Klimaforschung: Eistagebuch verweist auf schwächelnde Sonne

Knackig kaltes Winterwetter, wie es etwa vor zwei und drei Jahren vielerorts registriert wurde, ruft immer wieder Diskussionen hervor: Warum ist es so kalt, wenn doch die menschgemachte Erderwärmung angeblich in vollem Gange ist? Als eine Erklärung für diesen scheinbaren Widerspruch wird von Wissenschaftlern die wechselnde Sonnenaktivität betrachtet. Demnach ist es zumindest winters in Mitteleuropa in Zeiten geringer solarer Aktivität häufig kälter als in den übrigen Jahren. Gestützt wird die These von mehreren Studien, die teilweise sehr komplizierte Rechnungen und Simulationen beinhalten. Frank Sirocko von der Universität Mainz und Kollegen präsentieren jetzt Daten, die diesen Zusammenhang auf verblüffend einfache Weise bestätigen – und das für einen langen Zeitraum von mehr als zwei Jahrhunderten.

Sie verglichen historische Aufzeichnungen zur Eisbedeckung auf dem Rhein mit Daten zur Sonnenaktivität, die im Schnitt alle elf Jahre ihren Höhepunkt erreicht. Wie die Forscher in den „Geophysical Research Letters“ berichten, traten 10 von 14 dokumentierten Frostwintern in Phasen eines Sonnenfleckenminimums auf.

Die Idee für diese Analyse kam Sirocko im Zusammenhang mit einem Schlittschuhrennen über 125 Kilometer gefrorener Flussläufe in den Niederlanden, an dem er selbst einmal teilgenommen hatte. „Die Läufer können nur alle zehn bis elf Jahre starten, weil nur dann die Flüsse ausreichend zugefroren sind“, sagt er. Dafür muss es einen Grund geben, überlegte der Mainzer Professor und gab das Thema seinem Diplomanden Heiko Brunck.

Die Forscher konzentrierten sich auf den Rhein. Dort wird an den Anlege- und Verladestellen der Schiffe seit langem Buch darüber geführt, wann Eis die Schifffahrt behinderte oder gar unmöglich machte. Sie fanden heraus, dass zwischen 1780 und 1963 der Rhein 14 Mal an verschiedenen Stellen zufror. Ihre Überlegung: Damit dieses seltene Ereignis eintritt, muss es gehörig kalt sein. Das Flusseis wurde so zu einem indirekten Klimasignal. „Proxy“, sagen Fachleute dazu.

Zahlreiche Klima-Proxies werden bereits genutzt, von Baumringen über Tropfsteine bis zu Seesedimenten. Ihre Aussagekraft ist aber beschränkt. „Bei Baumringen beträgt der Fehler in den Temperaturrekonstruktionen rund ein halbes Grad Celsius“, sagt Sirocko. Die Eisbedeckung sei ein vergleichsweise einfacher und damit zuverlässiger Hinweisgeber: Entweder es gab Eis – und damit einen strengen Winter – oder nicht.

Zehn Eiswinter konnten die Mainzer solaren Minima zuordnen. Den Zusammenhang erklären Klimaforscher folgendermaßen: Ist die Zahl der Sonnenflecken gering, gibt die Sonne weniger UV-Strahlung ab. Dadurch wird die Atmosphäre weniger erwärmt, was zu Änderungen in der Luftzirkulation führt. Die Folge sind tiefe Temperaturen in Mitteleuropa, während es in anderen Regionen wie zum Beispiel Island überdurchschnittlich warm wird.

Vier Eisjahre, die das Team in den historischen Aufzeichnungen fand, passten nicht in das Schema. Zwei davon traten sogar während eines Sonnenfleckenmaximums auf, berichtet Sirocko. Einen Widerspruch sieht der Forscher dennoch nicht. „Das Klima wird von mehreren Faktoren beeinflusst“, sagt er. Neben dem Gehalt an Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre, zählten dazu unter anderem die solare Aktivität, Vulkanausbrüche oder das wechselnde Rückstrahlvermögen der Erdoberfläche je nach Vegetation und Bodenfeuchte. Die Faktoren seien voneinander unabhängig, sagt Sirocko. Es könne also durchaus vorkommen, dass es einen kalten Winter gebe, auch wenn ein Klimafaktor das Gegenteil nahelegt.

Andererseits können sie sich auch gegenseitig verstärken. „Um 1815 gab es ein solares Minimum und zusätzlich brach der Tambora-Vulkan auf Indonesien aus, der damit für weitere Abkühlung sorgte“, sagt der Wissenschaftler. „Dann kommt es zur Kältekatastrophe.“

Gegenwärtig sei aber der steigende CO2-Gehalt in der Luft der maßgebliche Klimatreiber, betonen die Autoren. Das lasse sich daran ablesen, dass die Durchschnittstemperaturen der Winter in den letzten drei Jahrzehnten kontinuierlich stiegen. Schließlich ist der Rhein seit 1962/63 nicht mehr richtig zugefroren.

Das wird sich in diesem Jahr – zumindest laut Sonnentrend – kaum ändern. Seit 2010 nimmt die Zahl der Sonnenflecken wieder zu und unser Zentralgestirn steuert auf sein Aktivitätsmaximum zu.