Globale Abkühlung zu erwarten

Die Sonne ist der entscheidende Klimafaktor, siehe dazu auch: Die Sonne bestimmt das Klima. Der Sonnenwind bestimmt, wieviel der galaktischen Strahlung auf der Erde eintrifft und dort zur Wolkenbildung beiträgt, die ihrerseits das Rückstrahlvermögen des Planeten beeinflusst. Dieser sonst unsichtbare Teil der Sonnenaktivität wird durch das Polarlicht sichtbar, das entsteht, wenn elektrisch geladene Teilchen des Sonnenwindes auf die Erdatmosphäre treffen und dort die Luftmoleküle zum Leuchten anregen. Das folgende Bild zeigt ein Nordlicht über Bear Lake, Alaska, am 18. Januar 2005 (Quelle: US Air Force, Joshua Strang):



Diese Lichterscheinungen sind an beiden magnetischen Polen zu sehen, d. h. nördlich 60° nördlicher Breite und südlich 60° südlicher Breite. Auf dem nächsten Bild sieht man ein Südlicht über der Antarktis, aufgenommen am 22.04.2006 durch Samuel Blanc (Quelle: Image Editor):



Dänischen Wissenschaftlern ist es nun gelungen, weitere Beweise für den Einfluss der Sonne auf das Klima zu sammeln, siehe dazu die Pressemitteilung Scientists at Aarhus University (AU) and the National Space Institute (DTU Space) show that particles from space create cloud cover. Es konnte in einem Experiment gezeigt werden, dass die galaktische Strahlung in der Erdatmosphäre zur Bildung von Aerosolpartikeln führt, die Kondensationskerne für die Wassertropfen darstellen, aus denen die niedrigen Wolken bestehen. Die folgende Zeichnung zeigt das Auftreffen energiereicher galaktischer Strahlen auf die Atmosphäre und die dadurch ausgelöste Erzeugung von Kaskaden neuer Partikel, darunter auch energiereicher Elektronen, die in der Lage sind, die Kondensationskerne von Wolken zu bilden (Bild: NASA Images):



Die folgende Grafik zeigt die Wirkung der galaktischen Strahlung auf die Wolkenbildung (Quelle: Technical University of Denmark, National Space Institute):



Der Einfluss der Sonnenaktivität auf die Wolkenbildung lässt sich empirisch belegen. Durch Neutronenzählungen an verschiedenen Stationen, z. B. in Oulu (Finnland) seit 1960, weiß man, dass es ein inverses Verhältnis zwischen Sonnenzyklus und der auf der Erdoberfläche eintreffenden galaktischen Strahlung gibt: im Maximum des Sonnenzyklus wird das Minimum der galaktischen Strahlung erreicht. Ein Sonnenzyklus ist normalerweise 11 Jahre lang, er kann aber auch 9 bis 16 Jahren dauern. Es gibt eine Korrelation zwischen der Länge des Sonnenzyklus und seiner Amplitude: je kürzer der Zyklus, desto höher die Amplitude. Ein hoher Ausschlag bedeutet viele Sonnenflecken und einen starken Sonnenwind, der die Erde stärker von der galaktischen Strahlung abschirmt. Das folgende Bild verdeutlicht die Größenordnungen, indem es einen Sonnenflecken maßstabsgetreu zur Erde in Beziehung setzt (Quelle: Institute for Solar Physics der Schwedischen Akademie der Wissenschaften (Sonnenfleck) und NASA Apollo 17 (Erde). Das Foto des Sonnenflecken wurde im Mai 2010 mit dem Swedish 1-m Solar Telescope des Observatoriums auf La Palma, Kanarische Inseln, aufgenommen):



