Die Sonne, das Erdklima und das Leben auf unserem Planeten
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12 Nachrichten der Olbers-Gesellschaft 236 • Januar 2012
Wie nah müssten die in einem Raumschiff anreisen-
Die Sonne, das Erdklima und das den Außerirdischen heute eigentlich noch unserem
Leben auf unserem Planeten Planeten kommen, um deutlich zu erkennen, dass hier
Teil 7 offensichtlich „etwas nicht stimmt“?
Ulrich v. Kusserow
Welch bemerkenswerte und vielfältige Eindrücke
vom Leben auf unserem Planeten müssen die Astro-
nauten an Bord der Internationalen Raumstation ISS
im eineinhalb Stundentakt aus der Vogelperspektive
immer wieder erleben, wenn sie die Erde in etwa
350 km Höhe über dem Erdboden umkreisen. Ein im
Internet als „Astronomy Picture of the Day“ vom
21. November 2011 veröffentlichter Film veran-
schaulicht dies sehr eindrucksvoll (s. Abb. 73 und
http://apod.nasa.gov/apod/ap111121.html )
Abb. 74: Urbane Landwirtschaft der Zukunft
© Chris Jacobs, Gordon Graff, SOA ARCHITECTES
Der 11.11.11 – ein besonderes Datum, nicht nur für
die Paare, die an diesem zumindest ziffernmäßig so
besonderen Tag geheiratet haben. Etwa zu diesem
Zeitpunkt hat die Weltbevölkerungszahl (vermutlich,
denn wer kann heute diese Zahl wirklich einigerma-
ßen verlässlich genau bestimmen) die 7 Milliarden
Grenze überschritten – und das auf einem Planeten,
auf dem weiterhin ohne Rücksicht auf die Folgen,
beispielsweise und exemplarisch in seiner „Grünen
Lunge“ in Brasilien die Zerstörung des so lebens-
Abb. 73: Ein „verschleierter“ Blick auf unsere Welt wichtigen, klimarelevanten Regenwaldes weiterhin in
© ISS Expedition 28 & 29 Crews, ISAL, NASA's JSC immer größerem Ausmaß zunimmt!
Da beobachtet man die dynamischen Entwicklungen In nur zwei Monaten findet allein hier aus wirtschaft-
der vom Sonnenwind und erdmagnetischen Stürmen lichen Gründen regelmäßig die Abholzung einer etwa
beeinflussten farbenprächtigen Polarlichter unter den der Stadt Madrid entsprechend großen Fläche statt.
Energie einsammelnden, ihre Ausrichtung entspre- Nach Einschätzung der Vereinten Nationen verwan-
chend dem jeweiligen Sonnenstand regelmäßig deln sich auf unserer Erde pro Minute etwa
verändernden Sonnensegeln der Raumstation. Die 30 Fußballfelder große wertvolle Lebensflächen auf
ISS fliegt über große blaue Meere, die von komplex Grund falscher Bewirtschaftungsmethoden in Wüs-
strukturierten, teilweise dichten, teilweise vom tengebiete!
Winde verwehten, turbulenten und dann filigraner Wie soll die so drastisch anwachsende Weltbevölke-
erscheinenden weißlichen Wolkenstrukturen bedeckt rung in Zukunft eigentlich noch verlässlich ernährt
sind. Hell aufleuchtende Blitze kennzeichnen die werden, wenn gleichzeitig Unwetter und Über-
Unwettergebiete. Nahezu unbewohnte riesige Wüs- schwemmungen einerseits, sowie Dürrekatastrophen,
tengebiete geben sich durch ihre marsähnlich rötliche Krankheit und Armut größerer Bevölkerungsgruppen
Farbgebung zu erkennen. Besonders auffallend und andererseits dies immer schwieriger erscheinen
nicht nur für den an der ungestörten Beobachtung des lassen. Reicht es da wirklich aus, wenn man in Zu-
Sternenhimmels interessierten Astronomen erschre- kunft verstärkt auf den Bau immer gigantischerer
ckend ist die ungeheure Lichtverschmutzung unseres Wolkenkratzer in immer größer werdenden Citys
Planeten an so vielen Stellen über dem Festland. setzen will, auf deren Flachdächern und Balkons man
Immer wieder blickt man auf teilweise besonders dann auch in Gewächshäusern sogar biologische
großräumige, miteinander vernetzte, einem wahren „urbane Landwirtschaft“ (s. Abb. 74) zur Versorgung
Feuerwerk gleichende grelle Lichtflächen, die das der Bevölkerung betreiben könnte [100]? Der
bedrohliche Ausmaß der Zersiedelung, der ungeheu- 11.11.11 muss uns allen deutlich machen, das unser
ren Dichte der Verkehrsverbindungen auf der Erd- Planet kein weiteres Wachstum, nicht nur das der
oberfläche widerspiegeln. Bevölkerung verträgt!
