Energie & Umwelt

Teil 4: Der Einfluss der Sonne auf das Klima

Schwerpunktthema im November, "die Klimakonferenz von Cancun (Mexiko)", Teil 4: Der Einfluss der Sonne auf das Klima.

 

Die Sonneneinstrahlung erwärmt die Luft und lässt Wasser verdunsten – und beeinflusst so das Wettergeschehen auf der Erde. Allerdings ist die Sonnenaktivität nicht immer gleich, sie unterliegt einem regelmäßigen, zyklischen Rhythmus. Aufgrund der Schwankungen werden teilweise Überlegungen geäußert, in wie weit die Sonnenaktivität nicht der maßgeblich treibende Faktor für die Klimaschwankungen und somit für die gegenwärtige Klimaerwärmung sei.

Der Zyklus der Sonnenaktivität schwankt zwischen 10-12,5 Jahren. Augenscheinlich lässt sich das Maß der Aktivität an Hand der Sonnenflecken beurteilen: Sind viele Sonnenflecken zu beobachten, ist die Aktivität der Sonne besonders hoch und man spricht von einem Maximum, sind so gut wie keine Flecken zu beobachten spricht man von einem Minimum. Doch die Aktivität der Sonne ist auch längerfristigen Schwankungen unterworfen. Vermutungen gehen davon aus, dass der 11-Jahres Zyklus von einem 80 und von einem weiteren 400-Jahres Zyklus überlagert wird.

Welche Vorgänge jedoch im Inneren der Sonne die jeweilige Länge des Zyklus und dessen Verlauf genau bestimmen, war bislang größtenteils unbekannt. Mittels der Sonnensonde Soho konnten im Sommer 2010 jedoch weitergehende Erkenntnisse gewonnen werden. Es wurden mächtige Strömungswalzen zu den Polen hin beobachtet, die den Zyklus offenbar regulieren. Sie sind Teil eines senkrecht zum Sonnenäquator verlaufenden Strömungssystems. Der Sonnendynamo, verantwortlich für das die Sonnenaktivität prägende Magnetfeld, steht dabei in engem Zusammenhang mit der variablen Ausdehnung der Strömungswalzen, ihrer Strömungsgeschwindigkeit und der Zykluslänge.

Eine kontinuierliche Überwachung der Sonnenoberfläche gibt es erst seit 1749, vorher erfolgten nur sporadische Einzelbeobachtungen. Eine gesicherte Aussage über die größeren Zyklen ist daher mit letzter Sicherheit noch nicht möglich. Von 1645 bis 1715 war die Oberfläche der Sonne nahezu frei von Flecken. Dieses so genannte Maunder-Miunimum fällt genau in die kälteste Periode der „Kleinen Eiszeit“, einer Schlechtwetterperiode in Europa, mit kühlen, verregneten Sommern und extrem kalten Wintern, die auf zahlreichen Gemälden der damaligen Zeit festgehalten wurde. 

Es stellt sich daher berechtigt die Frage, ob sich durch die Änderung der Sonnenaktivität und damit der Gesamtstrahlung der Sonne nicht auch das irdische Klima ändert?

Es gibt allerdings auch Hinweise auf überdurchschnittlich viele Vulkanausbrüche in dieser Zeit. Möglich ist zudem auch, dass das Maunder-Miunimum eine global zwar nur geringe Verringerung der Durchschnittstemperatur bewirkt hat, allerdings eine Änderung der Windströmungen in der Hochatmosphäre zu einer besonders starken regionalen Abkühlung auf der Nordhalbkugel geführt hat. Eventuell haben sich hier also mehrere Effekte in ihrer Klimawirksamkeit gegenseitig verstärkt.

Tatsächlich ändert sich mit der Sonnenaktivität auch der Energie-Ausstoß der Sonne – je mehr Sonnenflecken, desto höher ist die Gesamtstrahlung der Sonne.

