Sonne

Rhein-Beobachtung liefert Erkenntnisse zur Verbindung zwischen Perioden geringer Sonnenaktivität und extremen Kälteereignissen in Mitteleuropa

Die kalten Winter 2009/2010 und 2010/2011 trafen Europa ziemlich unvorbereitet (siehe S. 97-98 in „Die kalte Sonne“). Eigentlich sollte es laut IPCC doch immer wärmer werden, und dann sowas. Was könnte der Auslöser gewesen sein? Offensichtlich muss es sich um einen Mechanismus handeln, der in den Klimamodellen bislang zu kurz gekommen ist, sonst wäre man nicht so überrascht worden.War es nur Zufall, dass zeitgleich auch die Sonnenaktivität in ungeahnte Tiefe stürzte?

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität Mainz und der ETH Zürich um Frank Sirocko hat sich jetzt einmal den Zusammenhang zwischen kalten Wintern in Mitteleuropa und der Sonnenaktivität angeschaut und kam zu überraschenden Ergebnissen. Die Forscher publizierten ihre Arbeit Ende August 2012 in den Geophysical Research Letters. In der Tat: In Jahren, in denen die Sonnenfleckenzahl als Zeichen der magnetischen Aktivität des Gestirns besonders niedrig ist, kommt es gehäuft zu frostigen Wintern. Dies war dann sogar der Süddeutschen Zeitungeinen Bericht wert, der in der Wochenendausgabe vom 25./26. August 2012 erschien. Christopher Schrader schreibt in dem Artikel anerkennend: „Die Sonne hat offenbar einen unerwartet starken Einfluss auf die Winter in Europa.“

Die Ergebnisse der Studie sind in einer Pressemitteilung der Universität Mainz gut zusammengefasst:

Wissenschaftler haben lange vermutet, dass der 11-Jahres-Rhythmus der Sonne Einfluss auf das Klima bestimmter Regionen der Welt haben könnte. Allerdings reichen die Temperaturaufzeichnung häufig nicht weit genug zurück, um eindeutige Muster aufzeigen zu können. Jetzt hat ein internationales Team von Forschern einen neuen Ansatz gefunden, der genau diese Vermutung bestätigt. Sie zeigten nicht nur, dass ungewöhnlich kalte Winter in Mitteleuropa während Phasen geringer Sonnenaktivität vorkamen, sondern auch dass die Anzahl der Sonnenflecken zu dieser Zeit auf ein Minimum reduziert war. Der Schlüssel zu dieser Forschung ist Deutschlands größter Fluss: Der Rhein.

Obwohl die Erdoberfläche in ihrer Gesamtheit derzeit eine Erwärmung aufweist, zeigen die neuen Daten eine Verbindung zwischen Perioden geringer Aktivität der Sonne und extremen Kälteereignissen in Mitteleuropa, insbesondere konzentriert auf die Regionen des Rheins. „Der Rhein ist als Forschungsobjekt ideal für unsere Arbeit“, schwärmt Univ.-Prof. Dr. Frank Sirocko, Erstautor der Studie und Professor für Sedimentologie und Paläokli-matologie am Forschungszentrum Geocycles der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). „Wir nutzen die Eisbedeckung in der Vergangenheit als Proxy, also einen indirekten Hinweis auf die klimatischen Verhältnisse der jeweiligen Zeit. Es ist ein sehr simpler, aber zuverlässiger Hinweis: Entweder es gab Eis, oder es gab keins.“

Doch wie bekommt man diese Information? Die Antwort ist einfach: Seit dem 18. Jahrhundert nutzen Flussschiffer den Rhein als Transportweg. Die Verlade- und Anlegestellen entlang des Flusses führten jährlich Buch darüber, wann Eisbedeckung die Rheinschifffahrt behinderte oder sogar unmöglich machte. Die Wissenschaftler bestimmten anhand dieser und weiterer historischer Unterlagen die Anzahl der Jahre, in denen der Rhein vollständig zugefroren war und fanden heraus, dass zwischen 1780 und 1963 der Rhein 14 Mal an verschiedenen Stellen zufror. „Allein die schiere Größe des Rheins bedeutet, dass es für ein solches Ereignis extreme Kälte braucht, was die Eisbedeckung zu einem sehr guten Proxy macht“, so Sirocko.

Das Team trug nun den Zeitpunkt dieser Kälteereignisse gegen den regelmäßigen 11-Jahres-Zyklus der Sonnenfleckenaktivität auf. Sie fanden heraus, dass 10 der 14 Kälteereignisse gleichzeitig mit einem geringen Vorkommen der Sonnenflecken auftraten. „Damit zeigen wir erstmals anhand robuster Daten, dass auffallend kalte Winter in Mitteleuropa während der letzten 230 Jahre auf eine gemeinsame Ursache zurückgeführt werden können“, so Sirocko.

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Warum fürchten sich so viele Forscher vor den solarsynchronen Millenniumszyklen?