Nachrichten der Olbers-Gesellschaft 236 • Januar 2012 13
und des Kohlendioxidausstoßes unbedingt zu ent-
koppeln. Immer noch gerne wird die Notwendigkeit
der vorrangigen Berücksichtigung ökonomischer vor
denen ökologischer Gesichtpunkte betont, wenn es
um die „Rettung unserer Welt“ (s. Abb. 75) geht –
und dies gerade von Menschen, die sich auf Grund
ihrer herausragenden Position in Politik und Wirt-
schaft am ehesten auch für eine gesunde Entwicklung
der Lebensbedingungen auf unserem Planeten ver-
antwortlich fühlen müssten.
Die Klimabedingungen auf der Erde haben schon
immer das Schicksal der Menschheit wesentlich
beeinflusst [102]. „Mehr Wärme, mehr Kriege“, so
vermuten Forscher eine Verbindung zwischen dem
herrschenden Klima und auftretenden Konflikten
zwischen Menschengruppen und Völkern. „Zivile
Konflikte stehen im Zusammenhang mit dem globa-
Abb. 75: Verrückte Ideen zur Rettung der Welt? len Klima“ lautet die Überschrift eines Artikels in
© natur+kosmos dem renommierten wissenschaftlichen Journal „na-
ture“ [103]. Dies ist verständlich, wenn man bedenkt,
„Kein Wachstum auf Kosten der Umwelt“, so äußerte wie der Zugang zu Nahrung, Bildung und Wohlstand
sich vor Kurzem der bekannte Klimaforscher Mojib als wesentlichen Lebensgrundlagen in unterschiedli-
LATIF in seinem Vortrag mit dem Titel „Heraus- chen Kontinenten abhängig vom Klima für die Men-
forderung Klimawandel“ in Bremen [101]. Vor dem schen heute nur extrem ungleich möglich ist. Viele
Hintergrund der so schnell zunehmenden Erwärmung bewusst lebende Menschen betrachten von daher den
der Erde, dem Abschmelzen der Polareisgebiete und „Kampf gegen die Klimaerwärmung“ als die von der
Gletscher, den auftauenden Permafrost-Böden mit Weltgemeinschaft vorrangig zu verwirklichende
vielfältigen und verheerenden Folgen nicht nur für Aufgabe. Aber „Helfen Riesenspiegel im All“ [104]
arme Entwicklungsländer sieht er eine der wichtigs- oder andere Methoden des so genannten „Geo-
ten Aufgaben der kommenden Jahre darin, das mit- Engineering“ die Erwärmung der Erde wirklich
einander einhergehende Wachstum der Wirtschaft aufzuhalten [105] (s. Abb. 76) ?
