Macht der Klimawandel Pause?

Behauptung: „Wegen sinkender Sonnenaktivität wird der Klimawandel demnächst pausieren“

Behauptung: "Schon in wenigen Jahren wird die Sonne in eine Ruhephase eintreten – zu rechnen ist mit einer ‚kalten Sonne’. Die nächsten Jahrzehnte werden deshalb eher zu einer leichten Abkühlung der Erde führen als zu einer weiteren Erwärmung.“ (Fritz Vahrenholt/Sebastian Lüning)

Fakt ist: Selbst wenn die Sonnenaktivität zurückgehen sollte, wären die Folgen für die Erderwärmung marginal

Antwort: 

Unter Wissenschaftlern ist umstritten, wie verlässlich sich die künftige Aktivität der Sonne überhaupt vorhersagen lässt. Aber selbst wenn die Sonne demnächst in eine Phase extrem niedriger Aktivität einträte (vergleichbar mit dem sogenannten Maunder-Minimum), würde dadurch nur ein sehr kleiner Teil der Erderwärmung ausgeglichen, die der Mensch durch seine Treibhausgasemissionen verursacht.

Die Sonne ist ein wichtiger Faktor für das Klima der Erde. Ihre Aktivität steigt und fällt in Elf-Jahres-Zyklen, und die Ausschläge dieser Zyklen können stark schwanken. Deshalb wird gelegentlich spekuliert, was denn mit dem Klima passieren würde, wenn die Sonne in den nächsten Jahrzehnten in eine Ruhephase eintreten würde. Nicht viel, lautet die wissenschaftliche Antwort.

Drei Aspekte sind bei der Frage zu unterscheiden: Erstens wie wahrscheinlich ein bevorstehender Rückgang der Sonnenaktivität überhaupt ist. Zweitens die Stärke des Rückgangs. Und drittens die Folgen eines Rückgangs für die ja bereits laufende, vom Menschen verursachte Erderwärmung.

1. Im historischen Vergleich waren die letzten Sonnenzyklen relativ stark. Daneben fällt  der gegenwärtig laufende Zyklus Nummer 24 bereits deutlich schwächer aus. Nach Ansicht vieler Forscher könnte die solare Aktivität in den folgenden Zyklen noch weiter zurückgehen (de Jager/Duhau 2009, Lean 2010). Derartige Vorhersagen sind aber in der Wissenschaft umstritten, weil die physikalischen Ursachen der solaren Schwankungen noch nicht endgültig erforscht sind.

2. Einige Wissenschaftler erwarten für die Zeit nach dem 24. Zyklus eine längere Phase niedrigerer Sonnenaktivität, ein sogenanntes großes Minimum, das ähnlich ruhig ausfallen könnte wie das extreme Maunder-Minimum im 17. Jahrhundert. Der britische Sonnenforscher Michael Lockwood zum Beispiel beziffert die Wahrscheinlichkeit eines neuen Maunder-Minimums innerhalb der nächsten 40 Jahre auf etwa 20 Prozent. Aber, wie gesagt, solche Prognosen sind unsicher.

3. Die wichtigste Frage ist jedoch: Welche Folgen hätte eine „kalte Sonne“ für das Klima der Erde? Antworten können einerseits Aufzeichnungen über das Klima während zurückliegender  Ruhephasen der Sonne geben, andererseits computergestützte Klimamodelle. Wichtig ist dabei, nicht nur lokale Temperaturänderungen zu betrachten, sondern deren weltweiten Durchschnitt:

  • Eine Untersuchung des Maunder-Minimums ergab, dass einige Regionen der Erde damals stark abkühlten (zum Beispiel Mitteleuropa), in anderen jedoch die Temperatur stabil blieb oder gar stieg; global gesehen änderte sich relativ wenig, die Erdmitteltemperatur sank um lediglich 0,3 bis 0,4 Grad Celsius (Shindell 2001). Hier zeigte sich, dass der Einfluss der Sonne begrenzt ist. So trug die Sonne auch zur Erderwärmung der vergangenen hundert Jahre nur etwa ein Zehntel bei (Lean/Rind 2008).
  • Feulner/Rahmstorf (2010) simulierten im Computer, was bei einer Wiederholung des Maunder-Minimums im kommenden Jahrhundert passieren würde. Ihr Ergebnis war dasselbe: eine „moderate Temperaturminderung“ von „höchstwahrscheinlich 0,1 Grad Celsius“, jedenfalls „nicht mehr als 0,3 Grad Celsius im Jahr 2100“. Abbildung 1 stellt die Ergebnisse grafisch dar.

