Von Dr. Ludger Laurenz
Zusammenfassung
Nach neuen Untersuchungen besteht ein engerer Zusammenhang zwischen der Sonnenaktivität und unserem Wetter als bisher bekannt ist. Die Untersuchungsergebnisse zeigen ins Auge springende auffällige Zusammenhänge zwischen der Sonnenaktivität und dem Wetter. Dabei handelt es sich noch nicht um eine Bestätigung der Idee mit wissenschaftlichen Methoden/Statistiken. Es könnte aber der Beginn einer Forschungsstrecke sein.
Der Nachweis des solaren Einflusses auf das Wetter gelingt, wenn der Sonnenzyklus so eingeteilt wird, dass der Zyklus bei hoher Intensität beginnt, das Aktivitätsminimum in der Mitte liegt und wieder bei hoher Intensität endet. Die einzelnen Sonnenzyklen müssen für den Vergleich untereinander an dem Jahr des Aktivitätsminimums ausgerichtet sein. Mit diesem Ansatz kann weltweit in historischen Klima- und Wetterdaten solarer Einfluss aufgedeckt werden.
Der solare Einfluss zeigt sich in der Regensumme deutlicher als in der Sonnenscheindauer oder Temperatur. Mit dem oben beschriebenen Ansatz kann nachgewiesen werden, dass extrem niederschlagsarme Jahre in Deutschland seit 1928 nur in 3 von 11 Zyklusjahren vorkommen und das Auftreten von Dürrejahren wie zum Beispiel 2003 oder 2018 solar beeinflusst ist. In den Monaten Februar, Juni und Oktober besteht phasenweise eine enge Beziehung zwischen der Sonnenaktivität und der Niederschlagssumme, die für mehrjährige Langfristprognosen genutzt werden kann.
Landwirte und Wasserwirtschaftler würden sich darüber freuen, wenn sie verlässliche Informationen über den Wetter- und Niederschlagstrend der nächsten Monate und Jahre hätten. Dann könnten sie ihre Aktivitäten darauf abstimmen. Langfristprognosen sind aber bisher sehr unzuverlässig. Die Prognosequalität könnte sich jetzt verbessern. Denn neue Untersuchungsergebnisse zeigen einen engeren Zusammenhang zwischen der Sonnenaktivität und unserem Wetter als bisher bekannt ist. In diesem Beitrag werden ins Auge springende auffällige Zusammenhänge zwischen der Sonnenaktivität und dem Wetter beschrieben. Dabei handelt es sich noch nicht um eine Bestätigung der Idee mit wissenschaftlichen Methoden und Statistiken. Es könnte aber der Beginn einer Reihe von Forschungsaktivitäten sein.
Die Sonnenaktivität schwankt innerhalb eines im Mittel 11 Jahre dauernden Zyklus. Die Länge der einzelnen Zyklen variiert zwischen 9 und 13 Jahren. In der folgenden Abbildung 1 ist der Trend der Sonnenaktivität seit 1930 gemeinsam mit der Jahresniederschlagssumme in Deutschland dargestellt.
Abbildung 1: Jahresniederschlagssummen in Deutschland und Sonnenfleckenzyklen seit 1930
Seit 1930 haben sich 8 Sonnenzyklen ausgebildet. Die Sonnenaktivität schwankt von Zyklus zu Zyklus und ist aktuell auf ein seit 200 Jahren nicht mehr erreichtes Niveau abgesunken. Die Jahresniederschlagssumme schwankt zwischen ca. 550 und 1000 mm. In der Abbildung ist zunächst kein Zusammenhang zwischen der Sonnenaktivität und der Regensumme feststellbar. Mit den beiden folgenden Vorgaben kann ein Zusammenhang aufgedeckt werden.
- Sonnenwind/Kp-Index: Als Maßstab für die Sonnenaktivität wird der KP-Index verwendet, eine Messgröße, die nicht nur optisch wie die Sonnenflecken gezählt, sondern physikalisch gemessen wird. Der Kp-Index ist der Maßstab für den Energieeintrag aus dem Sonnenwind in das System Erde. Er wird seit 1932 ermittelt.