Abb. 76: Vorgeschlagene Methoden für Geo-Engineering, © Lawrence Livermore National Laboratory, U. v. Kusserow
14 Nachrichten der Olbers-Gesellschaft 236 • Januar 2012 Die bizarre Idee, dass Erdklima notfalls (und in den USA, in Saudi-Arabien und Kanada besonders einem solchen Notfall befinden wir uns vielleicht hoch. Vor allem dadurch ist die Verwirklichung der sogar) durch uns Menschen selbst zu regulieren, gerade durch die schlimmsten Verursacher nicht erscheint angesichts der befürchteten drastischen unterstützten Ziele früherer Klimakonferenzen heute Veränderungen manchem, auch angesehenen Wis- in weite Ferne gerückt. senschaftlern durchaus diskutierwürdig. So schlägt Halbherzig und wage wurde jetzt in Durban be- beispielsweise der 1995 für seine Arbeiten über die schlossen, dass ein neuer Klimavertrag ab 2020 chemischen Prozesse der Bildung und des Abbaus gelten soll. Erstmals wollen Klimasünder wie die von Ozon mit dem Nobelpreis für Chemie ausge- USA und China dann zwar verbindliche Ziele über zeichnete Paul CRUTZEN doch tatsächlich vor, (im- die Reduzierung des Treibhaus-Emissionen mit- mer wieder einmal) Schwefel und Schwefel- tragen, aber der genaue Inhalt eines solchen Vertra- wasserstoffe (sie können ausregnen und zurückfallen) ges soll erst mal „in Ruhe“ bis 2015 erarbeitet wer- mit Ballons in die Stratosphäre zu bringen, hier zu den. Bis Inkrafttreten dieses nur unter großen Mühen verbrennen, so dass entstehende Sulfate ein Teil des erarbeiteten Kompromiss-Vertrages wird sich die Sonnenlichtes ins Weltall zurückwerfen. Die NASA Bewohnerzahl unseres Planeten um etwa 750 Millio- plant die Installation von Weltraumschirmen eben- nen Menschen vergrößert haben. Wenn auch diese falls zur wirkungsvollen „Abwehr“ der die Tropo- Menschen in unserer wachstumsorientierten Welt sphäre aufheizenden Strahlung. zukünftig berechtigterweise ihren Lebensstandard Von Menschen gemachte Wolken könnten zur dem der Industriestaaten angleichen möchten, wird Abkühlung des Weltklima dadurch erzeugt werden, der CO2-Ausstoß weiter drastisch ansteigen. Nach dass man in geeigneten, auf schiffsähnlichen Gefähr- Einschätzung der meisten Klimaforscher wird dies zu ten installierten langen Röhren Salzkristalle als einer Erhöhung der globalen Temperatur in diesem Kondensationskeime für Wolken aus dem Meer in Jahrhundert um deutlich mehr als 2 Grad Celsius die Atmosphäre auftreiben lässt. Wie bei den Olym- führen. Warum hat wohl Kanada nur einen Tage nach pischen Spielen in China könnte man sogar auch das Beendigung dieser Klimakonferenz das gerade ver- „Abregnen“ von Unwettern durch Wolkenimpfung längerte Kyoto-Protokoll verlassen, in dem mehr mit geeigneten Partikeln herbeiführen. Die das ganze oder weniger verbindliche Verpflichtungen zur „Klima-Unheil“ verursachenden Treibhausgase Reduzierung der Treibhausgas-Emission festgelegt könnten ja in Zukunft vermittelt durch den Einsatz sind? verschiedenartiger menschlicher Techniken verstärkt im Meer oder im Gestein gebunden werden. Der Chemiker und Biophysiker James LOVELOCK, Be- gründer der Gaia-Hypothese, wonach die Erde und ihre Biosphäre als eine Art Lebewesen anzusehen ist (die sich gegebenenfalls auch wirkungsvoll gegen den unguten Umgang mit ihr durch den Menschen wehrt), schlägt sogar vor, jetzt doch viel mehr „um- weltfreundlichere“ Kernkraftwerke zu bauen. Glück- licherweise hat aber nicht nur Deutschland gerade erst den baldigen und dann auch endgültigen Aus- stieg aus der Kernenergie beschlossen, planen bei- spielsweise Länder wie China, Japan und Frankreich verstärkt die Energieerzeugung mit Hilfe alternativer, umweltfreundlicher Energieformen ohne einen allzu Abb. 77: Darstellung des Klimasystems der Erde großen Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid. © Anlehnung an IPCC „Aufbruch oder Stagnation? – „Klimapolitik am Scheideweg“ [106] – „Fortschritte sind möglich, Aber haben die „Treibhaus-Fanatiker“, wie sie von einen Durchbruch wird es kaum geben“ – „Mit den „Klima-Skeptikern“ so gerne genannt werden, Trippelschritten zum großen Ziel“ [107] waren nicht vielleicht doch Unrecht, wenn sie den Einfluss typische Überschriften von Zeitungsartikeln vor des Menschen auf das Klimasystem Erde [77] aktuell Beginn des UN-Klimagipfels Ende 2011 in Durban, so sehr betonen? Ist nicht eigentlich vielmehr die Südafrika. Vorrangig China und die USA haben im Sonne der „Motor unseres Erdklimas“? Hat nicht der vergangenen Jahr insbesondere auch durch die Milutin MILANKOVITCH (1879 - 1958) mit seiner verstärkte Nutzung der Kohle für ein neues Theorie Recht, wenn er die sich abwechselnden CO2-Ausstoß-Rekordniveau gesorgt [108]. Der pro Warm- und Kaltzeiten in aktuell vorherrschenden Kopf Ausstoß der Bevölkerung war in Australien, Eiszeitalter (schon seit etwa 30 Millionen Jahren sind
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die Polkappen vereist, gibt es Gletscher in hohen Erdoberfläche typischen Witterungszustände. Welche
Gebirgen) auf die sich zyklisch verändernden Bahn- Zusammenhänge, Gemeinsamkeiten aber auch Unter-
parameter der Erde und die damit einhergehenden schiede gibt es da eigentlich zwischen diesen, auf den
Veränderungen der Intensitätsverteilung und der ersten Blick doch so unterschiedlichen Forschungs-
Verteilung der Sonneneinstrahlung auf unseren bereichen?
