Projekt:Klimaskepsis/Es ist die Sonne

Das Projekt

Es gibt keinen Klimawandel!

• Die globale Temperatur steigt nicht weiter an!
• Der Ort XYZ erwärmt sich nicht!

Es sind natürliche Ursachen!

• Es ist die Sonne!
• Es sind kosmische Strahlen!
• Es ist eine natürliche Klimaschwankung!

Argument

Nicht die zunehmende Menge von Treibhausgasen in der Erdatmosphäre, sondern natürliche Schwankungen der Sonnenaktivität sind die Ursache für den gemessenen Temperaturanstieg!

Kurze Antwort

Spätestens seit den 1970er Jahren weist die Sonnenaktivität keinen erkennbaren Trend auf. Für die Erderwärmung kann sie deshalb nicht verantwortlich sein.

Lange Antwort

Die Milanković-Zyklen sind regelmäßige Fluktuationen des Erdorbits und der Neigung der Erdachse, die zu Veränderungen der die Erde erreichenden Sonnenenergie führen.

Zweifellos ist die Sonne der Antreiber im Klimageschehen. Ohne unsere Sonne wäre die Erde ein kalter, dunkler und toter Klumpen irgendwo im All. Für vergangene Klimaschwankungen wurde deshalb immer wieder auf Zyklen in der Sonnenaktivität verwiesen. Die bekanntesten sind die so genannten Milanković-Zyklen, die allerdings nicht wirklich auf die Sonne zurückgehen. Bei ihnen handelt es sich um zyklische Veränderungen der Erdneigung und des Erdumlaufs um die Sonne im Abstand von 19.000 bis zu 400.000 Jahren, welche auf der Erde als variierende eingehende Energiemenge von der Sonne erscheinen. Diese Zyklen sind einer der Erklärungsansätze für die wiederkehrenden Eiszeiten in der Erdgeschichte. (Doch Vorsicht: Für sich allein genommen, reichen diese Schwankungen nicht als Ursache aus! Erst wenn mächtige Feedbacks im Klimageschehen mit einbezogen werden, kann man das Kommen und Gehen von Eis- und Warmzeiten erklären.) Deutlich kürzere und echte Sonnenzyklen kehren im Abstand von ca. 87 und ca. 210 Jahren wieder. Sie werden als Auslöser der so genannten Dansgaard-Oeschger-Ereignisse vermutet, mit einer gewissen Regelmäßigkeit vorkommenden, enormen Temperaturschwankungen vor allem auf der Nordhalbkugel während der Eiszeiten. Der kürzeste und am besten untersuchte Solarzyklus trägt den schlichten Namen Sonnenfleckenzyklus und hat eine Dauer von 11 Jahren.

Die Bedeutung der Sonne für unser Klima ist damit nicht zu unterschätzen. Für die vergangenen 1.150 Jahre (allerdings ohne die letzten Jahrzehnte!) gehen einige Untersuchungen, darunter Usoskin et al. 2005, von einer engen Verbindung des Klimas mit der Sonnenaktivität aus. Sami Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, zufolge befinde sich die Sonne seit 70 Jahren in einem Aktivitätsmaximum, beobachtbar an der Zahl der Sonnenflecken, und strahle so stark wie seit 8.000 Jahren nicht mehr. Das alles legt die Schlussfolgerung nahe, als könnte die Sonne bei der globalen Erwärmung ihre Finger möglicherweise im Spiel haben. Ist dies so?

Rekonstruierte Schwankungen der Sonnenfleckenzahl seit 1600. Deutet der vermutete Anstieg während der letzten Jahrhunderte auf einen maßgeblichen Einfluss der Sonne für die globale Erwärmung hin? Wohl kaum, denn wie zu sehen ist bewegt sich die Linie seit ca. 1950 seitwärts und ist aktuell nur wenig höher als in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts.

