Die Sonne bestimmt das Klima

Es gibt viele Beweise für den bestimmenden Einfluss der Sonne auf das globale Klima. Die folgende Grafik zeigt die starke Korrelation von Sonnenaktivität und Temperaturen in der Arktis (Quelle: Willi Soon, "Variable solar irradiance as a plausible agent for multidecadal variations in the Arctic-wide surface air temperature record of the past 130 years", Geophysical Research Letters, vol. 32, L16712, 2005):



In der Arktis zeigen sich Klimaschwankungen besonders deutlich, deshalb sind die obigen Ergebnisse von großer Bedeutung. Einen weiteren Hinweis auf den Zusammenhang von Sonnenaktivität und Klima liefert die Messung der Konzentration von Beryllium 10 Isotopen (¹⁰Be) z. B. in Eisbohrkernen. Je aktiver die Sonne, desto weniger ¹⁰Be wird in der Atmosphäre produziert. Jürg Beer hat in Eisbohrkernen aus Grönland die Mengen dieses Isotops gemessen und sie mit den zeitgleichen Temperaturen verglichen. Die folgende Grafik zeigt für den Zeitraum von 1720 bis 1990 die große Übereinstimmung zwischen Sonnenaktivität und Temperatur (Quelle: Jürg Beer et al., "The role of the sun in climate forcing", Quaternary Science Reviews, vol. 19, 2000, 403-415):



Jürg Beer stellt dazu fest: "Based on the analysis of historical data we conclude that solar forcing indeed plays an important role in past and present climate change".

Einen weiteren Beweis für die Sonne als dominanten Klimafaktor lieferten U. Neff und sein Team, die in Stalagmiten (stehenden Tropfsteinen) im Oman die Konzentration von Sauerstoff 18 Isotopen (¹⁸O) als Indikatoren für Monsunregen bestimmten und diese Werte mit Kohlenstoff 14 Isotopen (¹⁴C) aus Baumrinden als Indikatoren für die Sonnenaktivität verglichen. Die folgende Grafik zeigt die enge Wechselbeziehung zwischen Sonne und Klima für den Zeitraum von 9.600 bis 6.200 Jahren vor heute (Quelle: U. Neff et al., "Strong coherence between solar variability and the monsoon in Oman between 9 and 6 kyr ago", Nature 411, 2001, 290-293):



U. Neff schreibt dazu: "The excellent correlation between the two records suggests that one of the primary controls on centennial- to decadal-scale changes in tropical rainfall and monsoon intensity during this time are variations in solar radiation."

Der Einfluss der Sonne auf das Klima erfolgt einerseits über die veränderliche Sonneneinstrahlung (Licht und Wärme), andererseits dadurch, dass die Sonne durch ihren Magnetismus und den von ihr ausgehenden Sonnenwind darüber entscheidet, wieviel kosmische Strahlung die Erdatmosphäre erreichen kann.

In der Aktivität der Sonne sind mehrere Zyklen erkennbar. Der auffälligste ist die in einem Zeitraum zwischen 8 und 15 Jahren sich verändernde Anzahl von Sonnenflecken. Dieser im Durchschnitt elfjährige Sonnenfleckenzyklus wurde erstmals von Heinrich Schwabe ausführlich beschrieben. Während des Maximums dunkler Flecken ist die Sonne heller als während des Fleckenminimums. Zwar verringern die Sonnenflecken die Strahlung, aber die gleichzeitig auftretenden Sonnenfackeln übertreffen im Endergebnis den verdunkelnden Einfluss der Flecken. "Nach den von Satelliten in den vergangenen 20 Jahren gelieferten Strahlungsdaten betrug die Änderung der Sonneneinstrahlung während der Höhepunkte [des Sonnenfleckenzyklus] 1980 und 1990 etwa 1,3 W/m² [Watt je Quadratmeter], was bedeutete, dass sie 0,1% höher als während der jeweils nachfolgenden Tiefpunkte 1986 und 1996 war. Das ist ein Wert, der dem errechneten Energieeintrag durch die vom Menschen erzeugten Treibhausgase während der gleichen Zeit entspricht." (Ulrich Berner und Hansjörg Streif, "Klimafakten. Der Rückblick - ein Schlüssel für die Zukunft", 4. Auflage, 2004, Seite 21)

Zusätzlich zu dieser Schwankung der Sonneneinstrahlung von 0,1% während des Schwabe-Zyklus gibt es noch Hinweise auf eine langfristige Steigerung der Sonneneinstrahlung während des letzten Jahrhunderts, siehe z. B. die Nachricht: NASA STUDY FINDS INCREASING SOLAR TREND THAT CAN CHANGE CLIMATE, in der berichtet wird, dass eine Forschergruppe unter der Leitung von Richard Willson bei der Analyse der Daten von 3 verschiedenen ACRIM-Satelliten der NASA eine Erhöhung der Sonneneinstrahlung um 0,05% je Jahrzehnt seit den späten 1970er Jahren festgestellt hat. Richard Willson schreibt dazu: "This trend is important because, if sustained over many decades, it could cause significant climate change ... Historical records of solar activity indicate that solar radiation has been increasing since the late 19th century. If a trend, comparable to the one found in this study, persisted throughout the 20th century, it would have provided a significant component of the global warming the Intergovernmental Panel on Climate Change reports to have occurred over the past 100 years."