Globus zurückführt? Steht uns nicht eigentlich,
zeitlich gesehen, längst eine neue Kaltzeit mit globa-
ler Abkühlung, mit der Zunahme der weltweiten
Eisbedeckung und einer deutlichen Erniedrigung der
Weltmeeresspiegel bevor? Müssen wir uns wirklich
soviel Sorgen um die Folgen der vom Menschen
verursachten anthropogenen Klimaveränderungen
machen? Könnten nicht vielmehr auch natürliche
„astrophysikalische“ Prozesse im Zusammenhang mit
Kosmischer Strahlung und Wolkenbildungsprozessen
wesentlich für die Erderwärmung verantwortlich
sein, wie es einige „Kosmoklimatologen“ vermuten
(siehe auch Teil 5 dieser Artikelserie, ON / Juli2010,
http://uvkusserow.magix.net/website/artikel.4.html# Abb. 79: Blick auf die Groß-Computer im Deutschen
Artikel)? Klimarechenzentrum, © DKRZ
Die Ähnlichkeit des Aussehens einer von oben be-
Astrophysik und das Erdklima trachteten Spiralgalaxie mit dem Erscheinungsbild
eines gigantischen Wirbelsturms in der Erdatmosphä-
re kann wohl allein kaum Anlass zur Betrachtung
solcher Zusammenhänge geben. Wissenschaftler
sowohl im Bereich der Astrophysik als auch der
Klimaforschung sind aber heute in ähnlicher Weise
auf den Einsatz besonders leistungsfähiger, schneller
und speicherintensiver Groß-Computer (s. Abb. 79)
angewiesen. Mit ihrer Hilfe müssen besonders große
Datenmengen verarbeitet werden. Ziel ist die Erlan-
gung eines tieferen Verständnisses der wesentlichen,
zugrunde liegenden naturwissenschaftlichen Prozesse
sowie die Vorhersage wichtiger Phänomenabläufe
mit Hilfe numerischer Experimente und Simulatio-
Abb. 78: Titelbild eines Vortrags zum Thema „Astrophy- nen. Die teilweise beeindruckenden Ergebnisse der
sik und das Erdklima“ Untersuchungen aus beiden Forschungsbereichen
© NASA, Wikipedia, U. v. Kusserow können für das Leben der Menschen auf unserem
Abb. 78 zeigt das Titelbild eines Vortrags zum The- Planeten auch von existentieller Bedeutung sein.
ma „Astrophysik und Erdklima“, in dem der Autor
dieses Artikels einige Antworten auf die zuletzt
gestellte Frage geben möchte.
