Die Sonne im August 2016 und ihre Wirkung auf Wolken

Von Frank Bosse und Fritz Vahrenholt

Das Zentralgestirn unseres Sonnensystems war im August zwar deutlich stärker aktiv als in den Vormonaten, erreichte jedoch wiederum nicht den Mittelwert der Aktivität der beobachteten solaren Zyklen (SC) für den Zyklusmonat. Die ermittelte SunSpotNumber (SSN) von 50,7 ergibt eine Fleckenaktivität von 71 % des Mittelwertes. Der  gesamte aktuelle Zyklus Nummer 24 bringt es auf eine Aktivität von 57 % des errechneten „mittleren Zyklus“ seit Beginn der systematischen Beobachtungen  im Jahre 1755.

Abb.1: Die monatlichen SSN des laufenden Zyklus 24 (rot) im Vergleich zum Mittelwert aller bisherigen Zyklen 1…23 (blau) und dem seit vielen Monaten recht ähnlich verlaufenden SC5 (schwarz).

 

Im Vergleich der Zyklen untereinander hat sich seit dem letzten Monat wenig getan:

Abb.2: Die Fleckenaktivität der Zyklen bis zum aktuellen Zyklusmonat Nummer 93 nach Start des SC24 im November 2008.

 

Der SC24 ist der drittschwächste der letzten 260 Jahre. Die Sonne hat nach der deutlich erkennbaren Hochphase, in Amplitude und Zeitdauer  von 1945 bis 2005 ( Zyklen 18…23), gleich mehrere Gänge zurück geschaltet. Von besonderem Interesse ist natürlich die Einschätzung des weiteren Verlaufes nach dem Ende des SC24, das für etwa 2019 erwartet wird. Die ersten Hinweise auf die Stärke des folgenden Zyklus liefern die polaren solaren Felder. Wir hatten u.a. hier ausführlich darüber berichtet. Hier nun das versprochene Update bis August 2016 für den aktuellen Zyklus ab seinem SSN-Maximum in 2013:

Abb.3: Die geglätteten polaren Felder für die Nordhemisphäre ( blau), die Südhemisphäre (rot), der Betrag der Differenz zwischen ihnen ( grün) und der Mittelwert der Hemisphären (schwarz).

 

Die Differenz der polaren Felder der beiden Halbkugeln der Sonne erreichte so hohe Werte, wie sie seit Beginn der Messungen im Jahre 1976 noch nicht verzeichnet wurden. Die NH hat momentan eine Feldstärke von nur 32 centi Gauss (cG), so wenig wie noch nie für eine Hemisphäre zu diesem Zeitpunkt der Entwicklung, 3 Jahre nach dem SSN- Maximum. Der Mittelwert beider Halbkugeln beträgt 56 cG, dies ist etwa der Wert, der auch dem schwachen SC24 voraus ging. Daher könnte man einschätzen: Der folgende Zyklus wird etwa so schwach  wie der gegenwärtige, jedoch nicht deutlich schwächer, wäre da nicht die sehr niedrige Feldstärke der NH über diese lange Zeit. Überraschungspotential ist daher immer gegeben.

 

Wolken, ein weitgehend unbekanntes Wesen in der Klimatologie

Wissenschaftler des  National Space Instituts an der Technischen Universität von Dänemark, Lyngby und des Racah Instituts für Physik der Hebrew Universität of Jerusalem haben einen Zusammenhang herstellen können zwischen dem beobachteten Fernhalten der kosmischen Strahlung nach großen solaren Eruptionen ( Forbush-events) und der Wolkenbedeckung der Erde. Die Untersuchung von J. Svensmark,Enghoff, Shaviv und H.Svensmark, die im Journal of Geophysical Research: Space Physics veröffentlicht wurde, beruht auf Beobachtungen von 26 Forbush-events zwischen 1988 bis 2007 . Starke Ereignisse führten zu einer  Reduktion der Wolkenbedeckung von 2%.

Der Nachweis, dass die Änderung der galaktischen kosmischen Strahlung (Galactic Cosmic Rays, GCR) einen unmittelbaren Einfluss auch auf die Wolkenbedeckung durch niedrige Wolken ausübt, ist ein entscheidender Schritt um die Wirkung der GCR auf das Klima zu begründen denn das könnte die vermutete Kette bestätigen: Mehr GCR  -> mehr niedrige Wolken -> fallende Temperaturen. Der Nachweis der GCR-Wolkenwirkung wurde nun in der Arbeit geführt.