Einen noch größeren Einfluss auf die globalen Klimaschwankungen als die Variabilität der Sonneneinstrahlung hat die Fähigkeit der Sonne, die Menge an kosmischer Strahlung zu regulieren, welche die Erde erreicht. Die Sonne gibt ständig einen Strom geladener Teilchen ab, den Sonnenwind, der die Erde teilweise von der kosmischen Strahlung abschirmt. Der Sonnenwind verändert sich im Gleichklang mit der Sonnenstrahlung. Bei schwacher Sonnenaktivität ist auch der Sonnenwind weniger mächtig. Je schwächer er ist, desto mehr kosmische Strahlen können in die Atmosphäre eintreten, wo sie die Bildung von Kondensationskernen für niedrige Wolken stark fördern. Dieser Wolkentyp hat eine kühlende Wirkung, weil er die Reflektion der Sonnenenergie verstärkt.

Wenn die Sonne sehr aktiv ist, dann ist auch der Solarwind stärker und ein größerer Teil der kosmischen Strahlung wird blockiert, weniger Wolken werden gebildet und die Erde erwärmt sich. Eine aktive Sonne bedeutet also globale Erwärmung, während eine schwache Sonne uns weniger vor der kühlenden kosmischen Strahlung schützt, was zu einer globalen Abkühlung führt.

Besondere Verdienste in der Aufklärung dieses Zusammenhangs hat der dänische Physiker Henrik Svensmark, der dazu schreibt: "The direct influence of changes in solar irradiance is estimated to be only 0.1 °C. The cloud forcing, however, gives, for the above sensitivity, 0.3–0.5 °C, and has therefore the potential of explaining nearly all of the temperature changes in the period studied." (Henrik Svensmark, "Influence of Cosmic Rays on Earth’s Climate", Physical Review Letters, vol. 81, no. 22, 1998)

Die folgende Grafik (Quelle: Eigil Friis-Christensen and Henrik Svensmark, "What do we really know about the Sun-climate connection?", Advanced Space Research, vol. 20, no. 4/5, 1997, 913-921) zeigt die starke Übereinstimmung zwischen Sonnenflecken (blaue Kurve) und kosmischen Strahlen (rote Kurve):



Die nächste Grafik (Quelle: U. Berner/H. Streif, Klimafakten, op. cit. Seite 21) zeigt die enge Beziehung zwischen kosmischer Strahlung und Wolkenbedeckung:



U. Berner und H. Streif schreiben dazu (Klimafakten, op. cit., Seite 22): "Zwischen Sonnenwind, Erdmagnetfeld und Wolkenbildung bestehen Wechselwirkungen, die über veränderliche Wolkenmengen zu stärkerer oder schwächerer Rückstrahlung der Sonnenenergie führen. Eine Änderung der Wolkenbedeckung (die durch Satellitenbeobachtungen dokumentiert ist) von 3% während eines mittleren elfjährigen Solarzyklus bewirkt nach einer groben Abschätzung eine Änderung im Strahlungsantrieb von 0,8 bis 1,7 Watt pro m². Eine erhöhte Wolkenbedeckung hat eine insgesamt kühlende Wirkung. Der durch Wolkenbildung ausgelöste Klimaeffekt erscheint bedeutend, insbesondere wenn man ihn mit dem gesamten Strahlungsantrieb der erhöhten bzw. steigenden atmosphärischen CO₂-Konzentration vom Jahr 1750 bis heute vergleicht, der auf 1,56 Watt pro m² geschätzt wird."

Henrik Svensmark und seinem Team ist es gelungen, einen experimentellen Nachweis für die Bildung von Wolken durch kosmische Strahlen zu geben, siehe: Henrik Svensmark, "Cosmoclimatology: a new theory emerges", Astronomy and Geophysics 48, 2007, 118-124. Darin heißt es: "This article so far has summarized the evidence for the climatic role of cosmic rays, which underpins cosmoclimatology:

• Observations of variations of low cloud cover correlated with cosmic-ray variations;


• Experimental evidence for the microphysical mechanism whereby cosmic rays accelerate the production of cloud condensation nuclei;


• The Antarctic climate anomaly as a symptom of active forcing of climate by clouds;


• Quasi-periodic climate variations over thousands of years that match the variations in radionuclide production by cosmic rays;


• Calculations that remove an apparent difficulty associated with geomagnetic field variations.

Eine gute populärwissenschaftliche Einführung in das Thema gibt das Buch: Henrik Svensmark & Nigel Calder, "The Chilling Stars: A Cosmic View of Climate Change", Totem Books, 2. Auflage, 2008.