(http://uvkusserow.magix.net/website/artikel.4.html#
Vorträge). So mancher Leser ohne entsprechende
Vorkenntnisse wird sich vielleicht darüber wundern,
wie man in einem Vortrag gleichzeitig ausführlich
über die Astrophysik und das Spezialgebiet der
Klimatologen sprechen kann. Während sich die
Astrophysik ja eigentlich mit der Erforschung von
Himmelserscheinungen, der Beschaffenheit, Ent-
wicklung und Wechselwirkung kosmischer Objekte
beschäftigt, erforscht die Klimatologie doch eher die
physikalischen, chemischen und biologischen Ursa-
chen und Einflüsse der Entwicklung von langanhal- Abb. 80: Diplom-Meteorologe Günther Fleischhauer beim
tenden, für großräumige Landschaftsbereiche auf der Deutschen Wetterdienst in Hamburg, © U. v. Kusserow
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Zu bedenken ist, dass die in der theoretischen Astro-
physik als auch die in der Klimaforschung ermittelten
Vorhersagen auf Grund der zugrundeliegenden meist
nichtlinearen, durch Rückkopplungsprozesse gekenn-
zeichneten komplexen Prozesse immer mit einiger
Vorsicht zu betrachten sind. Chaotische Prozesse
verändern ihre Entwicklung bekanntlich unter Um-
ständen bereits erheblich, wenn die Anfangsbedin-
gungen auch nur extrem wenig verändert werden. Für
beide Forschungsbereiche muss deshalb auch grund-
sätzlich die Frage gestellt werden, ob numerische
Simulationen auf immer leistungsfähigeren Rechnern
allein Vorhersagen wirklich verlässlicher machen
können. Vielleicht erweist sich die Erlangung eines
tieferen Verständnisses grundlegender Zusammen- Abb. 82: Darstellung der Entwicklung des Temperaturver-
hänge anhand theoretisch analytischer Überlegungen laufs und der Eisbedeckung der vergangenen 450.000
sowie experimenteller Befunde hierbei sogar sehr Jahre, © Robert A. Rohde
viel wirkungsvoller. Der früher beim Deutschen
Wetterdienst in Hamburg arbeitende Diplom-Meteo- Milutin MILANKOVITCH (s. Abb. 83) entwickelte die
rologe Günther FLEISCHHAUER (s. Abb. 80) beant- nach ihm benannte Theorie, wonach diese zu beo-
wortete die Frage, ob ihm die Anschaffung eines eine bachtenden Temperaturschwankungen und damit
Milliarde US-Dollar teuren neuen Computer deutlich einhergehenden Wechsel zwischen Warm- und
bessere Wettervorhersagen für den norddeutschen Kaltzeiten durch die auf Grund periodisch veränder-
Raum ermöglichen würde, mit einem „Nein, ich ter Erdbahnparameter sich verändernde breiten-
werde die Unsicherheit gegenüber dem Kunden abhängige Sonneneinstrahlung zurückzuführen sind.
weiter rüberbringen müssen. Genauere Vorhersagen Klimaphänomene wären danach zeitlich eng mit
sind nicht wirklich möglich“. Astrophysiker und astrophysikalischen Prozessen in unserem Sonnen-
Klimatologen haben eigentlich das gleiche Problem. system verbunden.
Abb. 81: Temperaturverlauf der vergangenen 500 Millio-
nen Jahre auf der Erde, © Robert A. Rohde
Abb. 83: Milutin Milankovitch und seine 1941 veröffent-
Abb. 81 zeigt den unterschiedlich stark schwanken-
lichte Arbeit, © Wikipedia, Paja Jovanović
den Temperaturverlauf der vergangenen 500 Millio-
nen Jahre auf der Erdoberfläche. In den letzten knapp Die Bahnparameter der unter dem Gravitations-
3 Millionen Jahren sank dabei die mittlere Tempera- einfluss insbesondere der Sonne, der massereichen
tur deutlich. Es traten in diesem Zeitraum relativ Planeten wie Jupiter und Saturn aber auch des nahen
periodische Schwankungen mit charakteristischen Mondes im Planetensystem kreisenden Erde schwan-
Periodenlängen von zunächst 40.000, schließlich ken auf charakteristischen Zeitskalen mehr oder
etwa 100.000 Jahren auf. Abb. 82 zeigt für die ver- weniger periodisch (s. Abb. 84). So verändert sich
gangenen 450.000 Jahre vergrößert und detaillierter die Exzentrizität der Ellipsenbahn der Erde um die
zu einem den in Eiskernen vermessenen Temperatur- Sonne in einem der Bahn-Brennpunkte mit einer
verlauf (EPICA bzw. Vostok), veranschaulicht zum typischen Periode von etwa 100.000 Jahren. Die
anderen anhand eines dritten, invertierten Graphen Achsenneigung der Erde gegenüber ihrer Bewe-
das Ausmaß der jeweiligen Eisbedeckung. gungsebene, der Ekliptik, schwankt im Rhythmus
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von ca. 41.000 Jahren zwischen 21.5° und 24.5°, liegt Kalt- und Warmzeit in den vergangenen Millionen
zur Zeit etwa bei 23,5°. Von den meisten Klima- Jahren aber in etwa mit der Periode der Schwankun-
forschern wird die Existenz des uns so nahen, relativ gen der Elliptizität der Erdbahn übereinstimmt, wird
großen Mondes für diese geringen Neigungsschwan- heute immer noch heftig diskutiert.
kungen und damit auch für die im Vergleich zum
Mars relative Stabilität des Erdklimas verantwortlich
gemacht.