Von Sebastian Lüning

Im Netz findet derzeit eine neue Episode der Klimadiskussion statt, ausgelöst durch einen kürzlichen Zeit-Online-Artikel von Toralf Staud (siehe unser Blogartikel „Kritik an der kalten Sonne auf Zeit Online: Was ist dran an den Vorwürfen?„). Die Antwort erschien zudem auf EIKE, wo sich im Zuge der Kommentierung auch Toralf Staud zu Wort meldete. Im Folgenden gehe ich abschließend auf einige interessante zusätzliche Punkte der Diskussion ein (der Kommentar ist auch im EIKE-Thread erschienen):

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Sehr geehrter Herr Staud,

Ich freue mich wirklich sehr, dass Sie sich so intensiv mit unserer Arbeit beschäftigen. Diskussion ist ein wichtiger Bestandteil der Klimawissenschaften. Leider habe ich den Eindruck, dass Ihr Beitrag, diese Diskussion nicht richtig voranbringt. Anstatt sich mit richtig interessanten Problemen zu beschäftigen, stellen Sie abenteuerliche Verschwörungstheorien auf. Sie müssen davon ausgehen, dass mir die wissenschaftliche Arbeitsweise gut bekannt ist. In den letzten 15 Jahren habe ich mehr als 30 Fachartikel in internationalen geowissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht und bin noch immer als Reviewer bei etlichen dieser Zeitschriften tätig. Zudem habe ich in den letzten Jahren sehr viel Literatur zum Thema Klimawandel gelesen und ausgewertet, vermutlich mehr als Sie.

Ich denke, Sie verfolgen da eine ganz falsche Spur. Die Frage sollte doch vielmehr lauten: Warum möchten so wenige Wissenschaftler über das Thema solarsynchroner Klimazyklen arbeiten bzw. hiermit in Verbindung gebracht werden?

Wenn eine Arbeitsgruppe die holozäne Klimaentwicklung eines bestimmten Gebietes untersucht und dabei Schwankungen/Fluktuationen/Zyklen entdeckt, bietet es sich einfach an, den Verlauf mit der Entwicklung anderer Gebiete zu vergleichen. Oft wird hierbei auch die Nordatlantik-Studie von Bond et al. (2001) herangezogen. Das besondere an dieser Studie ist, dass die Autoren klar zeigen konnten, dass sich das Klima synchron zur Sonnenaktivität zyklisch änderte. Warum sich Co-Autor Beer daran nicht mehr erinnern kann, bleibt sein persönliches Geheimnis.

Nun hat also die besagte Forschergruppe mit den Sauerland-Höhlentropfsteinen ihr Resultat auch mit Bond et al. verglichen und fand große Ähnlichkeiten. Nun sollten Sie sich als Journalist eine wichtige Frage stellen: Warum erwähnen die Autoren von Fohlmeister et al. denn in ihrem Paper nicht, dass weitgehende Synchronität zu Bond et al. (2001) auch Synchronität zur Sonnenaktivität bedeutet? Woher die Scheu, diesen offensichtlichen Zusammenhang explizit zu nennen? Und in weiterer logischer Fortsetzung: Warum will Manfred Mudelsee weder mit Bond et al. noch mit der Sonnenaktivität etwas zu tun haben? Sie sagen ja selbst, dass Sie die Abbildung 4 in Mudelsee et al. (2012) angeschaut haben. Natürlich sind dort kräftige Schwankungen zu erkennen, die durchaus zyklischen Charakter haben. Vergessen Sie dabei nicht, dass sich hier verschiedene Zyklenlängen überlagern und sich die Zyklenlängen in einem bestimmten Rahmen auch verschieben können. Das Endresultat muss daher keineswegs wie eine monotone Sinuskurve aussehen.

Grundsätzlich halte ich nichts von einer pedantischen Aufsplitterung der Papers. Das Höhlen-Projekt wurde von einer wissenschaftlichen Gruppe gemeinsam durchgeführt und die Ergebnisse dann auf verschiedene Papers aufgeteilt, so wie es heute üblich ist. Dies steigert die Anzahl der Publikationen, kann aber der Übersicht halber auch sinnvoll sein. Früher wären alle Ergebnisse in einer Monographie erschienen und die Zusammenhänge klar benannt worden. Ich halte ebenfalls nichts davon, sich nun auf Splitterergebnisse zu beschränken und so zu tun, als ob es die anderen Papers gar nicht geben würde.

Kommen wir nun aber zum wichtigsten Punkt: Warum ist es heutzutage als Wissenschaftler unklug, im Zusammenhang mit Bond et al. und Sonnenaktivitätszyklen genannt zu werden? Wie ich Ihnen bereits in der Vergangenheit versucht habe zu erklären, steckt hierin vermutlich einer der Schlüssel zur Klimadebatte. Wenn es sonnensynchrone Millenniumszyklen in der Vergangenheit gegeben hat, dann wird es sie auch heute noch geben. Und die Erwärmung der letzten 150 Jahre seit Ende der Kleinen Eiszeit passt genau in dieses Muster. In den letzten 100 Jahren hat sich das Sonnenmagnetfeld mehr als verdoppelt (nun geht es wieder zurück).

