Sonne

Nur noch wenige Monate trennen uns vom Maximum des 24. Sonnenzyklus, welches für Frühling 2013 vorhergesagt ist. Etwa alle elf Jahre wird solch ein Höhepunkt erreicht, doch diesmal wird es eher wenig zu feiern geben. Unsere Sonne schwächelt.

Aufgrund des bisherigen Verlaufs und anderer Parameter können bereits Prognosen über die zu erwartende Sonnenfleckenzahl des aufziehenden Maximums getroffen werden. Am bekanntesten sind die Prognosen der NASA, die im Monatstakt erscheinen. Die neueste Vorhersage stammt vom 2. Juli 2012 und nimmt absolute Tiefstwerte an. Noch im März 2008 hatte die Behörde ein geglättetes Sonnenflecken-Maximum von 130 bis 140 prognostiziert, reduzierte es im Januar auf 100 bis 110, korrigierte dies im Mai 2009 auf 80 bis 90 und endete jetzt im Juli 2012 mit einer Prognose von 60 (Abbildung 1). Das ist sehr wenig, nur noch etwa halb so stark wie im vorangegangenen Sonnnenzyklus. Es ist gleichzeitig absoluter Minusrekord für die letzten 100 Jahre: Noch nie war die Sonne in dieser Zeit schwächer als im aktuellen Elfjahreszyklus.

Abbildung 1: Sonnenfleckenprognose der NASA aus dem Juli 2012 für den weiteren Verlauf des 24. Sonnenzyklus. Quelle. Marshall Space Flight Center.

David Archibald hat den aktuellen Sonnenzyklus kürzlich in einem WUWT-Artikel in den Kontext der letzten Jahrzehnte gestellt. Das Ergebnis: Die Sonne ist eindeutig in eine Art Winterschlaf-Modus verfallen. Das Sonnenmagnetfeld ist im letzten Minimum des Sonnenzyklus auf einen Tiefstwert gefallen, der in den letzten 80 Jahren niemals erreicht wurde (Abbildung 2). Aber es kommt noch schlimmer: Das jetzt im Frühling 2013 anstehende Maximum des Sonnenzyklus wird voraussichtlich Werte erreichen, die sonst in den Minima des Sonnenzyklus gemessen wurden (Abbildung 2). Wie auf einer Treppe marschiert die Sonne derzeit mit jedem Zyklus eine Etage tiefer.

Abbildung 2: Entwicklung des Sonnenmagnetfelds während der letzten 80 Jahre (approximiert über den sogenannten Ap-Index). Die braune Linie stellt eine schematische Prognose dar. Abbildungsquelle (leicht verändert): WUWT.

Die kosmische Strahlung ist ein Spiegelbild der Sonnenaktivität. Ein starkes Sonnenmagnetfeld hält die kosmische Strahlung von der Erde ab, ein schwaches Feld lässt die kosmischen Teilchen vermehrt bis zur Erde passieren. Der Vergleich des aktuellen 24. Sonnenzyklus mit den Zyklen der vergangenen 50 Jahre ist aufschlussreich (Abbildung 3): Das Sonnenminimum des Zyklus um 2009 ragt als einsame, steile Klippe aus der kosmischen Strahlungskurve empor. Das Sonnenmagnetfeld war so schwach, dass kosmische Teilchen in großen Mengen auf die Erde durchmarschieren konnten. Interessant ist nun das heraufziehende Maximum des Sonnenzyklus. Die kosmische Strahlung reagiert darauf kaum und bleibt auf einem hohen Niveau, mit Werten die weit über denjenigen der vorangegangenen Sonnenmaxima liegen (Abbildung 3).

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Die klimatische Wirkung von Schwankungen der Sonnenaktivität ist anhand von zahlreichen Fallstudien auf den verschiedensten Zeitmaßstäben empirisch gut dokumentiert worden. 

Allerdings gab es auch Untersuchungen, in denen Klimazyklen im Jahrzehnt-Bereich zwar nachgewiesen werden konnte, die aber nicht so recht mit den Sonnenaktivitätszyklen in Deckung gebracht werden konnten. Während in einigen Zeitabschnitten die Maxima der Kurven gut übereinstimmten, schienen sie zu anderen Zeiten sogar entgegengesetzt zu verlaufen. Mit einfachen statistischen Vergleichsmethoden konnte in solchen Fällen keine Korrelation zwischen Klima- und Sonnenzyklen gefunden werden. Einige Forscher nahmen dies in der Vergangenheit breits zum Anlass, einen möglichen Klimaeinfluss der Sonne anzuzweifeln. Möglicherweise zu Unrecht, wie sich jetzt zeigte. 

Ein russisch-brasilianisches Forscherduo hat sich dieses Problem jetzt etwas genauer angeschaut und kommt zu einem sehr interessanten Ergebnis. Gusev und Martin veröffentlichten ihre Studie im Januar 2012 im Fachmagazin Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. Als Untersuchungsmaterial dienten den Wissenschaftlern Datenreihen zu globalen Niederschlägen. Besonderes Augenmerk richteten sie dabei auf eine Regenstatistik aus dem brasilianischen Fortaleza, die bis 1849 zurückreicht. Die Niederschläge schwankten dabei im Takte des solaren 11-Jahres-Schwabe-Zyklus sowie des 22-Jahres-Hale-Zyklus (Abbildung 1). Allerdings war hierbei etwas sehr Merkwürdiges zu beobachten. Bis in die 1940er Jahre fielen die Maxima der Niederschläge mit den Maxima der Sonnenzyklen zusammen. Seit dieser Zeit ist jedoch ein gegenläufiger Trend ausgebildet. Die Regenmaxima fielen in den letzten 60 Jahren nun in die Sonnenminima. Zufall? Alles nur Rauschen? Was bedeutet dieser seltsame Zusammenhang? 

Die beiden Forscher nehmen an, dass es sich bei den dokumentierten Niederschlagszyklen um ein Gemeinschaftsprodukt handelt, wobei das Umschlagen eines im Klimasystem intern ablaufenden Zyklus durch den Sonnenzyklus getaktet wird. Dabei kann es zu sogenannten Phasenverschiebungen kommen, das heißt die Sonnen- und Klimazyklen können sich zeitlich zueinander verschieben. Gusev und Martin entwickelten nun eine mathematische Formel, mit der sie die dokumentierten Zyklen zuverlässig nachbilden und die Phasenverschiebung gut reproduzieren konnten. Der Untersuchungszeitraum von über 150 Jahren war dabei lang genug und enthielt eine ausreichend hohe Anzahl von Zyklen, so dass von einer stichhaltigen Rekonstruktion auszugehen ist. 

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