- Neueinteilung des Sonnenzyklus: Der 11-jährige Sonnenzyklus wird normalerweise so eingeteilt, dass er im Minimum der Sonnenaktivität beginnt und endet. Für den Nachweis solaren Einflusses auf das Wetter ist erforderlich, dass der Zyklus bei hoher Intensität beginnt, das Aktivitätsminimum in der Mitte liegt und wieder bei hoher Intensität endet. Die einzelnen Zyklen müssen für den Vergleich untereinander an dem Jahr des Aktivitätsminimums ausgerichtet sein.
Zur Veranschaulichung der genannten Vorgaben dient Abbildung 2. Darin ist der Verlauf des Kp-Index während der letzten 9 Sonnenzyklen mit der neuen Einteilung des Sonnenzyklus dargestellt.
Abbildung 2: Trend der Sonenaktivität in den letzten 8 Zyklen mit Ausrichtung der einzelnen Zyklen nach dem Jahr des Aktivitätsminimums
Die gemeinsame Ausrichtung auf das Jahr des Minimums des Kp-Index ist in dem grau hinterlegten Feld im Zyklusjahr 8 erkennbar. Aus der Ausrichtung auf das Jahr des Aktivitätsminimums ergibt sich 7 Jahre vorher das „Jahr 1“ des hier neu definierten Sonnenzyklus. Die Kalenderjahre des Beginns der Zyklen ist am linken Rand in Abbildung 2 ablesbar. Im aktuellen 2013 beginnenden Zyklus (s. gestrichelte rote Linie) ist aufgrund von Prognosen über den Verlauf der Sonnenaktivität damit zu rechnen, dass der Kp-Index im Jahr 2020 das Minimum erreicht und ab 2021 wieder ansteigt.
Mit Hilfe der zeitlichen Einteilung des Sonnenzyklus wie in Abbildung 2 kann der Einfluss der Sonne auf das Wetter in einer bisher nicht erreichten Klarheit aufgedeckt werden. Das wird im Folgenden am Beispiel der Jahresniederschlagssumme und der Monatsniederschlagssummen von Februar, Juni und Oktober für Deutschland belegt. Nach eigenen Untersuchungen eignet sich die Regensumme wegen größerer Variation besser zum Nachweis von solarem Einfluss als die Temperatur oder Sonnenscheindauer. Für die Ermittlung des solaren Einflusses ist der Beginn des ersten Zyklus ausnahmsweise von 1927 auf 1928 verschoben worden. Durch diese Verschiebung fügt sich der Niederschlagstrend dieses Zyklus in das Muster der anderen Zyklen ein. Welcher Faktor diese Verschiebung erforderlich macht, ist noch zu klären.
Solarer Einfluss in der Jahresniederschlagssumme
Werden die Jahresniederschlagssummen von Deutschland nach dem in Abbildung 2 vorgegebenen Sonnenzyklusmuster geordnet, ergibt sich der Kurvenverlauf in Abbildung 3.
Abbildung 3: Jahresniederschlagssumme während des 11-jährigen Sonnenzyklus im Mittel von 9 Sonnenzyklen und mit Hervorhebung der niederschlagsarmen Jahre
Im Mittel von 9 Sonnenzyklen variiert die Jahresniederschlagssumme zwischen 699 und 858 mm mit einer Differenz von 159 mm oder 23 Prozent (s. blaue Linie). Die drei Jahre mit auffallend niedriger Niederschlagssumme sind die Zyklusjahre 2, 6 und 7. Nur in diesen drei Jahren sind Niederschlagssummen unter 660 mm aufgetreten. Im gelben Feld in Abbildung 3 sind die einzelnen Kalenderjahre mit besonders niedriger Niederschlagssumme aufgelistet. Dazu zählen die extremen Hitze- und Dürrejahre 1959, 2003 und 2018. Die Häufung der niederschlagsarmen Jahre auf die Zyklusjahre 2, 6 und 7 lässt darauf schließen, dass das Auftreten von Dürre solar beeinflusst ist.