Friis-Christensen und Lassen fanden eine Korrelation zwischen der Länge des Sonnenzyklus und den globalen Temperaturen (Friis-Christensen, E. and Lassen, K., 1991. Length of the solar cycle: An indicator of solar activity closely associated with climate, Science, 254:698-7001991). An einigen der wenigen Temperaturmessreihen, die sich über einen langen Zeitraum erstrecken, konnte diese Beziehung ebenfalls nachgewiesen werden, so z. B. für Armagh in Nordirland durch Butler und Johnson (Butler, C. J. und Johnston, D. J., 1996. A provisional long mean air temperature series for Armagh Observatory, Journal of Atmospheric Terrestrial Physics, 58:1657-1672), für De Bilt, Niederlande, durch Archibald (Archibald, D., 2006. Solar Cycles 24 and 25 and predicted climate response, Energy and Environment, 17:29-38) und für Temperaturdaten aus dem Nordosten der USA ebenfalls durch Archibald (Archibald, D., 2009. Solar cycle 24: Expectation and implications. Energy and Environment, 20:1-11). In diesen Untersuchungen wurde eine starke Korrelation von 0,7° C pro Jahr der Abweichung des Sonnenzyklus von der Dauer seines Vorgängers festgestellt.

Der letzte Sonnenzyklus, in der Zählung der Solarphysiker die Nummer 23, war bereits deutlich schwächer als seine Vorgänger. Er endete im Mai 2009 und erreichte damit eine Dauer von 13 Jahren. Dadurch wurde er 3,4 Jahre älter als der Sonnenzyklus 22. Der oben erwähnte Zusammenhang zwischen Zykluslänge und Temperatur lässt in den mittleren Breiten eine Abkühlung von circa 2,2° C während der Dauer des gegenwärtigen Sonnenzyklus 24 erwarten. Die thermische Trägheit der Ozeane verlangsamt die Abkühlung, kann sie aber nicht verhindern.

Die American Astronomical Society hat am 14. Juni auf dem jährlichen Treffen ihrer Solar Physics Division bekannt gegeben, dass die Ergebnisse von drei unabhängigen Zweigen ihrer Solarforschung auf eine drastische Abschwächung des gegenwärtigen und des nächsten Sonnenzyklus hinweisen, siehe dazu: All three of these lines of research to point to the familiar sunspot cycle shutting down for a while. Es wurde festgestellt, dass der Strahlstrom im Sonneninneren stark nachgelassen hat, die Sonnenflecken auf der sichtbaren Oberfläche der Sonne abnehmen und schwächer werden, und auch die Sonnencorona und -pole Veränderungen in diese Richtung aufweisen, siehe dazu: Sun’s Fading Spots Signal Big Drop in Solar Activity.

Wir wollen hier zumindest auf eine der Studien näher eingehen, von denen in der Mitteilung der AAS die Rede war. Matt Penn, William Livingston und Leif Svalgaard berichten in ihrer Arbeit A Decade of Diminishing Sunspot Vigor von den Ergebnissen ihrer Solarforschung mit dem McMath-Pierce Telescope auf dem Kitt Peak in Arizona. Sie erwarten einen langfristigen Trend zur Abschwächung der Sonnenfleckenstärke und sagen voraus, dass im kommenden Sonnenzyklus 25 kaum oder überhaupt keine Sonnenflecken gebildet werden. Die folgende Grafik zeigt, dass die durchschnittliche Magnetfeldstärke der Sonnenflecken in den Sonnenzyklen 22, 23 und 24 ständig abgenommen hat und hierdurch die magnetische Grenze näher rückt, unter der keine Sonnenflecken mehr entstehen können (Quelle: Penn u. a.):



Die Solar Physics Division der AAS hat in ihrer Pressemitteilung WHAT’S DOWN WITH THE SUN? MAJOR DROP IN SOLAR ACTIVITY PREDICTED erklärt: "A missing jet stream, fading spots, and slower activity near the poles say that our Sun is heading for a rest period ..." Frank Hill, der stellvertretende Direktor des Solar Synoptic Network des National Solar Observatory sagte: "This is highly unusual and unexpected, but the fact that three completely different views of the Sun point in the same direction is a powerful indicator that the sunspot cycle may be going into hibernation." Hill zog aus der bisherigen Forschung den Schluss: "If we are right, this could be the last solar maximum we’ll see for a few decades. That would affect everything from space exploration to Earth’s climate."

Die abnehmende Sonnenaktivität lässt eine globale Abkühlung erwarten, die jener der Jahre zwischen 1645 und 1715 gleicht, als sich die Sonne im Maunderminimum befand, während dem keine Sonnenflecken beobachtet wurden. Diese Periode war der kälteste Zeitraum der Kleinen Eiszeit, in dem sehr kalte und lange Winter sowie kühle Sommer auf der Erde vorherrschten.