Abbildung 1: Veränderung der Erdmitteltemperatur von 1900 bis 2100 (relativ zum Niveau 1961-1990),  blau dargestellt sind die Messdaten der Vergangenheit, rot und violett die Entwicklung für zwei verschiedene Szenarien des IPCC zum Ausstoß menschengemachter Treibhausgase – die durchgehende rote bzw. die violette Linie zeigen die Entwicklung bei unveränderter Sonnenaktivität, die gestrichtelten Linien jene bei Eintritt eines neuen Tiefpunkts der Sonnenaktivität („Grand Minimum“) von der Größenordnung des Maunder-Minimums; Quelle: Feulner/Rahmstorf 2010

Demnach könnte eine Ruhephase der Sonnenaktivität den Klimawandel im nächsten Jahrhundert um 0,06 bis 0,3 Grad Celsius dämpfen. Ist das viel?

Nein. Laut der IPCC-Szenarien ist bis 2100 (je nach Entwicklung der Treibhausgas-Emissionen) mit einem weiteren Anstieg der Erdmitteltemperatur um 0,3 bis 4,8 Grad Celsius zu rechnen, also um ein Vielfaches der möglichen Abkühlung durch eine „kalte Sonne“. Eine abnehmende Sonnenaktivität in den kommenden Jahrzehnten wird also, selbst wenn sie extrem ausfällt, nur sehr, sehr wenig an der menschengemachten Erderwärmung ändern.

Georg Feulner/Toralf Staud/klimafakten.de, Februar 2012;
zuletzt aktualisiert: Juli 2014

Die Sonne ist die dominierende Energiequelle für das Klima der Erde, und Schwankungen ihrer Helligkeit sind zweifellos ein Faktor, der das Erdklima beeinflusst. Aber die Stärke dieses Einflusses wird oft überschätzt.

Die Sonnenaktivität schwankt in Elf-Jahres-Zyklen, diese sind beispielsweise an der Zahl der Sonnenflecken abzulesen oder an der Sonnenstrahlung (Total Solar Irradiance kurz: TSI), die oberhalb der Erdatmosphäre ankommt und mit Satelliten gemessen werden kann. Die Wissenschaft ist sich weitgehend einig, dass lediglich rund ein Zehntel des Klimawandels im vergangenen Jahrhundert auf das Konto der Sonne ging (Lean 2008).

Kommt es in den nächsten Jahrzehnten zu einer Phase niedriger Sonnenaktivität?

Momentan befindet sich die Sonne (laut der in der Forschung üblichen Zählweise) in Zyklus Nummer 24. Während der vorherigen Zyklen war die Sonnenaktivität vergleichsweise stark, was oft als "Modernes Maximum" bezeichnet wird. Zyklus 24 begann etwa im Jahr 2009 und hat sein Maximum wahrscheinlich bereits überschritten. Das Maximum dieses aktuellen Zyklus’ fällt schon deutlich schwächer aus als die vorherigen. Es gibt darüber hinaus Anzeichen dafür, dass auf das nächste Minimum um das Jahr 2020 folgenden Zyklen schwächer ausfallen könnten als die des gerade beendeten „Modernen Maximums“ (de Jager/Duhau 2009Lean 2010). Dann wäre in den nächsten Jahrzehnten mit einer geringeren Sonnenaktivität zu rechnen als in den letzten 50 Jahren.