Eine Reihe von Studien geht von vergleichsweise hohen Anteilen der Sonne an der globalen Erwärmung seit Mitte des 20. Jahrhunderts aus. Der höchste Schätzwert innerhalb der Wissenschaft findet sich wohl bei Scafetta und West 2007, welche die Sonne für 8% bis 42% der beobachteten Erwärmung zwischen 1950 und 2005 verantwortlich machen (und sogar für 22% bis 69% seit 1900). Diese Studie findet sich neuerdings auf zahlreichen Webseiten von SkeptikerInnen wieder und hat damit den vorherigen Favoriten Stott et al. 2003 abgelöst, welche für den Zeitraum von 1950 bis 1999 auf einen Sonnenanteil zwischen 16 % und maximal 36 % kommen. Dass diese Studie im Netz hoch kursiert liegt wohl ausschließlich an dem hohen von ihr suggerierten solaren Anteil an der Erderwärmung und nicht an ihrem wissenschaftlichen Wert. Der Solarphysiker Rasmus Benestad hat Scafetta und West 2007 auf RealClimate.org scharf kritisiert. Die Arbeit enthält seinen Angaben zufolge einige äußerst fragwürdige Vorgehensweisen, welche zu einem künstlich aufgeblähten Ergebnis führen. Daneben finden sich handwerkliche Fehler wieder, eine zentrale Grafik beispielsweise passt nicht zu ihrer Beschreibung im Text. Benestad hatte bereits frühere Studien der beiden Wissenschaftler kritisiert und sie als „schwerwiegend fehlerhaft“ bezeichnet. Zudem wird seltsamerweise der untere Rahmen von 8% beziehungsweise 22% gerne „vergessen“. Dabei passt er sehr viel besser zu den Ergebnissen anderer Studien. Wie sehen die Mitglieder des Weltklimarates die Rolle der Sonne im jüngsten Klimageschehen?

Der Graph über die Sonnenaktivität seit 1975 zeigt eindeutig keinen Trend auf.

Das wissenschaftliche Verständnis über den Einfluss der schwankenden Sonnenaktivität auf das Klima wird vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) als „gering“ eingeschätzt. Es ist also durchaus möglich, dass hier noch einige Überraschungen auf uns warten. Nichtsdestotrotz hat sich in der Wissenschaft ein stabiler Korridor herausgebildet, innerhalb dessen die Sonnenaktivität als ursächlich für die Klimaerwärmung angesehen wird. Das IPCC schätzt, dass die Sonne seit der Industrialisierung etwa 0,12 Watt pro Quadratmeter (mit einem Unsicherheitsbereich von 0,06 bis 0,30 W/m²) zur Erderwärmung beigetragen hat. Im Vergleich zu anthropogenen Treibhausgasen und ihrem Beitrag von 2,63 (± 0,26) W/m² ist das nur ein kleiner Bruchteil. Werden auch die ebenfalls von Menschen verursachten, kühlenden Aerosole mit einbezogen, beträgt das Verhältnis noch 1,6 W/m² zu 0,12 W/m², oder 7,5% solarer Anteil. Diese 0,12 W/m² entsprechen übrigens ziemlich genau dem regelmäßigen 11-Jahres-Zyklus der Sonne, bei dem die Solarkonstante von 1.367 W/m² um 0,1% schwankt. Umgerechnet auf einen Quadratmeter Erdoberfläche ergibt dies eine Schwankung um 0,1 bis 0,2W/m².

Im direkten Vergleich zwischen gemessener Temperatur und Solaraktivität wird deutlich: Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts kann die Sonne durchaus als Erklärung für den Temperaturverlauf herhalten. Für die jüngste Erderwärmung trägt sie aber sicherlich nicht die Verantwortung!

