Fällt die Sonne in ein neues Maunder-Minimum?

Gastbeitrag von Georg Feulner

Eben haben amerikanische Sonnenphysiker auf einem Kongress der American Astronomical Society aktuelle Forschungsarbeiten präsentiert, wonach die Sonne demnächst eine ausgedehnte Ruhephase einlegen könnte, die dem Maunder-Minimum im 17. Jahrhundert ähnelt. In diesem Beitrag möchte ich die Hintergründe zu dieser Prognose schildern und mögliche Auswirkungen auf das Klima der Erde diskutieren.

Es ist seit langem bekannt, dass die Aktivität der Sonne in einem regelmäßigen Rhythmus schwankt. Dabei ist die Sonne alle elf Jahre besonders aktiv, dann sind zahlreiche dunkle Sonnenflecken auf der Sonnenoberfläche zu sehen, während in den dazwischen liegenden Minima oft nur wenige oder gar keine Flecken auftauchen.

Die Sonne im sichtbaren Licht mit zahlreichen Sonnenflecken während eines Aktivitätsmaximums (links) sowie während des letzten, besonders ausgeprägten 11-Jahres-Minimums (rechts), in dem die Sonne meist fleckenlos erschien. Quelle: NASA Earth Observatory unter Verwendung von Bildern des SOHO-Satelliten.

Man könnte nun meinen, dass die aktive Sonne wegen der dunklen Sonnenflecken weniger Licht ins All strahlt. Tatsächlich ist es aber genau umgekehrt, weil aktive Regionen um die Flecken herum mehr Energie abstrahlen. Dies kann man sehr schön auf  Ultraviolettaufnahmen der Sonne erkennen.

Ansichten der Sonne im ultravioletten Spektralbereich in verschiedenen Aktivitätsphasen. Quelle: NASA Earth Observatory unter Verwendung von Bildern des SOHO-Satelliten.

Auswertungen von historischen Sonnenfleckenbeobachtungen zeigen, dass der elfjährige Sonnenzyklus im späten 17. Jahrhundert unterbrochen war. Diese Zeit, in der die Sonne meist fleckenlos war, ist seit dem berühmten Artikel von Jack Eddy als das Maunder-Minimum bekannt. (Entdeckt wurde das Maunder-Minimum eigentlich von Gustav Spörer, erst später hat Edward Maunder Spörers Arbeiten bestätigt. Immerhin ist nach Spörer heute ein anderes ausgedehntes Sonnenminimum um das Jahr 1500 benannt.)

Anzahl von sichtbaren Sonnenflecken in den letzten vier Jahrhunderte. Quelle: Wikimedia Commons / Global Warming Art.

Das Maunder-Minimum fällt zeitlich mit der "Kleinen Eiszeit" zusammen, eine Periode von niedrigeren Temperaturen, in der insbesondere die Winter in Europa deutlich kälter. Schon lange wird vermutet, dass die niedrige Sonnenaktivität eine der Ursachen für diese "Kleine Eiszeit" war, wobei zusätzlich eine Abnahme der Treibhausgaskonzentration seit dem Jahr 1600, starke Vulkanausbrüche im 17. Jahrhundert sowie der langsame Rückgang der sommerlichen Sonneneinstrahlung auf der Nordhalbkugel durch die Veränderung der Erdbahnparameter kühlend auf das Klima wirken (dazu demnächst mehr auf KlimaLounge).

Wie genau ein Maunder-Minimum entsteht, können die Sonnenphysiker bislang nicht erklären. Dennoch gibt es den neuen Forschungsarbeiten von Frank Hill und Kollegen zufolge Anzeichen, dass die Sonne nach dem derzeitigen 11-Jahres-Zyklus in ein ausgedehntes Minimum ähnlich dem Maunder-Minimum fallen könnte. Da der aktuelle Sonnenzyklus mit der Nummer 24 eben begonnen hat, wäre dies ab etwa 2020 der Fall. Es bleibt abzuwarten, ob sich diese Prognose bewahrheitet.