Die Angabe in Abbildung 3 sind für Prognosezwecke nutzbar. Mit niedriger Jahresniederschlagssumme unter 660 mm ist in Deutschland nur in den Zyklusjahren 2, 6 und 7 zu rechnen. Das aktuelle Jahr 2021 entspricht dem Zyklusjahr 9 mit der höchsten mittleren Regensumme des gesamten Sonnenzyklus. Deshalb wäre nicht verwunderlich, wenn der kommende Sommer zeitweise regnerisch und kühl wird. Im Jahr 9 des Zyklus liegt die Sommertemperatur um etwa 1 °C und die Sonnenscheindauer um 10 Prozent niedriger als in der ersten Hälfte des Zyklus.
Solarer Einfluss in der Niederschlagsumme einzelner Monate
Werden die Niederschlagssummen der Monate Februar, Juni und Oktober nach dem in Abbildung 2 vorgegebenen Sonnenzyklusmuster geordnet, bildet sich der Kurvenverlauf in Abbildung 4. Die drei Monate wurden gewählt, weil sich der solare Einfluss in diesen Monaten stärker zeigt als in anderen Monaten.
Abbildung 4: Niederschlagssumme der Monate Februar, Juni und Oktober im Verlauf der letzten 9 Sonnenzyklen
In den drei Monaten gibt es Phasen mit gleichsinnigem Kurvenverlauf, die auf einen Einfluss der Sonne hindeuten und Phasen mit chaotischem Kurventrend sowie Übergänge zwischen den genannten Bereichen. Der solare Einfluss konzentriert sich in den drei Monaten auf die Phase niedriger Sonnenaktivität mit den Zyklusjahren 5 bis 8 und im Februar auch auf die Zyklusjahre 1 und 2. Die Beträge, um die sich die Niederschlagssummen von Jahr zu Jahr ändern, sind beachtlich.
Beim erstmaligen Betrachten irritiert der Zickzack-Verlauf der Kurven. Die Ursache für den Verlauf dürfte in einer solar beeinflussten Höhenströmung über dem Äquator liegen, in der sich die Windrichtung fast jährlich umkehrt (Quasi-Biennale Oszillation, QBO). Wahrscheinlich wird das solare Muster in der QBO auf die Niederschlagssumme in Deutschland übertragen.
Die blauen Mittelwertlinien in Abbildung 4 können in bestimmten Zeitabschnitten für Langfristprognosen genutzt werden. Das zeigt der Vergleich der blauen Linien mit den roten gestrichelten Linien mit den Regensummen der letzten Jahre. In den Phasen mit solarem Einfluss beziehungsweise gleichförmigem Kurvenverlauf folgen die rot gestrichelten Kurven des aktuellen Zyklus mit wenigen Ausnahmen dem mit den blauen Linien vorgegeben Prognosetrend. In den Phasen mit chaotischem Kurvenverlauf ist eine Prognose bisher nicht möglich. Eventuell können demnächst durch intensive Erforschung des solaren Einflusses auf die QBO noch weitere solare Muster aufgedeckt und dadurch das Prognosepotential weiter gesteigert werden.
Solarer Einfluss in der Juni-Sonnenscheindauer
Der solare Einfluss ist in der Sonnenscheindauer insgesamt nicht so stark ausgeprägt wie in der Niederschlagssumme. Eine Ausnahme macht der Juni, s. Abbildung 5.
Abbildung 4: Sonnenscheindauer im Verlauf der letzten 7 Sonnenzyklen
Die Sonnenscheindauer verläuft während der Sonnenzyklen in den Zyklusjahren 5, 6 und 7 spiegelbildlich zu der in Abbildung 4 dargestellten Regensumme. Die Gleichförmigkeit der Linien ist erneut ein Hinweis auf solaren Einfluss.
Abschließend kann zusammengefasst werden, dass die Sonnenaktivität einen überraschend starken Einfluss auf unser Wetter hat. Die Ergebnisse verleihen hunderten von jüngeren Forschungsberichten, die auch über historische Zeiträume einen Zusammenhang zwischen der Sonnenaktivität und dem Klima belegen, mehr Gewicht.
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