Abbildung 1: Beobachtete Sonnenflecken vom frühen 17. bis zum frühen 21. Jahrhundert. Bis 1750 liegen lediglich sporadische Beobachtungsdaten vor (rote Kreuze), in blau verzeichnet sind Durchschnittswerte zahlreicher Beobachtungsstationen weltweit, die schwarze Linie zeigt die durchschnittliche Stärke der Elf-Jahres-Zyklen; Quelle: Hoyt/Schatten 1998a  und Hoyt/Schatten 1998b, Grafik: globalwarmingart.com/Wikipedia 

Einige Forscher erwarten für die Zeit nach dem 24. Zyklus sogar eine längere Phase besonders niedriger Sonnenaktivität, ein sogenanntes großes Minimum, das ähnlich ruhig ausfallen könnte wie das sogenannte Dalton-Minimum (eine Ruhephase der Sonne von ca. 1790 bis 1830, benannt nach dem englischen Meteorologen John Dalton) oder wie das noch ausgeprägtere Maunder-Minimum (von ca. 1645 bis 1715, benannt nach dem englischen Astronomen Edward W. Maunder). Solche Vorhersagen sind aber in der Wissenschaft umstritten, weil die physikalischen Ursachen der solaren Schwankungen noch nicht endgültig verstanden sind, und Prognosen daher lediglich aus der vergangenen Aktivität abgeleitet werden können. Der britische Sonnenforscher Michael Lockwood zum Beispiel beziffert die Wahrscheinlichkeit eines neuen Maunder-Minimums innerhalb der nächsten 40 Jahre auf etwa 20 Prozent.

Und welche Folgen hätte eine „kalte Sonne“ für den gegenwärtigen Klimawandel?

Die wichtigere Frage ist jedoch: Welche Folgen hätte eine solche Entwicklung überhaupt für das Klima der Erde? In der öffentlichen Diskussion wird häufig daran erinnert, dass schon während des nicht sehr schwachen Dalton-Minimums in London die Themse zufror und es auch in Deutschland viel kälter war, was Missernten und Hungersnöte zur Folge hatte. Ein neues Dalton- oder Maunder-Minimum, so die oft gehörte Behauptung, würden die momentane Erderwärmung bremsen oder gar vollständig stoppen – weshalb Klimaschutzmaßnahmen unnötig seien.

Diese Argumentation ist falsch, und zwar aus dreierlei Gründen:

  • Sie verschweigt, dass der globale Temperaturrückgang Ende des 18. und Anfang des 19. Jahrhunderts nur wenig mit dem Dalton-Minimum zu tun hatte. Haupt­ursache waren offenbar große Vulkanausbrüche, insbesondere die des Laki (1783) und des Tambora (1815) – die dabei ausgestoßenen Partikel verdunkelten die Sonne und kühlten so die Erde (Wagner&Zorita 2005). Eine neuere Studie sah starke Vulkanausbrüche sogar als alleinige Ursache des kühleren Klimas während der „Kleinen Eiszeit“ vom 14. bis zum 19. Jahrhundert (Miller 2012). Andere Studien hatten der niedrigen Sonnenaktivität bereits eine untergeordnete Rolle zugewiesen (Robock 1979, Crowley 2000, Feulner 2011).
  • Sie übertreibt die Auswirkungen der historischen Sonnenminima. Wie bei allen Klima­entwicklungen, so gab es auch damals starke regionale Unterschiede. US-Wissenschaftler untersuchten schon vor mehr als zehn Jahren, wie es global während des besonders extremen Maunder-Minimums aussah (Shindell 2001). Nach Auswertung von Proxydaten (etwa aus Baumringen) und einer Modellierung der damaligen Klimabedingungen kamen sie zu dem übereinstimmenden Ergebnis: In einigen Regionen gab es eine drastische Abkühlung, beispielsweise in Mitteleuropa oder Teilen Nordamerikas, in anderen Erdgegenden aber änderten sich die Temperaturen kaum oder stiegen gar (siehe Abbildung 2). Global gesehen war die Abkühlung während des Maunder-Minimums relativ schwach, die Erdmitteltemperatur sank um lediglich 0,3 bis 0,4 Grad Celsius - und ein Gutteil davon ist auf die heftigen Vulkanausbrüche während der "Kleinen Eiszeit" zurückzuführen (s.o.).
  • Die Argumentation lässt völlig außer acht, wie stark die Erderwärmung infolge der menschengemachten Treibhausgasemissionen in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich ausfallen wird. Laut der IPCC-Szenarien ist bis 2100 (je nach Entwicklung der Treibhausgas-Emissionen) mit einem weiteren Anstieg der Erdmitteltemperatur um 0,3 bis 4,8 Grad Celsius zu rechnen – jedenfalls beträgt die zu erwartende Erderwärmung ein Vielfaches der möglichen Abkühlungswirkung eines Maunder-Minimums.

