Sonne in der Krise. Warm anziehen!

Allmonatlich berichten Frank Bosse und Fritz Vahrenholt an dieser Stelle über die Entwicklung der Sonnenaktivität, die in der Vergangenenheit und vermutlich auch Gegenwart einen maßgeblichen Einfluss auf das Klimageschehen ausübt. Im Juni 2016 ist es nun passiert: Die Sonne war komplett fleckenlos (siehe auch Berichte im Blog wobleibtdieglobaleerwaermung und in der Daily Mail):

 Abbildung 1: Fleckenlose Sonne am 3. Juni 2016. Quelle: NASA.

 

Ist unsere Sonne nicht hübsch, wenn sie so ganz sauber und fleckenlos leuchtet? Der Berliner Kurier reagierte am 29. Juni 2016 und warnte unter Verweis auf das Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK) vor drastischen klimatischen Folgen (siehe auch Bericht auf notrickszone):

Wissenschaftler warnen Europa droht eine neue Eiszeit – im Miniformat
[...] Europa droht eine Mini-Eiszeit. Auf diese Schlussfolgerung sind Solarphysiker des Potsdamer Instituts für Klimafolgeforschung gekommen, die sich mit der Sonnenaktivität auseinandergesetzt haben. In den kommenden Jahren wird diese immer weiter abnehmen. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass es immer kälter wird. Die Wissenschaftler sprechen von einer „Kleinen Eiszeit“, wie das Wetterportal wetter.at berichtet. [...]

In der Tat ist wohl mit einer Abkühlung zu rechnen. Während der letzten ‘Kleinen Eiszeit’ vor dreihundert Jahren war die Sonne viele Jahrzehnte lange nahezu fleckenlos. Aber es wundert schon sehr, dies aus Richtung des PIK zu hören, wo man doch jahrelang abgestritten hat, dass die Sonne überhaupt einen größeren Klimaeinfluss haben könnte. Wir schauen nach, ob das PIK vielleicht eine Pressemitteilung hierzu herausgegeben hat. Leider Fehlanzeige. Auf welche Studie bezieht sich der Berliner Kurier? Wir schauen im zitierten wetter.at-Beitrag nach und finden diesen Hinweis:

Grund für die lokal begrenzten Auswirkungen könnten Veränderungen der Winde in der Troposphäre, der untersten Atmosphärenschicht, sein. Heizt sich die darüber gelegene Stratosphäre nur schwach auf, reißen die milden Starkwinde vom Atlantik in der Troposphäre ab. Stattdessen wären Großbritannien und Mitteleuropa dann dem Einfluss kalter Winde aus dem Nordosten ausgesetzt. Während lokale Effekte möglich sind, hat die Sonnenaktivität jedoch kaum Einfluss auf die globale Erderwärmung. Auch ein neues solares Minimum würde die Erderwärmung bis zum Jahr 2100 nur um 0,3 Grad Celsius bremsen, ergab eine Studie des Potsdamer Instituts für Klimafolgenforschung.

Vermutlich bezieht sich der Autor auf eine alte Studie von Feulner und Rahmstorf aus dem Jahr 2010 in den Geophysical Research Letters:

On the effect of a new grand minimum of solar activity on the future climate on Earth
The current exceptionally long minimum of solar activity has led to the suggestion that the Sun might experience a new grand minimum in the next decades, a prolonged period of low activity similar to the Maunder minimum in the late 17th century. The Maunder minimum is connected to the Little Ice Age, a time of markedly lower temperatures, in particular in the Northern hemisphere. Here we use a coupled climate model to explore the effect of a 21st-century grand minimum on future global temperatures, finding a moderate temperature offset of no more than −0.3°C in the year 2100 relative to a scenario with solar activity similar to recent decades. This temperature decrease is much smaller than the warming expected from anthropogenic greenhouse gas emissions by the end of the century.

So kennen wir das PIK, Fall geklärt. Von wegen Kleiner Eiszeit. Das PIK verkündet, jegliche sonnenbedingte Abkühlung würde durch die stark wärmenden Treibhausgase mehr als wett gemacht. Dabei machen die Potsdamer zwei altbekannte Fehler. Zum einen ignorieren sie, dass die CO2-Klimasensitivität wohl viel niederiger ausfällt als lange vom IPCC angenommen. Zum anderen übersehen sie, dass die vergangene Kleine Eiszeit keineswegs ein regionales europäisches Phänomen war, sondern weltweit wirkte, was seit 2014 amtlich ist (siehe unseren Blogbeitragt “Studie der University of Gloucestershire: Kleine Eiszeit war global und extremste Kältephasen ereigneten sich zu Zeiten schwacher Sonnenaktivität“). Das Ergebnis: Multiple Konfusion bei Instituten, Medien und Lesern. Zum Glück gibt es neuere Studien, z.B. Ineson et al. 2015 in Nature Communications, die vor allem Temperatureffekte durch die verringerte UV-Strahlung annehmen:

Regional climate impacts of a possible future grand solar minimum
Any reduction in global mean near-surface temperature due to a future decline in solar activity is likely to be a small fraction of projected anthropogenic warming. However, variability in ultraviolet solar irradiance is linked to modulation of the Arctic and North Atlantic Oscillations, suggesting the potential for larger regional surface climate effects. Here, we explore possible impacts through two experiments designed to bracket uncertainty in ultraviolet irradiance in a scenario in which future solar activity decreases to Maunder Minimum-like conditions by 2050. Both experiments show regional structure in the wintertime response, resembling the North Atlantic Oscillation, with enhanced relative cooling over northern Eurasia and the eastern United States. For a high-end decline in solar ultraviolet irradiance, the impact on winter northern European surface temperatures over the late twenty-first century could be a significant fraction of the difference in climate change between plausible AR5 scenarios of greenhouse gas concentrations.

Wir schauen kurz in die Wintermodellierung aus dem Paper hinein (Abbildung 2). Es fröstelt uns: Die Wintertemperaturen in Deutschland werden laut neuem Modell nochmal um mehr als ein halbes Grad absacken.

Abbildung: Veränderte Wintertemperatur im neuen Modell gegenüber dem alten Modell. Quelle: Ineson et al. 2015.

 

Die Daily Mail berichtete am 23. Juni 2015 über die Arbeit:

Wrap up, a Mini Ice Age may be heading our way! Met Office issues warning that temperatures could plummet as Sun enters cooler phase 

  • The last big chill was felt hundreds of years ago when Frost Fairs were held on the frozen River Thames
  • The prediction is based on counting sun spots – dark patches on the sun – that are hot spots and signs of increased solar activity
  • The Met Office said the new freeze will not be enough to cancel out the effects of global warming

Weiterlesen in der Daily Mail. Weitere Berichte zur Ineson-Studie erschienen auf WUWT und im Guardian. Anhänger des Klimakatastrophismus ärgerten sich sehr (z.B. Climate Progress). Immerhin ist die aufziehende Sonnenflaute nun anerkannt. In den kommenden Jahrzehnten macht die Sonne erstmal Pause. Vielleicht sogar mit Abkühlung. Nachzulesen in etlichen jüngeren Publikationen. Siehe z.B. Beiträge von Jorge Sanchez-Sesma (via Judith Curry), Sunday Express, The Telegraph, ntv (in einem späteren Beitrag relativiert), CNN, JoNova, EIKE/WUWT, Royal Astronomical Society, Focus, Warwick Hughes. Besonders schön aus Kalte-Sonne-Redaktionssicht der Titel der thailändischen Zeitung The Nation aus dem November 2015:

Cold sun rising

Die spanische Forschungsplattform sinc erläuterte am 2. Februar 2015 per Pressemitteilung die aktuelle solare Schwächephase:

The Sun’s activity in the 18th century was similar to that now

Counting sunspots over time helps in knowing the activity of our star but the two indices used by scientists disagree on dates prior to 1885. Now an international team of researchers has tried to standardise the historical results and has discovered that, contrary to what one may think, the solar activity of our times is very similar to that of other times, such as the Enlightenment.

Scientists have been counting sunspots since 1610 with small telescopes. Thus it has been verified that the Sun’s activity increases every eleven years, according to the interval in the growth of the number of darker and colder spots in comparison with the rest of its surface. The more spots that appear, the more luminous the surrounding areas are, and our star shines brighter.

Nonetheless, the eleven-year cycles do not always have the same intensity. The more intense peaks of the Sun’s luminosity were produced in the 20th century, which experts have called the ‘modern maximum’. However, an international team of scientists has reviewed the historical data and has verified that there were also elevated values in other periods.

“It has been a huge surprise to observe that in the 18th century the levels of the Sun’s activity were practically the same as they are now,” points out José M. Vaquero, researcher at the University of Extremadura (Spain) and co-author of the research, a review of the number of sunspots recorded in the last 400 years.

The results, published in the journal ‘Space Science Reviews’, also reveals that in other periods the opposite occurred, such as the Maunder minimum (1645-1715), when the sunspots practically disappeared and solar activity was drastically reduced.

“A proper estimate of the past and present activity of the Sun, our main source of light and heat, is crucial in understanding numerous phenomena that occur on Earth, especially to rule out the role of the Sun in global warming,” says Vaquero, “but we come up against the problem that two indices or ways of calculating historical solar activity exist, and their data does not coincide when describing what happened before the 20th century”.