Wie würde sich nun ein Maunder-Minimum im 21. Jahrhundert auf das Klima auswirken? Genau hierzu haben Stefan Rahmstorf und ich im letzten Jahr eine Studie veröffentlicht (siehe auch die Presseerklärung), in der wir zeigen konnten, dass ein neues großes Minimum maximal zu einer Abkühlung von 0,3°C im Jahr 2100 führen könnte – relativ zu einer erwarteten Erwärmung aufgrund des Klimawandels von rund 4°C wohlgemerkt. (Der Wert für den Temperaturanstieg hängt natürlich von Annahmen über zukünftige Emissionen ab.)

Anstieg der globalen Mitteltemperatur (relativ zum Zeitraum 1961-1990) bis zum Jahr 2100 für zwei verschiedene Emissionsszenarien (A1B, rot, und A2, magenta). Die gestrichelten Linien zeigen die nur geringfügig schwächere Erwärmung für den Fall eines neuen Maunder-Minimums im 21. Jahrhundert. Quelle: PIK.

Demnach könnte ein neues Maunder-Minimum im 21. Jahrhundert die globale Erwärmung allenfalls leicht abschwächen und wäre auch nur ein vorübergehender Effekt, da alle bekannten großen Sonnenminima nach einigen Jahrzehnten wieder zu Ende waren.

Georg Feulner ist Astrophysiker und forscht am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung. Er ist Autor von Das große Buch vom Klima.

Update 23.6.: Nettes ironisches Kurzvideo zum Medienecho zu dieser Geschichte! (Dank an unseren Leser "Ole".)

Stefan Rahmstorf ist Klimatologe und Abteilungsleiter am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Professor für Physik der Ozeane an der Universität Potsdam. Seine Forschungsschwerpunkte liegen auf Klimaänderungen in der Erdgeschichte und der Rolle der Ozeane im Klimageschehen.

12 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Sonnenflecken

    Erst mal danke fuer den interessanten Artikel! Ich bin immer grundsaetzlich geneigt, Ihnen zu glauben (dass die Sonne im Moment keine besonders treibende Rolle im Klimageschehen spielt und in naechster Zeit spielen wird), aber bekomme dabei dennoch manchmal Zahnweh. Schliesslich war in der Vergangenheit ja die Sonne / Einstrahlungsparameter dominierend zumindest als Erstausloeser von Klimaaenderungen. Wie genau sind denn die Mechanismen verstanden, um genau sagen zu koennen, Sonnenflecken koennten nur 0,3 Grad ausmachen? Zwei Dinge spreche ich dazu mal an: Ist die kosmische Strahlung Kondensation von Wolken-Geschichte mittlerweile als bedeutender Einfluss mit hoher Sicherheit widerlegt?
    2. Man braucht ja um zu Co2 als wichtigstem rezenten Einfluss noch positive Rueckkopplungen (Wasserdampf). Wie sicher ist es, dass der absolute Wasserdampfgehalt in der Atmosphaere wirklich steigt und – falls dies zutrifft – erhoeht er nicht auch die Wolkenbedeckung potentiell, was die Treibhauswirkung abschwaecht (die empirische Wolkenbedeckung haengt ja noch von anderen Parametern ab)?

    Ich hatte vor kurzem das Vergnuegen, mit einem Doktoranden aus Sami Solankis (Sonnenphysiker) Gruppe ueber Klima zu reden, und dieser meinte, Herr Solanki waere von der absolut domierenden Rolle der Sonne im rezenten Klimageschehen ueberzeugt. Auf meine Frage, warum “Unusual activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11,000 years” von Solanki der Sonne ab 1970 max. 30% der Erwaermung zuschreibt (vorher unter Umstaenden gar die Hauptrolle), meinte er, Herr Solanki haette staerkere Aussagen machen wollen, aber angeblich die Referees befriedigen muessen ^^. Nun ist das Klima ja nicht Herrn Solankis Fachgebiet, aber ich finde es sehr verunsichernd, dass einige Ihrer Kollegen aus anderen Bereichen der Physik Ihren klimawissenschaftlichen Erkenntnissen zumindest vom Hoerensagen her wenig Zutrauen schenken. Ich hoffe mal dass Herr Solanki sich einen ausreichenen Ueberblick ueber Klimatologie verschafft hat, bevor er selbst in dieser Richtung veroeffentlichte.