Die in etwa 24 Stunden um ihre schräg stehende
Achse rotierende Erde erfährt auf Grund des Gravita-
tionseinflusses der anderen Himmelskörper des
Sonnensystems eine zusätzliche kreiselartige Präzes-
sions-Bewegung. Die Ausrichtung ihrer Rotations-
achse in Bezug auf den Himmelshintergrund verän-
dert sich dabei mit einer gemittelten Periode von
26.000 Jahren. Darüber hinaus dreht sich die Lage
der Ellipsenbahn der Erde relativ zu den benachbar-
ten Fixsternen. Mit einer anderen Zeitskala kippt sie
mit möglicherweise ebenfalls klimarelevanten Aus-
wirkungen zusätzlich auch in Bezug auf die Haupt-
ebene des Planetensystems.
Abb. 85: Die Sonne im Frühjahr 2011
© SDO/HMI NASA/GSFC
Jeder Mensch weiß, dass sich ohne die Existenz der
Energie- und „Klima”-Quelle Sonne sowie ohne den
von ihr aufgespannten „magnetischen Schutzschirm“
auf einem Planeten wie der Erde Leben nie, bezie-
hungsweise wahrscheinlich nur in anderer Form hätte
entwickeln können. Natürlich hat die Sonne nach
Ausbildung des sie umgebenden Planetensystems auf
langen Zeitskalen starken Einfluss auf das Klimasys-
tem Erde genommen.
Abb. 84: Änderung der Erdbahnparameter nach Das „Faint Young Sun Problem“, die Tatsache, dass
Milankowitch, © UCAR, U. v. Kusserow die Leuchtkraft der damals magnetisch sehr viel
Die rhythmisch sich in sehr vielfältiger Weise än- aktiveren jungen Sonne bis zu 30 Prozent schwächer
dernde Lage der Erde und ihrer Achse in Bezug auf war als heute, macht es den Wissenschaftlern immer
die Energie- und Strahlungsquelle Sonne hat so mit noch schwierig zu erklären, wie sich über etwa 3,5
Sicherheit auch großen Einfluss auf das in der Erd- Milliarden Jahren Leben auf der Erde kontinuierlich
atmosphäre ablaufende Klima. „Aus der Kaltzeit und relativ ungestört hat entwickeln können. Konnte
gekreiselt“ ist die Überschrift eines kürzlich erschie- ein verstärkter Treibhauseffekt, die stärkere magneti-
nenen Artikels (http://www.pro-physik.de/details/ sche Sonnenaktivität oder ein anderer bisher unbe-
news /1418839/Aus_der_Eiszeit_gekreiselt.html ), in kannter Prozess verhindern, dass es in der Erdatmo-
dem neueste Forschungsergebnisse vorgestellt wer- sphäre damals eigentlich viel zu kalt war?
den, die Aufschluss über die Gründe für den Über- Die „Kleine Eiszeit“ war eine vom 15. bis 19. Jahr-
gang von einer Kalt- in eine Warmzeit geben. hundert dauernde Periode auffallend kühlen Klimas
Danach führt eine konstruktive Überlagerung geeig- auf der Erde. Innerhalb dieses Zeitraums, von 1645
neter Erdschiefe und Erdachsen-Präzession zu einer bis 1715, war der magnetische Fluss auf der Sonne
verstärkten Sonneneinstrahlung in der von größeren sehr gering. Nur einige wenige Sonnenflecken konn-
Landmassen bedeckten Nordhalbkugel der Erde, ten auf unserem Heimatstern in diesem besonders
wodurch die Eiskappen an den Polen zu schmelzen ausgeprägten und langanhaltenden Aktivitäts-
beginnen. Warum die Periode des Wechsels zwischen minimum beobachtet werden.
