Kitzingen im Sommer 2015 genauer, so erkennt man, dass den heißen Tages­temperaturen vergleichsweise niedrige Nacht­temperaturen gegenüber stehen. Die Differenz zwischen Tagesmaximimum 40,3 °C (Deutschland­rekord) und den Nachttemperaturen mit ca. 15 °C um diese Rekordtage herum beträgt fast 25 °C, siehe oben. Wenn Kohlenstoffdioxid tagsüber für diese Rekordtemperaturen verantwotlich sein soll, wieso hält es dann nicht auch in den Nächten die Wärme zurück? Wie könnte in der kleinen Waldlichtung in Potsdam das CO₂ nur tagsüber für eine Erwärmung sorgen, nachts aber unwirksam sein und statt dessen eine Abkühlung zulassen, wie es im Zeitraum zwischen 1923 und 1988 in Potsdam passierte? Es bleibt festzustellen: Im deutschen Temperaturdatensatz gibt es Stationen, die man eigentlich disqualifizieren müsste. In der Summe aus „Guten“ und „Schlechten“ gibt es keine halbgute, sondern doch nur eine schlechte „Mannschaftsleistung“, ein falsches Ergebnis im Hinblick auf die Erkenntnis über den Klimawandel.

Bereits 1967 hat Dr. Rudloff den Einfluss der Sonnenaktivität auf die Sommertemperaturen in Mitteleuropa am Beispiel der Wetterstation Basel-Binningen für die Phase 1750 bis 1960 aufgezeigt (in (5), Seite 254), siehe Abbildung 9. Sie deckt sich genau mit dem in Abbildung 8 dargestellten Verlauf der Augusttemperaturen in Deutschland. Das sind über 250 Jahre solarer Einfluss auf die Temperatur in Deutschland und damit in Mitteleuropa.

Abbildung 9: Wirkung variabler Sonnenaktivität auf Sommertemperaturen und Niederschlag in Mitteleuropa nach H. Rudloff (in (4), S. 254)

 

Wie die moderne Solarforschung festgestellt hat, ist die Sonnenaktivität seit ca. 10 Jahren stark eingebrochen. Die Entwicklung der solaren Prozesse deutet an, dass mindestens die nächsten zwei Zyklen ebenfalls unterdurchschnittlich ausfallen werden. Aus 250 Jahren Temperatur­entwicklung im Einklang mit der Sonne bleibt daraus nur die eine Schlussfolgerung: Das Klima­pendel schlägt zurück, die Erwärmung ist vorbei, die Abkühlung hat bereits eingesetzt und wird wahrscheinlich mehrere Jahrzehnte andauern. An dieser Entwicklung hat selbst der heiße Sommer 2015 nichts  ändern können. Die aktuelle Entwicklung in der Arktis lässt daran keine Zweifel.

 

Aktuelle Klimafakten einer Abkühlung der arktischen Polarregion
Abkühlung des Nordatlantiks, Zunahme der Schneebedeckung auf Grönland, Wachstum des arktischen Meereises (Maximum der letzten 10 Jahre, ohne die Küstenregionen betrachtet), Maximum der Eisbedeckung auf der Hudson Bay, schneereiche und kalte Winter im Osten Kanadas und der USA, Zunahme der Schneebedeckung der gesamten Nordhemisphäre im Winterhalbjahr, starke Abkühlung der Winter in den Hochalpen und in Deutschland insgesamt, Abkühlung der kältesten Nächte in den Sommermonaten in Deutschland um mehrere Grad seit Anfang 2000, kältester Sommer 2015 in Nordeuropa seit über 60 Jahren…

 

Fazit und Bewertung

Die Analyse der Entwicklung der Extremwerte von Wetterstationen zwischen Zugspitze und Ostsee zu verschiedenen Jahreszeiten hat gezeigt, dass nicht ein zusätzlicher Wärmeschub aufgrund eines vermeintlich CO₂-bedingten Treib­haus­effektes für die Klimaentwicklung in Deutschland verantwortlich war. Es war das Fehlen von Kälte aus der Polarregion. 5 Jahrzehnte mit starker Sonnenaktivität, führten zu einem Zurückschmelzen des Polareises. Die schnee- und eisbedingte Albedo veringerte sich. Die Polarregionen wurden weniger kalt. Eine Umstellung der Nordatlantische Oszillation NAO war die Folge. Dieser Zustand führte zu weniger kalten Wintern und weniger kalten Extrem­temperaturen einzelner Monate auch in Mitteleuropa, allerdings nur für wenige Jahre. Dieser Prozess hat sich seit ca. 25 Jahren wieder umgekehrt.

Bei alleiniger Betrachtung von langjährigen Temperaturmittelwerten war der Schluss falsch, dass eine allgemeine globale Erwärmung stattfand und diese auch in Mitteleuropa relevant wäre. Wie bereits vor 100 Jahren in der deutschen Klimaforschung darauf hingewiesen wurde, erkennt man bei fundierter Analyse der 30-Jahresperioden und ihrer Extremwerte die tatsächliche Klimaentwicklung wesentlich klarer. Die Analyse der Extremwerte des Monats August und der Wintertemperaturen von Wetterstationen zwischen Zugspitze und Ostsee (Schwerin) zeigt seit 25 Jahren einen klaren Trend zu kälteren Temperaturen.