Discrepancy between European and American indices

The first index is the ‘International Sunspot Number’ or Wolf number, thought up by the Swiss astronomer Rudolf Wolf in 1849. It is currently the method followed by the Royal Observatory of Belgium, aided by a network of more than a hundred other astronomical observatories, the majority amateur. The second version is the ‘Group Sunspot Number’, and was created by US scientists Douglas V. Hoyt and K.H. Schatten in 1998.

“Unfortunately these two series only coincide in the more recent period, from approximately 1885 onwards,” points out Vaquero. “In the previous periods, the US index shows a much lower level of solar activity than the European one, and this causes confusion and contradictions when the number of sunspots is used in modern research regarding the solar dynamo or the solar forcing on the Earth’s climate system, for example”.

The historical study of sunspots has led to the detection of several errors in the two versions. Their authors, from centres such as the Royal Observatory of Belgium, Stanford University and the US National Solar Observatory, have also been able to correct some of the detected incidents.

To carry out this research, Spain has provided information from the catalogue of sunspots from the Observatory of the University of Valencia, created between 1920 and 1928 before its fire, and data from the Astronomical Observatory of Madrid recorded between 1876 and 1986.

References:

Frédéric Clette, Leif Svalgaard, José M. Vaquero y Edward W. Cliver. “Revisiting the Sunspot Number A 400-Year Perspective on the Solar Cycle”. Space Science Reviews, 2014. Doi: 10.1007/s11214-014-0074-2.

A. J. P. Aparicio, J. M. Vaquero, V. M. S. Carrasco, M. C. Gallego. “Sunspot Numbers and Areas from the Madrid Astronomical Observatory (1876 – 1986)” y “Sunspot Catalogue of the Valencia Observatory (1920-1928)”. Solar Physics 289 (11), 2014.

In die gleiche Richtung geht ein Paper von Ahluwalia (2014):

Sunspot activity and cosmic ray modulation at 1 a.u. for 1900–2013
The descent of sunspot cycle 23 to an unprecedented minimum of long duration in 2006–2009 led to a prolonged galactic cosmic ray (GCR) recovery to the highest level observed in the instrumental era for a variety of energetic charged particle species on Earth, over a wide range of rigidities. The remarkable GCR increase measured by several ground-based, balloon-borne, and detectors on a satellite is described and discussed. It is accompanied by a decrease in solar wind velocity and interplanetary magnetic field at 1 a.u., reaching the lowest values since measurements of the solar wind began in October 1963; the solar polar field strength (μT) measured at the Wilcox Solar Observatory (WSO) is also significantly reduced compared to prior cycles since the start of the program in 1976, the polar field in the northern hemisphere reversed in June 2012 and again in February 2014, that in the southern hemisphere reversed in July 2013. If updates of WSO data confirm the second reversal in northern solar hemisphere, it would pose a serious challenge to the Dynamo Theory. The long-term change in solar behavior may have begun in 1992, perhaps earlier. The physical underpinnings of these solar changes need to be understood and their effect on GCR modulation processes clarified. The study discusses the recent phenomena in the context of GCR modulation since 1900. These happenings affected our empirical predictions for the key parameters for the next two sunspot cycles (they may be progressively less active than sunspot cycle 24) but it enhanced support for our prediction that solar activity is descending into a Dalton-like grand minimum in the middle of the twentyfirst century, reducing the frequency of the coronal mass ejections; they determine the space weather affecting the quality of life on Earth, radiation dose for hardware and human activities in space as well as the frequency of large Forbush decreases at 1 a.u.

McCracken & Beer (2014) fanden in einem historischen Vergleich, dass sich große Solarminima über bis zu fünf 11-Jahres-Schwabezyklen entwickeln, bis der Kernbereich des Minimums erreicht ist. Der aktuell schwache Solarzyklus passt daher gut in diese Abwärtsrampe.

Zolotova & Ponyavin (2014) fragten im Journal of Geophysical Research:

Is the new Grand minimum in progress?
The sunspot numbers and polar faculae are analyzed to demonstrate that the current solar activity is close to the Grand minimum. Notably protracted Cycle 23 is found to be similar to the cycles on the eve of the Dalton and Gleissberg–Gnevyshev minima. The polar faculae as proxy of the polar field replicate variations of the sunspot cycle amplitude over the last 100 years. The weak sunspot activity of Cycle 24 is assumed to result in the weak polar field.

Fragen im Titel scheinen in Mode sein, Shapoval et al. 2014 :

Is a sudden increase of irregularity of sunspot numbers a precursor of a return to low solar activity?

Fassen wir zusammen: Die Sonne schwächelt, und es wird in den kommenden Jahrzehnten noch ärger. Der Einfluss der solaren Flaute auf die globale Durchschnittstemperatur ist kühlend. Glaubt man IPCC-nahen Forschern, hält sich der Klimaeffekt in Grenzen. Schaut man jedoch in die vorindustrielle Vergangenheit, dann wird schnell klar, dass man sich hier etwas vormacht. Freunde, es wird kalt!