    Ich will jedoch noch einmal betonen, dass ich Ihre Kompetenz fuer hoeherrangig erachte, aber Klimatologie wie Sie wissen komplex ist und man bezgl. Quellen vorsichtig sein muss – damit kommt man als interessierter Laie zu einem halbwegs befriedigenden Ueber- und Durchblick nicht sehr einfach. 🙂

    [Antwort: Falls sie skeptisch sind, ob die Modelle den Effekt voll erfassen, schauen Sie die Daten an: im Maunder Minimum war es ja auch nur wenige Zehntel Grad kälter als in den Jahrzehnten davor und danach. Deshalb halten wir es für sehr wahrscheinlich, dass auch ein neo-Maunder-Minimum keinen wesentlich größeren Effekt haben würde. In unserem Paper haben wir unser Modell ja erstmal mit dem Klimaverlauf der letzten 1000 Jahre verglichen und gezeigt, dass es die realistisch widergibt. Stefan Rahmstorf]

    • Neueste Berechnungsmodelle von Prof. Valentina Zharkova, Northumbria University bestätigen das. Als Zeitfenster wird 2030-2040 als Eintrittsphase in ein erneutes Maunder-Minimum prognostiziert.

      Ihre Ergebnisse stellte sie auf dem “National Astronomy Meeting” der Fachkollegenschaft vor.

      Die Berechnungsmodelle ihrer Forschergruppe erreichen eine Wahrscheinlichkeit von 97%.

      Weiterführende Informationen:

      http://astronomynow.com/2015/07/09/royal-astronomical-societys-national-astronomy-meeting-2015-report-4/

      • Die drohende kleine Eiszeit durch schwache Sonnenaktivität ist ein Zombie, der alle paar Jahre aus dem Grab aufsteht um durch die Medien zu geistern, meist von irgendwelchen osteuropäischen Forschern wachgeküsst. Die Forscherin Frau Zharkova hat im Interview gesagt, sie erwartet eine Abnahme der Solarkonstanten um 3 W/m2, was einem Strahlungsantrieb auf das Erdklima von 0,5 W/m2 entspricht. Allein der bis heute schon gemessene anthropogene Anstieg der CO2-Konzentration bringt schon 2 W/m2 Strahlungsantrieb. Dieses Sonnenminimum – wenn es denn kommen sollte – wird nur eine kaum spürbare kleine Delle in die globale Erwärmungskurve machen. Gute Artikel dazu beim Klima-Lügendetektor, bei Florian Freistetter und bei Joe Romm.

  2. Danke

    Danke für die schnelle Antwort, Herr Rahmstorf!

    Aber ich schiele jetzt mal z.B. auf Rekonstruktionen wie diese hier: http://commons.wikimedia.org/…ure_Variations.png
    Man beachte hier nicht das Mittel, sondern die einzelnen Rekonstruktionen, Quellen sind angegeben (halt Publikationen eher vom Anfang des letzten Jahrzehnts 1999-2005). Die meisten zeigen doch enorme Ausschläge, manche höher als der heutige Ausschlag. Da liegt doch der Verdacht nahe, dass die jetzige Episode nur ein weiterer, aber prinzipiell ähnlicher dieser Ausschläge sei – plus ein zusätzlicher Anteil von (etwas weniger als derzeit in der Diskussion) durch anthropogenen CO2-Ausstoß.

    Mir fallen dazu jetzt ein paar Möglichkeiten ein:
    a) Die an dieser Stelle in Wikipedia genutzten Quellen-Paper sind qualitativ nicht gut.
    b) Der heutige Peak ist wesentlich schärfer als die bisherigen? Aber ich schätze um das zu entscheiden ist die Auflösung der Rekonstruktionen zu schlecht.
    c) Wir sind uns derart sicher über die Physik, dass wir andere Quellen als anthropogene dadurch für heute ausschließen können.

    Tut mir leid, ich klinge sicher skeptischer als ich bin – aber die Verlockung, an den Stellen an denen ich gegenüber Kollegen in Rechtfertigungsnöte komme, Ihre Expertise einzuholen (die Sie ja von Berufs wegen gleichsam aus dem Gedächtnis-Ärmel schütteln können) war doch groß ^^.

    Mit freundlichen Grüßen!