Die überwiegende Mehrheit der ForscherInnen schätzt den Anteil der Sonne an der beobachtbaren Erwärmung übereinstimmend als sehr gering ein. Solanki beispielsweise betont, dass eine solare Ursache der globalen Erwärmung während der vergangenen Dekaden unwahrscheinlich sei, die Sonne nicht der dominante Faktor gewesen sein und ihr Anteil an der Erwärmung seit 1970 bei maximal 30 % gelegen haben könne. Schmitt und Schüssler 2003 zufolge zeige sich bis 1970 zwar noch eine relativ gute Korrelation des Helligkeitsanstiegs der Sonne mit der gemessenen globalen Erwärmung. Spätestens seitdem aber seien Treibhausgase eindeutig die hauptsächlichen Antreiber der Temperaturerhöhung gewesen. Natalie Krivova, eine Kollegin Solankis, schreibt es sei „sehr wahrscheinlich, dass die Sonne nach 1980 nicht in irgendeiner signifikanten Weise zur globalen Erwärmung beigetragen“ habe. Nach Foukal et al. 2006 sind die seit 1978 direkt aus dem Orbit gemessenen Veränderungen der Sonnenaktivität für sich allein zu geringfügig, um die Ursache für die erhebliche Erwärmung der letzten 30 Jahre gewesen zu sein. Eben dies ist treffenderweise auch die Schlussfolgerung der oben schon erwähnten Studie von Usoskin et al. 2005, die auf den fehlenden Trend in der Sonnenaktivität seit 1975 verweist. Eine Modellstudie von Ammann et al. 2007 kommt zu dem Schluss, dass selbst unter der Annahme einer starken mittelfristigen Beeinflussbarkeit des Erdklimas durch die Sonne und andere natürliche Faktoren die gemessene Erwärmung des 20. Jahrhunderts ohne Treibhausgase nicht erklärbar sei. Ohne Treibhausgase hätte sich die Temperatur bis 1950 nur um ca. 0,2°C erhöhen dürfen, ein Wert der zum Ende des Jahrhunderts durch steigende vulkanische Aktivität wieder deutlich hätte fallen müssen. Stattdessen ist die Erde um über 0,7°C wärmer geworden.

Darstellung verschiedener möglicher Antreiber des Klimas und Vergleich mit den vorhandenen Messdaten der Lufttemperatur. Ausschließlich die theoretische Wirkung der Treibhausgase passt problemlos zu den beobachteten Veränderungen.

Wenn überhaupt, dann hätte sich die Erde in den letzten Jahren nach Lockwood und Fröhlich (2007) wie auch nach Lean und Rind (2008) abkühlen müssen, da die Sonnenaktivität zurück ging. Ganz im Gegenteil dazu fallen in die zwölf Jahre von 1995 bis 2006 die elf wärmsten je gemessenen. Die Klimatologen Rasmus Benestad und Gavin Schmidt kamen vor diesem Hintergrund in einer 2009 erschienen Studie zu dem Ergebnis, dass der Anteil der Sonne an der globalen Erwärmung um ganzen 20. Jahrhundert bei etwa 7 % (± 1 %)gelegen haben könnte, wobei der Beitrag seit 1980 verschwindend gering gewesen ist.

Noch ein weiteres Indiz spricht gegen die Sonne. Bei den Temperaturmessungen der unterschiedlichen Luftschichten konnte festgestellt werden, dass sich gleichzeitig neben der wärmer werdenden untersten Luftschicht, der Troposphäre, die darüber liegende Stratosphäre deutlich abkühlt. Dieses Muster ist spezifisch für den Anstieg an Treibhausgasen in der Troposphäre, denn es verbleibt mehr Wärmeenergie in der Nähe der Erdoberfläche, und weniger Energie erreicht die Stratosphäre. Wäre eine gestiegene Sonnenaktivität ursächlich für die globale Erwärmung, dann müssten sich alle Luftschichten gleichermaßen aufheizen.

Es stellt sich heraus: Interessant ist vor allem die Diskussion über den Einfluss der Sonne auf das Klima bevor der Beitrag des Menschen dominant wurde. Hier gibt es eine echte Kontroverse. Beispielsweise legen entgegen der oben erwähnten Rekonstruktion von Solanki andere Studien nahe, dass im 20. Jahrhundert keine historisch außergewöhnliche solare Aktivität messbar sei. Seit dem 17. Jahrhundert lasse sich kaum ein Zusammenhang zwischen Sonnenflecken und Erdtemperaturen belegen. Rekonstruktionen, die mit anderen Methoden gewonnen wurden als die Arbeitsgruppe um Solanki verwendet, zeigen eine eindeutige Basisaktivität der Sonne während der vergangenen 400 Jahre, die auch zur Zeit des so genannten Maunderminimums nicht wesentlich von der heutigen verschieden gewesen sei. Das Maunder-Minimum war eine Zeit außerordentlich geringer Sonnnenfleckenaktivität, die ursächlich mit der Kleinen Eiszeit in Verbindung gebracht wird.