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Die in Baumringen vermessene Häufigkeit der durch
Einstrom hochenerge-tischer kosmischer Teilchen-
strahlung erzeugten radioaktiver Kohlenstoff-Isotope
war deutlich herabgesetzt. Die meisten der mit die-
sem Vorgang vertrauten Wissenschaftler gehen heute
davon aus, dass die geringe magnetische Aktivität auf
der Sonne Auslöser der in Europa und Asien beo-
bachteten Kälteperiode war (nähere Information
hierzu siehe unter [109]). In Zeiten aktiver, unter
anderem durch große Fleckengruppenhäufigkeit
gekennzeichneter Perioden, sollte es demnach auf der
Erde, zumindest global gesehen, umgekehrt eher
wärmer sein. Tat-sächlich schwankt aber heutzutage
(das muss nicht immer so gewesen sein!) die durch
die sogenannte Solarkonstante gekennzeichnete
eingestrahlte Sonnenenergie (summiert über alle
Wellenlängenbereiche des elektromagnetischen
Abb. 86: Die magnetische Sonne im UV-Licht
Spektralbereiches) nur um etwa 0,1 Prozentpunkte © SDO/AIA NASA/GSFC, 201
zwischen dem Maximum und Minimum des gemittelt
etwa 11-jährigen Aktivitätszyklus der Sonne. Während die Gesamtleuchtkraft der Sonne im ver-
Viele Klimaforscher glauben angesichts dieses viel gangenen Jahrhundert tatsächlich nur wenig schwan-
zu kleinen Schwankungswertes nicht an einen we- kte, kann sich die Energieausstrahlung im Bereich
sentlichen Einfluss der Sonne auf das Erdklima, des ultravioletten Spektrums vom Minimum zum
zumindest nicht auf relativ kurzen Zeitskalen von Maximum sogar Verdoppeln, die Röntgenstrahlung
etwa 100 Jahren. Wenn dennoch einige Wissen- um das Hundertfache ansteigen. Die im Dezember
schaftler heute von einem merklichen, bis zu 30% 2011 veröffentlichte Abb. 86 veranschaulicht die
betragenden Einflusses solarer Prozesse auf das Überlagerung von drei im ultravioletten Bereich
Erdklima sprechen, wie genau soll dies „gelingen“? erstellten Filtergrammen mit den durch Berechnung
Haben Wissenschaftler vielleicht doch Recht, wenn aus so genannten Magnetogrammen ermittelten
sie auf Grund einer aus Langzeit-Messdaten statis- zugrundeliegenden Magnetfeldstrukturen. Welchen
tisch ermittelten negativen Korrelation zwischen der Einfluss könnten die relativ starken Schwankungen
Länge eines Sonnenfleckenzyklus und der um eine insbesondere der UV-Strahlung und des solaren
Zykluslänge verzögert resultierenden globalen Erd- magnetischen Flusses auf das Erdklima nehmen?
temperatur darauf schließen, dass angesichts des
letzten besonders langen Aktivitätszyklus um 2020
mit besonders niedrigen Temperaturen zu rechnen ist
[110]? Haben wohlmöglich die Klimaforscher dann
doch Unrecht, die weitere bedrohliche „Klima-
katastrophen“ angesichts des ungehemmt zunehmen-
den Treibhausgas-Ausstoßes vorhersagen?
Die dunklen, breiträumig durchsetzten, von starken
Magnetfeldstrukturen verursachten Sonnenflecken
sind verständlicherweise eher ein deutliches Indiz für
eine Reduzierung die Sonnenausstrahlung (s. Abb.
85). Die in Zeiten des Sonnenfleckenmaximums aber
gleichzeitig vermehrt und in ihrer verstärkten Ge-
samtleuchtkraft dominierend auftretend, am Sonnen-
rand besonders ins Auge fallenden, global über alle Abb. 87: Darstellung der atmosphärischen Konvektions-
Aktivitätsbereiche verteilten hellen Fackelgebiete zellen und Jetströme, © NOAA
führen aber insgesamt doch zu einem geringen An-
stieg der Solarkonstanten während des Aktivitäts- Die Sonne erwärmt die Erdatmosphäre insbesondere
maximums. An diesen punktförmig erscheinenden in der Äquatorgegend. Warme Luftschichten steigen
Stellen blickt der Beobachter, durch die aus der hier auf und breiten sich in Form der so genannten
Sonnenoberfläche austretenden schmaleren magneti- Hadley-Zellen polwärts aus. Bei üblicherweise 30°
schen Flussröhren hindurch, tiefer in etwa 1000 Grad geographischer Breite sinkt die inzwischen wieder
heißere Schichten der Photosphäre der Sonne. abgekühlte Luft zurück zum Erdboden.