    [Antwort: Es geht hier um die globale Durchschnittstemperatur. Also: nicht nur Landtemperaturen, auch nicht nur die Nordhalbkugel. Wenn Sie solche Teilbereiche ansehen, sind die Schwankungen naturgemäß viel größer als die der globalen Mitteltemperatur. Denn im globalen Mittel heben sich alle Schwankungen weg, die durch Wärmetransporte entstehen (Winde, Strömungen). Stefan Rahmstorf]

  3. ad Fig. 4

    im globalen T Verlauf bis 2100 findet sich ein interessanter Knick von ca. 0,5°C! um 2020. Was auch immer hier alle dargestellten GCM´s “sehen”, bleibt völlig offen.

    Freilich kann man einem länger fristigen Sonnenminima eine globale Abkühlung von ca. 0,3°C zuschreiben, wie es hier getan wird, man kann aber auch das 3 fache davon zumuten, wie es andere globale T Rekonstruktionen der Klimageschichte zeigen und das wir mit +4°C bis 2100 zu rechnen haben, ist doch auch nicht mehr als eine Simulation auf Stand des heutigen Wissens mit all den groben Unsicherheiten und Unbekannten (Wolken insbesondere).

    Welche das genau sind, weiß jeder, der ein bisschen im Thema rum schnüffelt, hier die Links zu posten erscheint mir überflüssig, da sie so oder so nicht veröffentlicht werden und das ist mehr als nur schade…

    [Antwort: Lesen Sie doch einfach mal im Paper nach, der Link ist doch im Artikel. Dann wissen Sie auch, was der “Knick” ist. Stefan Rahmstorf]

  4. Bauchpinseln

    @Wizzy

    Ich will jedoch noch einmal betonen, dass ich Ihre Kompetenz fuer hoeherrangig erachte

    Warum
    Feulner ist Astrophysiker, Am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschun forscht Solanki, so what ?

  5. Re: Bauchpinseln

    Abermals danke, Herr Rahmsdorf!

    @Aladin: Mag sein, aber Herr Rahmsdorf moderiert dieses Forum. Er ist nämlich vom Fach und – wie seine Antworten beweisen – bringt er auch hier seine Expertise aktiv ein!

    Ich habe gestern einen Vortrag des emeritierten Sonnenphysikers Glaßmeier genießen dürfen, bei dem dieser ansonsten kompetente und freundliche Herr ebenfalls die Bedeutung der Treibhausgase in Frage stellte und als Argument einen Temperatur-Plot ähnlich dem von mir verlinkten gezeigt hat (mit einem Maximum von T um das Jahr 1200, das höher war als T_2000); allerdings blieb dabei im Unklaren, ob das die globale Temperatur darstellen sollte, was implizit aber so herüberkam.

    Ich schätze mit Blick auf Herrn Rahmstorfs jüngste Antwort, Herr Glaßmeier hat eben auch nur eine lokale Kurve betrachtet und gemeint, er könne damit auf T_global schließen. Im Übrigen ist es für die Sonnenleute natürlich von Vorteil, wenn sie die Bedeutung ihres Objektes überbewerten – im Fachlichen finde ich Herrn Rahmstorf überzeugender.

    Dumm nur, dass dem gebildeten Publikum derlei Ungenauigkeiten nicht auffielen und nicht wenige auf meine Nachfrage hin Herrn Glaßmeier zuzustimmen schienen – ala “Ja, diese Treibhausleute sollten sich doch endlich mal gescheit um die Sonne kümmern.” *sigh*
    Was ich auch hörte waren Stimmen wie “Ich war schonmal auf ‘ner Klimakonferenz und die dort vorgestellten Modelle waren so kompliziert – das kann gar nicht gut gehen!” “Ja, der Parameterraum bei denen ist einfach zu gigantisch.” “…” Finde ich ein bisschen komisch argumentiert, eben frei nach dem Motto: “Wenn _ich_ das nicht verstehe, dann kann es nicht stimmen.” 🙂

  6. Berichtigung

    Habe gerade die Redner durcheinandergewürfelt: Der oben gemeinte Vortragende war nicht Herr Glaßmeier aus Braunschweig, sondern vielmehr Herr Schüssler aus Göttingen.

