Die Sonne und das Klima

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Die Sonne und das Klima

Die Sonne ist der Energielieferant für das Klima der Erde. Deshalb hat die Änderung der Strahlungsintensität der Sonne, also veränderte Energiezufuhr, unmittelbare Auswirkungen auf das Klima.

Ein Maß für die Strahlungsintensität der Sonne ist die Solarkonstante. Sie gibt die Strahlungsleistung der Sonne an, die oberhalb der Atmosphäre bei mittlerem Abstand zwischen Erde und Sonne senkrecht auf eine Fläche von 1 Quadratmeter trifft. Die Bezeichnung „Solarkonstante” ist jedoch nicht exakt, denn der Wert ist nicht konstant. Ursache dafür sind unter anderem kurzfristig-periodische und langfristige Änderungen der Sonnenstrahlung.

Im Hinblick auf die globale Erwärmung der jüngsten Vergangenheit und der Gegenwart sind die kurzfristig-periodischen Änderungen von besonderem Interesse. Sie hängen mit der Sonnenaktivität zusammen: einer zu bestimmten Zeiten verstärkten Sonnenstrahlung, die durch Sonnenfackeln und Protuberanzen (Materieströme auf der Sonne) verursacht wird. Die Sonnenaktivität variiert in einem markanten 11-jährigen Zyklus, der mit einer Zunahme der Strahlungsintensität von etwa 0,1% verbunden ist.

Bekannt sind darüber hinaus ein 80-jähriger Zyklus sowie weitere Variationen in längeren Zeiträumen.

Wenn die Sonnenaktivität erhöht ist, ist auch die Anzahl der Sonnenflecken – das sind dunkle Gebiete auf der Sonnenoberfläche – größer. Die Sonnenflecken kommen zustande, weil starke lokale Magnetfelder den Aufstieg der heißen Materie aus dem Inneren der Sonne bis an die Oberfläche behindern. Dadurch bleibt es in diesen Bereichen kälter und es wird weniger Licht abgestrahlt - daher dunkle Flecken.

Die Ausprägung der lokalen Magnetfelder hängt mit der Dynamik der Materieströmungen und der außerhalb des inneren Kernes nicht einheitlichen Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Sonne um sich selbst (in Polbereichen langsamer als am Äquator) zusammen. Dass die Intensität der Sonnenstrahlung gerade größer ist, wenn viele Sonnenflecken vorhanden sind, liegt daran, dass dann auch besonders viele heiße Fackeln und Protuberanzen auftreten. In diesen heißen Zonen der Sonnenoberfläche findet eine erhöhte Energieabstrahlung statt, die das Strahlungsdefizit der Sonnenflecken mehr als ausgleicht. Auch die Fackelgebiete hängen mit speziellen Ausprägungen des Magnetfeldes zusammen.

Die Sonnenflecken wurden bereits im Alten China vor 2000 Jahren beobachtet. Eine systematische Beobachtung erfolgte nach der Entdeckung des Fernrohrs seit Beginn des 17. Jahrhunderts. Messungen der Sonnenstrahlung von Satelliten aus liegen erst seit 1980 vor.

Die auf der Grundlage dieser Beobachtungen geschätzte Zunahme der Strahlungsintensität bei erhöhter Sonnenaktivität um 0,1% ist zu gering, um sich unmittelbar im Witterungs- und Klimageschehen ernsthaft bemerkbar zu machen. Denkbar wäre, dass dieser geringe Effekt durch bestimmte Prozesse im Klimasystem verstärkt wird (positive Rückkopplungen). Die Wissenschaft hat jedoch keine gesicherten Erkenntnisse über derartige Rückkopplungsmechanismen. Im 4. Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen kommen die Klimatologinnen und Klimatologen zu dem Schluss, dass der seit 1750 durch Änderungen der Sonneneinstrahlung verursachte Klimaeffekt nur etwa ein Zehntel des anthropogenen (durch den Menschen verursachten) Effektes beträgt (siehe Klimaänderung 2007: Wissenschaftliche Grundlagen PDF / 2,56 MB).

Die auf der Erde ankommende Sonnenstrahlung unterliegt zudem Schwankungen, wenn sich Parameter der Erdbahn um die Sonne ändern. Diese Schwankungen sind langfristiger Natur und nicht mit Änderungen der Solarkonstante verbunden. Sie vollziehen sich in Perioden von einigen 10.000 bis zu einigen 100.000 Jahren und verursachen nach heutigem Kenntnisstand die Eiszeitzyklen.

Quelle: UBA