In dem Beobachtungszeitraum von 1850 bis 2009 schwankte die Sonneneinstrahlung zwischen 1365,4 und 1366,3 Watt pro Quardratmeter (W/m2). Das ist eine Schwankung um 0,9 W/m2 oder 0,066 Prozent des Maximalwertes – die Sonne leuchtet im Aktivitätsmaximum also nur rund 0,1 Prozent heller als im Aktivitätsminimum.
In der ersten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts korrelierte die Durchschnittstemperatur auf der Erde noch mit der gesteigerten Aktivität der Sonne. Die Diagramme verlaufen mehr oder weniger parallel. Dann allerdings entkoppelten sich die Werte und die Wirkung der Sonnenaktivität wurde von der globalen Erwärmung durch die Treibhausgase überlagert: Während die Sonnenaktivität nahezu konstant blieb, hat sich der Temperaturanstieg eher noch beschleunigt. Seit 1975 stieg die Durchschnittstemperatur stark an (um etwa 0,2 Grad pro Jahrzehnt), während die Sonneneinstrahlung sogar leicht nachgelassen hat.

Demnach kann die zyklische Sonnenaktivität die globale Erwärmung nicht erklären. Die Strahlungswirkung der Treibhausgase erweist sich als wesentlich stärker.

Zu dem gleichen Ergebnis kommen Wissenschaftler des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK). Sie haben in einer kürzlich herausgegeben Studie belegt, dass selbst ein neues lang anhaltendes Minimum der Sonnenaktivität die Erwärmung bis zum Ende dieses Jahrhunderts um höchstens 0,3 Grad Celsius geringer ausfallen lassen würde, als nach den gegenwärtigen Szenarien zu erwarten ist. Der Temperaturanstieg würde damit um weniger als zehn Prozent vermindert. Für ein neues großes Minimum mit einer Sonneneinstrahlung wie während des Maunder-Minimums ergibt sich ein um etwa 0,1 Grad Celsius geringerer Anstieg. Im Experiment mit der stärkeren Verminderung der Sonnenstrahlung um 0,25 Prozent (Datenreihen legen nahe, dass die Sonnenstrahlung während des Maunder-Minimums etwa 0,08 Prozent unter dem Wert von 1950 lag) beträgt die Minderung 0,26 Grad Celsius. Georg Feulner, Leitautor der Studie: „Die Vorstellung, dass es zu einer neuen Kleinen Eiszeit kommt, sollte die Sonne tatsächlich in eine lange Ruhephase eintreten, ist falsch.“

Seit 2008 befindet sich die Sonne zudem in der tiefsten und längsten Ruhephase (Minimum) seit 100 Jahren. Dennoch war 2009 das zweitwärmstes Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen, übertroffen nur von dem Jahr 2005 (Goddard Institute for Space Studies der US-Weltraumbehörde Nasa) – auf der Südhalbkugel war es sogar das mit Abstand wärmste.

Temperaturanstieg von 3,7 oder 4,5 Grad:
Wird der Elf-Jahres-Zyklus der Sonnenaktivität bis 2100 fortgesetzt, ergeben die Simulationen der Wissenschaftler des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung einen Temperaturanstieg von 3,7 bis 4,5 Grad Celsius gegenüber dem Durchschnittswert von 1961 bis 1990, je nach Emissionsszenario.
Die Wissenschaft ist sich jedoch einig, dass höchstens ein Temperaturanstieg von 2 Grad Celsius zugelassen werden darf, um die schlimmsten Folgen des Klimawandels zu vermeiden. Dieses Ziel wurde auch in dem unverbindlichen Copenhagen Accord aufgenommen, dem Abschlussdokument des Klimagipfels von Kopenhagen 2009. Allerdings wurde nicht ausdifferenziert, wie dieser Zielwert auch eingehalten werden kann.

Eine Abschwächung des Temperaturanstiegs um 0,1 bis 0,3 Grad aufgrund eines neuen, stark ausgeprägten Sonnenminimums ist da allein also bei weitem nicht ausreichend. Vielmehr ist die internationale Gemeinschaft – wie auch jeder Einzelne – gefordert, durch eine Änderung der gegenwärtigen Verhaltensweisen zu einer Reduktion der Treibhausgasemissionen beizutragen. 2013 laufen die in dem Kyoto-Protokoll vereinbarten Reduktionsziele aus. Auf dem Klimagipfel in Cancun müssen daher dringend neue verbindliche Reduktionsziele vereinbart werden, um die Chance aufrechtzuerhalten, dem Temperaturanstieg noch einigermaßen begrenzen zu können.

 

ElSchnuppero

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