  7. Peter Hadfield aka potholer54 hat euch übrigens auch in einem Video verwurstet.

    http://youtu.be/adAvYK1O-ic

    Schade, dass solche Videos immer nur ein paar tausend Klicks erreichen und “Klimaschwindel!!!11”-Videos gleich in die Millionen gehen.

  8. wenig überzeugend

    Viel mehr als “400 Jahre Sonnnfleckenbeobachtung” und “Das Maunder-Minimum fällt zeitlich mit der ‘Kleinen Eiszeit’ zusammen, eine Periode von niedrigeren Temperaturen, in der insbesondere die Winter in Europa deutlich kälter” erfährt man in diesem Artikel leider nicht. Das macht den Eindruck, nichts weiter als eine Einleitung zu der Erklärung zu sein, dass die Klimamodellen keinen wesentlichen Einfluss auf das Klima anzeigen.

    (Wahrscheinlich nicht nur) Mich interessiert aber die Realität, nicht Modelle derselben. Deshalb halte ich für weit wertvoller die aktuelle, tiefgehende und überzeugende Analyse von Prof. Malberg – http://www.eike-klima-energie.eu/…imaverhaltens/

    Oder die zwei Jahre alte Analyse von Raimund Leistenschneier:
    http://wetterjournal.wordpress.com/…de/#comments

  9. Sommer und Winter

    Geehrter Herr Rahmstorf.
    Sie haben schon viel gut Untersuch geleistet und die Klimawandel ist für uns und unsre Kinder sehr wichtig. Man muss sich aber nicht verlocken lassen in einer Diskussion die Sonne oder die Treibhausgasen verändern das Klima. Es ist immer und—und. Und das und—und macht die Risiken für uns immerhin erheblich grösser.

    Es ist klar das die Sonne in den Jahren 1940 – 2000 sehr aktiv war und sogar maximal im Zeitraum von 8000 Jahren, wie prof Solanki ao es beschreibt, http://mirage.mps.mpg.de/…et_all_2004_nature.pdf Sehr wahrscheinlich ist deshalb das die Sonne es im kommenden Jahrhundert langsamer macht und gut möglich ist das sie in einem tiefen Minimum kommt wie es auch geschah in den Jahren 1620 (nicht 1645) bis 1715. Ein derartiges Minimum mit in einem Jahrhundert kaum einige Sonnflecken ist im letzten Jahrtausend schon viermal passiert (die Oort, Wolf, Spörer und Maunder Minima) und sogar fünfmal wenn man auch das Dalton Minimum dazu rechnet. Dalton war aber ein relatives Minimum mit noch mehr als 40 Sonnflecken in den Maxima und deshalb ist es unwahrscheinlich das die TSI und Klimaeinfluss von diesem Minimum und den Andern etwa gleich sind, wie Sie beschreiben. Die Sonne hat also in den letzten 1000 Jahren etwa ein Drittel der Zeit in diesen 4 absoluten Minima funktioniert. Aber auch auf spezifischen Gründen sind positive Indizien für ein kommendes Grandminimum wie auch Prof. de Jager es beschreibt, doch früher als am Ende des 21en Jahrhundert, http://www.cdejager.com/sun-earth-publications und ich habe dazu auch noch andere wichtige Indizien gefunden.