Das solare Magnetfeld schützt bekanntlich die Erdatmosphäre vor der kosmischen Hintergrundstrahlung. Ein „Auf und Ab“ im 11 jährigen solaren Zyklus war schon länger bekannt und wird weltweit in Messstationen erfasst. Umstritten blieb indes , ob es einen Zusammenhang zwischen vermehrter/verminderter Wolkenbildung und der Stärke der auf die Erde auftreffenden kosmischen Strahlen gibt. Wobei genau genommen die GCR keine Strahlen sind, sondern elektrisch geladene Ionen und Elektronen, die vor allem von Supernovas stammen.

Abb. 4: Die festgestellten Spuren der GCR in Oulu, Finnland. Auch hier bildet sich die relative Schwäche des SC24 ( vgl. Abb.2) ab. Im Maximum des SC22 (1989) wurden 12% weniger GCR gemessen als im Maximum des SC24 (2015)

 

Man erkennt an den Daten  dass in den solaren Minima 5/1976, 3/1986, 5/1996,1/2008 und demnächst etwa 2019 die GCR stets besonders ausgeprägt war. Aber man erkennt auch, dass immer stärker werden solare Maxima (3/1968, 1/1979, 2/1989 zu einer immer stärker werdenden Reduktion der Strahlung geführt hat, und das dieser Trend sich seit Mitte der 90er umkehrte, da sich die Aktivität der Sonne und damit auch ihr solares Magnetfeld  abschwächte.

Die Annahme Svensmarks, wonach vor allem die höchstenergetischen kosmischen Teilchen  bis in die unteren Atmosphärenschichten eindringen können, und dort Kondensationskeime für niedrige Wolken liefern, wurde immer wieder in Zweifel gezogen, zuletzt 2013 durch Sloan und Wolfendale im gleichen Journal, die meinten ermittelt zu haben, dass allenfalls 10% der klimatischen Entwicklung auf kosmische Strahlen zurückzuführen sei. Das jüngste Ergebnis des CLOUD –Experiments zeigt, dass es noch weiterer Einflussfaktoren, wie z.B. Aerosole organischer (z.B. Terpene) und anorganischer Herkunft(z.B. Sulfat) bedarf, um  den Einfluss von kosmischen Strahlen auf die Wolkenbildung wirksam werden zu lassen. Doch die neue Veröffentlichung  läutet eine neue Diskussionsrunde ein. Der Leitautor der Studie, Jacob Svensmark erklärte:

„Die Erde ist einem ständigen Bombardement von Partikeln aus dem Weltraum ausgesetzt, die man galaktische kosmische Strahlen nennt. Gewaltige Eruptionen auf der Sonnenoberfläche können diese kosmischen Strahlen etwa eine Woche lang von der Erde fernhalten. Unsere Studie hat gezeigt, dass bei einer auf diese Weise erfolgenden Reduktion kosmischer Strahlen auch eine korrespondierende Reduktion der irdischen Bewölkung zu verzeichnen ist. Da Wolken ein wichtiger Faktor bei der Kontrolle der Temperatur auf der Erde sind, können unsere Ergebnisse Implikationen für Klimawandel haben“.

Dabei geht es nicht darum, dass die Forbush-Ereignisse, die sich nicht länger als 10 Tage auf die niedere Wolkenbedeckung  auswirken, irgendeine Wirkung auf das Klimageschehen hätten. Es geht um den prinzipiellen Zusammenhang zwischen kosmischen Strahlen und Wolkenbedeckung, der hier festgestellt wurde. In welchem Ausmaß sich die Veränderung der kosmischen Strahlung um etwa 25%  in den letzten 50 Jahren ausgewirkt hat, ist damit noch nicht entschieden. Doch zeigt uns der Erkenntnisfortschritt: Climate science is not settled.

Weiterführende Literatur: Gastbeiträge von Henrik Svensmark (“Kosmische Strahlung und Wolken”) und Nir Shaviv (“Die Rolle der Sonne im Klimawandel des 20. Jahrhunderts”) im Buch ‘Die Kalte Sonne’, erhältlich über Amazon.