 

Abbildung 2: Temperaturveränderung auf der Erde infolge des Maunder-Minimums (berechnet mit dem Klimamodell des Goddard Institute for Space Studies der Nasa), gezeigt sind die Temperaturen von 1780 im Vergleich zu jenen von 1680, blau bedeutet Abkühlung, gelb und rot Erwärmung; Quelle: Shindell 2001

In Wahrheit also wird eine abnehmende Sonnenaktivität die bereits heute zu beobachtende Erderwärmung allenfalls geringfügig beeinflussen. Zu diesem Ergebnis kommen auch zwei voneinander unabhängige Studien: Feulner/Rahmstorf (2010) kamen zu dem Ergebnis, dass "die Erdmitteltemperatur sich im Jahr 2100 höchstwahrscheinlich nur um rund 0,1 Grad Celsius abschwächen würde", selbst bei Berücksichtigung aller Unsicherheiten der Berechnung läge die Temperaturminderung bei "nicht mehr als 0,3 Grad Celsius". Und weiter: "Dieser Rückgang ist viel kleiner als die Erwärmung, die bis zum Ende des Jahrhunderts aufgrund von menschengemachten Treibhausgasemissionen erwartet werden.“

In Abbildung 3 sind die Ergebnisse optisch dargestellt.

Abbildung 3: Veränderung der Erdmitteltemperatur von 1900 bis 2100 (relativ zum Niveau 1961-1990),  blau dargestellt sind die Messdaten der Vergangenheit, rot und violett die Entwicklung für zwei verschiedene Szenarien des IPCC zum Ausstoß menschengemachter Treibhausgase – die durchgehende rote bzw. die violette Linie zeigen die Entwicklung bei unveränderter Sonnenaktivität, die gestrichtelten Linien jene bei Eintritt eines neuen Tiefpunkts der Sonnenaktivität („Grand Minimum“) von der Größenordnung des Maunder-Minimums; Quelle: Feulner/Rahmstorf 2010 

Britische Forscher kamen in einer weiteren Studie zu ähnlichen Resultaten (Jones et al. 2012). Sie leiteten aus Beobachtungen und Rekonstruktionen der solaren Aktivität der vergangenen 9.000 Jahre das fürs kommende Jahrhundert wahrscheinlichste Maß der Verringerung ab. Diese würde bis 2100 zu einer Minderung der Erwärmung zwischen 0,06 und 0,1 Grad Celsius führen. Selbst wenn sich die Sonne stärker als von ihnen erwartet abkühlen würde und tatsächlich in ein neues Maunder-Minimum einträte, wären die Folgen für das Klima gering. Die Erderwärmung würde dann lediglich um 0,13 Grad Celsius bis 2100 gedämpft, also um ein Zehntel bis ein Fünfzigstel des voraussichtlich vom Menschen verursachten Klimawandels.

Das britische Team hat sogar berechnet, wie lange eine Ruhephase der Sonne den Zeitpunkt verzögern würde, an dem die Menschheit durch ihre Treibhausgasemissionen die Schwelle zu einem gefährlichen Klimawandel überschreiten würde: Wahrscheinlich wären es höchstens vier Jahre, selbst bei extrem wohlwollenden Annahmen läge der „Zeitgewinn“ lediglich zwischen acht und 23 Jahren. Ihr Fazit:

„Von der Sonne ist keine substantielle Verzögerung der Zeit bis zum Erreichen kritischer Temperaturschwellen zu erwarten, und die allenfalls möglichen kleinen Verzögerungen sind voraussichtlich größer, wenn die Menschheit den Ausstoß von Treibhausgasen verringert.“

Diese Ergebnisse wurden in der Zwischenzeit durch weitere Studien bestätigt (Meehl et al. 2013, Anet et al. 2013). Die Behauptung wäre also falsch, wegen einer „kalten Sonne“ könne es sich die Menschheit leisten, beim Klimaschutz weniger Tempo zu machen.

Georg Feulner/Toralf Staud/klimafakten.de, Februar 2012;
zuletzt aktualisiert: Juli 2014