    Leider sind die physikalische Ursachen von den Grandminima der Sonne nicht bekannt und ihren Beziehungen mit beträchtlichem Klimawechsel auch nicht. Trotzdem ist das alles wahrscheinlich als Fakt der Wahrnehmung.
    Wenn wir, abgesehen von der Treibhausgas Erwärmung, aber rechnen müssen mit dem Klima aus dem 17en Jahrhundert kommt das Bild von Wintern die beträchtlich kälter sind, wie Sie auch beschreiben. So kalt das zB die Häfen von Rotterdam und Hamburg monatelang nur mit Eisbrecher erreichbar sind und manchmal auch gar nicht; sodass die Flüsse voller Eis sind, das im Frühjahr mit dem Hochwasser bricht und aufstaut und damit auch die Brücken mitnimmt, weil die jetzt nicht mehr auf Eis Aufpressen gebaut sind, auch wird das Eis auch die Deiche zerbrichen usw. Im Sommer aber wird es nicht so viel kälter werden. Auch in mehr warme südliche Orten wird das Klima nur wenig ändern. Die globale Jahrtemperatur kann denn auch tatsächlich nur etwa 0,3 Grad niedriger werden, wie Sie beschreiben. Ist es denn aber wegen der Winterkälte glücklich das wir jetzt Treibhaus gasen haben, oder ist ein Sonnminimum ein Geschenk vom Himmel bei unserem Treibhaus Problem?? Nein gar nicht!!
    Die Sache ist das die Sonne ganz anders wirkt als die Treibhausgasen und das die Sonne schwankt. Das Schwanken ist klar: die relative Abkühlung von weltweit etwa 0,3 Grad, aber hier wahrscheinlich mehr, wird am Ende verschwinden wenn die Sonne wieder anzieht und kann dann führen zu einem schnellen Korrektionserwärmung mit großen Risiken, also etwa um Jahre 2100. Aber wie und warum das Treiben der Sonne auf dem Klima anders ist als das Treibhausgas Effekt ist leider nicht deutlich. Man hat nur indirekte Daten von der magnetischen Aktivität der Sonne in der Vergangenheit, aber vor der EM Strahlung (TSI) nur über 30 Jahren. Sie versuchen jedoch nur mit den möglichen TSI Veränderungen den Klimawandel zu schätzen. Möglich ist aber das auch die magnetische Aktivität selber Klimaeinfluss hat und sowohl direkt als indirekt. Direkt weil die Erde sich befindet im Plasma der Sonnkorona, zwar extrem dünn, aber sehr heiß und als magnetisches Plasma hat der Sonnenwind die Potenz Energie zu übertragen in nicht EM Wellen, vielleicht in Alfen Wellen, etwa wie im Magnetron. Indirekt weil der Sonnenwind die Kosmische Strahlung stoppt und diese Strahlung hat ein kühlender Einfluss. Vielleicht von der Bildung der Wolken, aber wichtiger ist die Theorie das die feine Plasmaspuren, die diese harte Strahlung in der Atmosphäre zieht, die elektrische Leitfähigkeit der Atmosphäre erhöhen, so beschreibt Y Usoskin das in Athm. Chem Phys 11, http://cc.oulu.fi/~usoskin . Der mögliche Einfluss der interplanetaren Sonnenplasma fügt auch besser im Bild das die Sonngetriebene Klimawandel grösser ist im Winter und auf höhere Breitengrad. Der Sonnenwind wirkt auch in der Polarnacht, aber die Effekte sind relativ klein im Vergleich mit der EM Strahlung.
    Unser Problem ist aber bei der Treibhausgas Erwärmung und einem Grandminimum das wir in zB Deutschland eine relative und vielleicht sogar absolute Kühlung im Winter erwarten müssen. Das wird verstärkt weil die Treibhausgasen im Winter weniger effektiv sind: Wenn die Erde wenig Energie empfangt und ausstrahlt kann das Treibhaus auch wenig zurückhalten. Das Effekt von einem Größeren Unterschied zwischen Sommer und Winter nur von den Treibhaus Effekten ist bis jetzt noch nicht herausgekommen, weil das Effekt jetzt noch klein ist und von Grandmaximum Effekten der Sonne überflügelt war. Auch ist die Treibhaus Erwärmung der Ozean noch nicht gut eingeschaltet. Zu erwarten ist doch das der Ozean wärmer wird und viel im Winter im Vergleich zur Temperatur auf dem Land. Wir müssen also besonders viel Schneefall erwarten und im Winter zweifach der heutigen Niederschlag Mengen, sodass die Flüsse das nicht bewältigen können. Auch sind Probleme von Eisgang in den Flüssen möglich. Die Erwärmung im Sommer wird anhalten, wie auch im Frühling mit schnellem Tauwetter und Überschwemmungen. Also werden unsere Kinder und Enkel es mit dem Klima nicht leichter haben als unsre Vorfahren im 17en Jahrhundert. Ein Problem ist noch das sie entmutigt werden können in der Wechsel von Energie Produktion und Umweltschutz, wenn der Klimawandel anders ausfällt als es von den Behörden vorgehalten wurde.

    Mit freundlichen Grüßen,
    Willem Schot