Was verbleibt vom Argument, die Sonne sei verantwortlich für die Erderwärmung? Nicht viel. Wie eng auch immer sich im Hinblick auf die Klimageschichte die Sonnenaktivität als mit den variierenden Durchschnittstemperaturen verknüpft erweisen sollte: Für die seit den 1970er Jahren eingetretene Erwärmung ist nach allen verfügbaren Daten die Sonne aufgrund eines fehlenden Trends sicherlich nicht verantwortlich. Die festgestellten Beobachtungen, etwa die Abkühlung der Stratosphäre, passen nicht zu den theoretischen Voraussagen der Solarhypothese. Und die Arbeiten, welche methodisch korrekt sind und dennoch einen recht hohen solaren Anteil an der globalen Erwärmung seit 1950 in den Raum stellen, leiden unter einer fehlenden Hypothese, wie ein vermuteter (und bislang anscheinend vollkommen unbekannter) Wirkungsmechanismus überhaupt aussehen könnte. Der einzige Ansatz hierfür, der Einfluss der Sonne auf die Erde erreichende kosmische Strahlen, ist noch einmal um Größenordnungen weniger weniger stimmig als die hier diskutierte Solarhypothese.

Zitate

• „Our analysis shows that the most likely contribution from solar forcing a global warming is 7 ± 1% for the 20th century and is negligible for warming since 1980.“ Benestad und Schmidt (2009)
• „According to this analysis, solar forcing contributed negligible long-term warming in the past 25 years and 10% of the warming in the past 100 years, not 69% as claimed by Scafetta and West [2008] (who assumed larger solar irradiance changes and enhanced climate response on longer time scales).“ Lean und Rind (2008)
• „Here we show that over the past 20 years, all the trends in the Sun that could have had an influence on the Earth’s climate have been in the opposite direction to that required to explain the observed rise in global mean temperatures. [...] Our results show that the observed rapid rise in global mean temperatures seen after 1985 cannot be ascribed to solar variability, whichever of the mechanisms is invoked and no matter how much the solar variation is amplified.“ Lockwood und Fröhlich (2007)
• „Despite the direct response of the model to solar forcing, even large solar irradiance change combined with realistic volcanic forcing over past centuries could not explain the late 20th century warming without inclusion of greenhouse gas forcing. Although solar and volcanic effects appear to dominate most of the slow climate variations within the past thousand years, the impacts of greenhouse gases have dominated since the second half of the last century.“ Ammann et al. (2007)
• „The variations measured from spacecraft since 1978 are too small to have contributed appreciably to accelerated global warming over the past 30 years.“ Foukal et al. (2006)
• „Note that the recent warming, since around 1975, has not been considered in the above correlations [about the last 1,150 years]. During these last 30 years the total solar irradiance, solar UV îrradiance and cosmic ray flux has not shown any significant secular trend, so that at least this most recent warming episode must have another source.“ Usoskin et al. (2005)

Verwandte Argumente

• Es sind kosmische Strahlen!

Literatur

• Rasmus E. Benestad: Solar Activity and Earth's Climate, Springer Verlag, 2. Auflage 2006, ISBN 978-3540306207
• Richard A. Goldberg und John R. Herman: Sun, Weather, and Climate, University Press of the Pacific, 2005, ISBN 978-1410221995
• L. Gray, J.D. Haigh und R.G. Harrison: The Influence of Solar Changes on the Earth’s Climate, Hadley Centre technical note 62, Januar 2005 (PDF)

Weblinks

• SkepticalScience.com: Solar activity & climate: is the sun causing global warming?
• Gristmill How to Talk to a Global Warming Skeptic-guide: „It's the sun, stupid“
• NewScientist Environment: Climate myths: Global warming is down to the Sun, not humans
• The Global Warming Debate, Videopräsentation Solar/Cosmic rays
• Rasmus Benestad: Solar activity and climate change bei der Encyclopedia of Earth
• Umweltbundesamt: Die Sonne und das Klima
• Georg Hoffmann auf Readers Edition: Here Comes the Sun - Der Einfluss der Sonne auf das Klima, Teil 1
• Georg Hoffmann auf Readers Edition: Here Comes the Sun - Der Einfluss der Sonne auf das Klima, Teil 2
• Globale Umweltpolitik: Ist es die Sonne?

Allgemein

• NOAA Solar Cycle Progression
• NASA Solar Dynamics Observatory