El Nino wirkt als Verstärker für solare Aktivitätsschwankungen

Eine der großen Fragen der Klimawissenschaften ist, auf welche Weise sich die Sonnenaktivitätsschwankungen auf das Klima übertragen. Aus geologischen Daten der letzten 10.000 Jahre wissen wir, dass es eine wirksame Kopplung gibt, aber wie genau der Zusammenhang aussieht, darüber zerbrechen sich noch die Forscher die Köpfe (siehe auch Kapitel 6 in unserem Buch “Die kalte Sonne”).

Einer der Ansatzpunkte könnte das pazifische Wetterphänomen El Nino sein. In El Nino-Jahren liegen die weltweiten Durchschnittstemperaturen um einige Zehntelgrade über den Nachbarjahren. Könnte hier irgendwie die Sonne ihre Hand im Spiel haben? Bereits im Jahr 2007 errschien hierzu in der angesehenen Fachzeitschrift Paleoceanography eine Arbeit eines Team des Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University um Julien Emile-Geay. Mithilfe eines Klimamodells konnten die Forscher nachweisen, dass sich solare Schwankungen in der Tat merklich auf das El Nino-Geschehen auszuwirken scheinen. Aus der Kurzfassung der Arbeit (Fettsetzung ergänzt):

Using a climate model of intermediate complexity, we simulate the response of the El Niño–Southern Oscillation (ENSO) system to solar and orbital forcing over the Holocene. Solar forcing is reconstructed from radiocarbon production rate data, using various scaling factors to account for the conflicting estimates of solar irradiance variability. As estimates of the difference since the Maunder Minimum range from 0.05% to 0.5% of the solar “constant,” we consider these two extreme scenarios, along with the intermediate case of 0.2%. We show that for large or moderate forcings, the low-pass-filtered east-west sea surface temperature gradient along the equator responds almost linearly to irradiance forcing, with a short phase lag (about a decade). Wavelet analysis shows a statistically significant enhancement of the century-to-millennial-scale ENSO variability for even a moderate irradiance forcing. In contrast, the 0.05% case displays no such enhancement. Orbitally driven insolation forcing is found to produce a long-term increase of ENSO variability from the early Holocene onward, in accordance with previous findings. When both forcings are combined, the superposition is approximately linear in the strong scaling case. Overall, the sea surface temperature response is of the magnitude required, and is persistent enough, to induce important climatic perturbations worldwide. The results suggest that ENSO may plausibly have acted as a mediator between the Sun and the Earth’s climate. A comparison to key Holocene climate records, from the Northern Hemisphere subtropics and midlatitudes, shows support for this hypothesis.

 

Danke an The Hockey Schtick für den Hinweis.

Wolken kühlen Südamerika ab: Schlechte Karten für den Wolkenverstärker des IPCC

Wetter und Klima stellen ein äußerst dynamisches System dar, das sich durch ständige Veränderung auszeichnet. Auch ohne äußere Einflüsse wie Sonnenaktivitätsschwankungen oder anthropogene Störungen würde das Wetter- und Klimasystem „schwingen“. Mittlerweile kennen wir eine Vielzahl solcher natürlicher Veränderlichkeiten und Zyklen, die in ihrem Maßstab von wenigen Tagen bis etlichen Jahrzehnten reichen. Am bekanntesten sind wohl die Nordatlantische Oszillation (NOA), die Pazfische Dekadische Oszillation (PDO) und El Nino.

Ein weniger bekanntes klimasysteminternes Muster ist die sogenannte Southern Annular Mode, kurz „SAM“ (Abbildung 1). Das Phänomen läuft auch unter dem Namen „Antarktische Oszillation“ (AAO).

Abbildung 1: regionale Übersicht über klimasysteminterne Schwankungen und Zyklen. Quelle: University Corporation for Atmospheric Research.

 

Im Rahmen der SAM ändern sich Hoch- und Tiefdruckgebiete in der Antarktis sowie in mittleren südlichen Breiten, was zu Intensitätsschwankungen in den Westwinden führt (nähere Details auf der UCAR-Webseite). Wenn man die zeitliche Entwicklung des SAM Index aufträgt, erkennt man die starken Änderungen im Jahres-Maßstab (Abbildung 2). Löst man die Daten zeitlich weiter auf, dann erkennt man auch SAM-Änderungen im Tagesmaßstab. Eine vereinfachte Erläuterung des Southern Annular Mode gibt es in einem sehenswerten Videoclip der Landwirtschaftsbehörde des australischen Bundestaates Victoria.

Abbildung 2: Entwicklung des Southern Annular Mode für die vergangenen 70 Jahre. Der ansteigende Langzeittrend ist nach Ansicht einiger Forscher auf die antarktische Ozonausdünnung sowie die Zunahme der Treibhausgaskonzentration zurückzuführen. Für unsere Betrachtung ist jedoch die Variabilität im Jahresbereich und kürzer von Interesse. Quelle: Jianping Li.

 

Dies soll jedoch nur die Einleitung zu einer spannenden Studie sein, die Benjamin Laken und Enric Pallé vom Instituto de Astrofísica de Canarias auf Teneriffa im Juli 2012 im Journal of Geophysical Research veröffentlicht haben. Die beiden Forscher nahmen sich Satellitendaten zur Wolkenbedeckung aus den Jahren 2000-2008 vor und suchten gezielt nach starken Änderungen im Datensatz im Tagesmaßstab. Sie interessierten sich dabei für die Frage, was wohl Ursache derartiger starker Änderungen gewesen sein könnte und welche Auswirkungen dies auf andere Wetterparameter hatte.

Laken und Pallé fanden bei ihren Untersuchungen sehr starke Änderungen der Wolkenbedeckung über Südamerika (Abbildung 3). Dabei fiel ihnen auf, dass die Bewölkung in der Regel zunahm, wenn der SAM-Index ins Positive umschlug (Abbildung 4). Offensichtlich führen die entsprechenden Luftdruckänderungen dabei in statistisch signifikanter Weise zu einer verstärkten Wolkenbildung. Der Bedeckungsgrad erhöht sich im Rahmen dieser SAM-Schwankungen ziemlich abrupt um bis zu 20%. (weiterlesen …)