Die Deutsche Klimaforschung hat schon vor 1970 den Zusammenhang zwischen Klima und Sonnenaktivität klar erkannt. Bereits Dr. Rudloff betonte, dass die Sonne die Kraft ist, die Schwankungen und Pendelungen unseres Klimas verursacht. Sie hält den Motor in Gang, der für die Zirkulationssysteme der Atmosphäre und Meere verantwortlich ist. Schwankungen der Sonnenaktivität schlagen sich direkt auf Wetter und Klima in allen Regionen der Erde nieder.  Die weitere Temperaturentwicklung in Deutschland zwischen 1970 und 2015 lässt sich ebenso allein mit dem Verlauf der Sonnenaktivität und der Nordatlantischen Oszillation NAO erklären. Eine Hinzuziehung des Kohlenstoffdioxids CO₂ für weitere Erklärungs­versuche ist nicht von Nöten. Entsprechend ist ein Einfluss des CO₂ auf das Klima in Mitteleuropa nicht erkennbar und deshalb auch nicht gegeben. Deutschland muss sich nicht auf eine weitere Klimaerwärmung einstellen. Mit dem Einbruch der Sonnenaktivität droht eindeutig eine jahrzehntelange Klimaabkühlung mit allen negativen Begleit­erscheinungen.

Die Klimaentwicklung der Zugspitze zeigt eindrücklich, dass die aktuelle Referenzperiode 1991 bis 2020 bisher komplett von einem markanten Abkühlungstrend beherrscht wird, sowohl bei den heißesten Tagen im August wie auch bei den kältesten im Winter von der Zugspitze bis hinab zu Ostsee.  Es wäre fahrlässig diese Entwicklung zu ignorieren.

Nach der hier vorgestellten Analyse deutscher Klimadaten liegen die tatsächlichen Beweggründe für die Klimakonferenz in Paris zur Begrenzung der globalen Erwärmung durch Reduzierung der atmosphärischen CO₂-Konzentration im Dunkeln…

Literatur

(1)     Th. Landscheidt: Sonnenaktivität als dominanter Faktor der Klimadynamik. http://www.schulphysik.de/klima/landscheidt/sonne1.htm

(2)     Leistenschneider, R. (2011): Dynamisches Sonnensystem – Die tatsächlichen Hintergründe des Klimawandels. Teile 1 bis 8. http://www.eike-klima-energie.eu.

(3)     Hann, Julius (1908): Handbuch der Klimatologie. Band I: Allgemeine Klimalehre. Verlag von Engelhorn, Stuttgart.

(4)     Wagner, Artur (1940): Klimaänderungen und Klimaschwankungen. Die Wissenschaft Band 92, Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig.

(5)     Rudloff, Hans v. (1967): Die Schwankungen und Pendelungen des Klimas in Europa seit dem Beginn der regelmäßigen Instrumenten-Beobachtungen (1670). Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig.

(6)     Michelbach, S. (2015): Solares Paradoxon Deutschlands, Teil I: Solare Zyklen in der deutschen und der globalen Temperaturmessreihe. http://www.kaltesonne.de

(7)     Leistenschneider, R.; Kowatsch, J.; Kämpfe, S. (2015): Sommer 2015 – Die Sonne ist an allem schuld! http://www.eike-klima-energie.eu.

 

Anlage 1 Berechnung der Sonnenaktivitätszahl S₄

Die Sonnenaktivitätszahl wurde hier eingeführt, um mehrere solare Parameter in einer Größe zu vereinigen. Damit ist die Darstellung der Sonnenaktivität im Vergleich mit anderen Messgrößen wie der Temperatur oder der Nordatlantischen Oszillation NAO in einem Diagramm möglich.

Als solare Parameter wurden die Solarstrahlung, die Anzahl der Sonnenstürme, das Solare Magnetfeld als „heliospheric magnetic field“ nach NOAA J. Lean, und die Anzahl der Sonnenflecken gewählt. Da jeder Parameter seine eigene Dimension besitzt, mussten sie zunächst auf Werte zwischen Null und Eins „normiert“ werden. In Anlehnung an ihre jeweiligen Minima und Maxima wurden folgende Werte als Null und Eins definiert.

 

Durchführung der Normierung für die Sonnenaktivitätszahl

 

Beispiel:

Anzahl der Sonnenflecken = 85,2

die normierte Sonnenfleckenzahl beträgt dann  (85,2 – Min)/Max = (85,2-0)/200 = 0,456

 

Berechnungsformel für die Sonnenaktivitätszahl S₄

Da nach R. Leistenschneider das solare Magnetfeld womöglich einen stärkeren Einfluss auf die Temperatur hat als die anderen Parameter, wurden in nachfolgender Formel eine entsprechende Gewichtung vorgenommen.

 

Sonnenaktivitätszahl                        S₄ = 0,2xSi_n + 0,2xSt_n + 0,4xHMF B_n + 0,2xSS_n

 

Um den Index der NAO in einem Diagramm zusammen mit der Sonnenaktivitätszahl und der Temperatur darzustellen war es aus programmtechnischen Gründen erforderlich, auch diese Größe in Werte zwischen Null und Eins umzurechnen. Dazu wurden als Minimumwert –6 und als Maximum +6 gewählt und daraus die normierten Werte wie im Beispiel für die Sonnenflecken, siehe oben, umgerechnet.