Ich hatte zu Bond et al. (2001) im Juli 2010 eine interessante Blog-Diskussion mit Stefan Rahmstorf. Er wollte mir damals weismachen, dass Bond später von seinen Zyklen wieder abgerückt wäre und sich die Zyklen nicht bestätigt hätten. Siehe http://tinyurl.com/cfaxbqv (Kommentar 1.8.2010, 22:44 Uhr).

Beide Behauptungen sind nicht richtig. Wie mir ein ehemaliger Doktorand von Bond mitteilte, verfolgte Bond diese Zyklen bis zu seinem viel zu frühen Tod weiter. Er war sogar als Co-Autor an weiteren Studien beteiligt, die den Zyklus bestätigen konnten. Mittlerweile hat eine Vielzahl von Papers den holozänen Bond et al. Klimazyklus in den verschiedensten Teilen der Erde nachgewiesen. Das neueste Paper sowie eine Karte mit den meisten Papers ist in einem kürzlichen Blogartikel im Kaltesonne-Blog erschienen:

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Millenniumszyklen vor Florida: Neue Arbeit dokumentiert bedeutenden Einfluss der Sonne auf das Klima vor 7000 Jahren

Das Klima der vergangenen 10.000 Jahre war bei weitem nicht so stabil und monoton wie lange von führenden IPCC-Forschern angenommen. In den letzten zehn Jahren sind aus den verschiedensten Teilen der Erde Fallstudien publiziert worden, in denen ein zyklisches Schwanken des Klimas im 1000-Jahres-Maßstab dokumentiert worden ist (Abbildung 1). Die Klimaänderungen verliefen dabei weitgehend synchron zur Entwicklung der Sonnenaktivität, so dass Änderungen der Sonnenaktivität als Hauptklimaantrieb identifiziert werden konnten. Auch die Klimaentwicklung der letzten 1000 Jahre, einschließlich der Erderwärmung des 20. Jahrhunderts passen gut in dieses bekannte Schema.

Die lange unterschätzten natürlichen „Millenniumszyklen“ werden derzeit von einer ganzen Reihe von Forschungsgruppen untersucht. Die neueste Arbeit hierzu erschien im Juli 2012 im Fachmagazin Paleoceanography. Eine Forschergruppe um Matthew Schmidt von der Texas A&M University untersuchte einen Sedimentkern, der in knapp 200 m Wassertiefe aus dem Meeresboden der Floridastraße erbohrt wurde und die Klimageschichte der letzten 10.000 Jahre erschließt (Abbildung 1). Die Floridastraße ist eine 100 bis 200 Kilometer breite Meeresstraße zwischen dem US-Bundesstaat Florida und Kuba. Durch dieses Nadelöhr zwängt sich auch der Golfstrom auf dem Weg nach Norden, so dass das Gebiet ein wichtiges Verbindungsglied zwischen den Tropen und den hohen Breiten im Atlantik darstellt.

Abbildung 1: Literatur-Übersicht der von solarer Aktivität hervorgerufenen weltweiten Millenniums-Zyklen. Schwarzer Punkt markiert die neue Publikation von Matthew Schmidt und Kollegen aus der Floridastraße.

 

Schon länger ist bekannt, dass das Klimageschehen der Floridastraße eng an die Klimaentwicklung der hohen atlantischen Breiten gekoppelt ist. So stürzten während der Kleinen Eiszeit im Nordatlantik die Temperaturen ab, was im Meeresgebiet vor Florida zu trockeneren klimatischen Bedingungen führte. Ursache war eine Verlagerung der atmosphärischen Zirkulationssysteme, wobei sich die Hadley Zelle und die innertropische Konvergenzzone verschoben hatten.

Matthew Schmidt und seine Kollegen konzentrierten sich in ihrer neuen Studie auf die erste Hälfte der Nacheizeit, 9.000 bis 6000 Jahre vor heute. Waren hier möglicherweise ähnliche Klimamuster ausgebildet, also eine klimatische Austrocknung vor Florida während solarer Flauten und kühlen „Kleinen Eiszeiten“ zu verzeichnen? Zur Beantwortung dieser Frage erstellten die Forscher eine detaillierte Klimarekonstruktion für das Untersuchungsgebiet mit einer Auflösung von etwa 25 Jahren pro Datenpunkt. Die Temperaturentwicklung erfassten sie mithilfe des Magnesium-Kalzium-Verhältnisses von Schalen kalkiger Einzeller, den sogenannten Foraminiferen. Den Salzgehalt rekonstruierte das Team auf Basis von Sauerstoffisotopen. Das Alter der Schichten wurde über die Radiokarbonmethode bestimmt.

Das Ergebnis überrascht nicht: Auch in der frühen Nacheiszeit fielen die trockenen Zeiten in Florida mit Sonnenflauten zusammen. Wenn es sich im Nordatlantik und anderen Teilen der Erde abkühlte, blieb in der Floridastraße regelmäßig der Regen aus. Im Pazifik häuften sich gleichzeitig die El Nino-Ereignisse (Abbildung 2). Der solare Taktgeber wirkte sich zudem auch in vielen anderen Gebieten der Erde aus. So wurde in China während dieser sonnenschwachen Zeiten jeweils eine Abschwächung des asiatischen Monsuns registriert.

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