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Die Ferrel- und Polar-Zellen sind die sich bis zum sich dadurch leichter ausbildenden, mit Sulfat-
Pol anschließenden Konvektionsströmungen. Sie und partikeln etwa aus Flugzeugabgasen durchsetzten
die in der rotierenden Erdatmosphäre auftretenden stratosphärischen Wolken werden dadurch auch ohne
Corioliskräfte treiben die so genannten (subtropi- Einfluss des Menschen durch Fluorkohlenwasser-
schen beziehungsweise polaren) Jet-Ströme (Abb. stoffe (FCKWs) leichter zerstört.
87). Heute weiß man, dass sich die polwärtige
Ausdehnung und Höhe insbesondere der Hadley-
Zellen in Abhängigkeit von der Sonnenaktivität und
den durch die solare UV-Strahlung beeinflussten,
höherliegenden stratosphärischen Winden der
Erdatmosphäre relativ stark verändern und diese
Tatsache deutlichen Einfluss auf die besonders
klimawirksamen Jet-Ströme nimmt.
Abb. 89: Jasper Kirgby, Leiter des CLOUD-Projektes bei
CERN, © CLOUD/CERN
Mitarbeiter des in Teil 5 dieser Artikelserie bereits
beschriebenen, von Jasper KIRGBY (Abb. 89) bei
CERN in der Schweiz geleiteten CLOUD-Experi-
ments (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) über den
Einfluss kosmischer Strahlung aus dem fernen Uni-
versum auf die Wolkenbildungsprozesse (und damit
auch auf das Klima unserem Planeten) haben jetzt
erste aufschlussreiche Ergebnisse veröffentlicht.
Abb. 88: Darstellung der Entwicklung der atmosphäri- Nach den kritisch debattierten Worten des deutschen
schen Ozonschicht, © Chemical Sciences Division (CSD) Generaldirektors vom CERN, wonach der CLOUD-
Team Report hinsichtlich des Klimawandels unbe-
Die solare UV-Strahlung ionisiert die zweiatomigen dingt „politisch korrekt“ auszufallen habe, wurde in
Sauerstoffmoleküle (O2) in der oberhalb der Tropo- einem Artikel im bekannten Wissenschaftsjournal
sphäre gelegenen Stratosphäre. Durch Anlagerung „nature“ [112] von 64 beteiligten Forschern immer-
der dabei entstandenen Sauerstoff-Atome an weitere hin herausgestellt, dass die durch hochenergetische
O2-Moleküle entsteht die das Leben auf unserem Strahlung aus dem CERN-Beschleuniger in der
Planeten vor der gesundheitsgefährdenden UV- „Klimakammer“ des Experiments erzeugten Ionen
Strahlung der Sonne schützende stratosphärische die Nukleationsrate (die Anzahl der zur Ausbildung
Ozonschicht. Wenn sich die UV-Strahlung im Laufe späterer Wolkenstrukturen notwendigen Kondensati-
des solaren Aktivitätszyklus, insbesondere auch nach onsteilchen) deutlich und bei plötzlicher Erhöhung
solaren Eruptionen, stark verändert, hat dies deutliche auch abrupt ansteigen lassen (s. Abb. 90).
Auswirkungen auf die Dicke und damit auch die
Schutzfunktion der Ozonschicht. Bei allzu hoher UV-
Belastung könnten so beispielsweise Algenflächen in
den Weltmeeren zerstört werden, so dass sich deren
mögliche Aufnahmefähigkeit für das CO2-Treibhaus-
gas mit Folgen für das Erdklima deutlich verringern
würde.
In diesem Jahr hat es übrigens umgekehrt ein „Arkti-
sches Rekord-Ozonloch dank Klimawandel“ gegeben
[111]. Wissenschaftler erklären dies damit, dass sich
die Stratosphäre auf Grund der verstärkten Rück-
strahlung der von der Erdoberfläche ausgesandten Abb. 90: Anstieg der Partikeldichte im CLOUD-
Wärmestrahlung durch den anthropogenen Treib- Experiment bei Strahlungsbelastung
hauseffektes stark abkühlt. Ozonmoleküle auf den © Jasper Kirgby/CLOUD, nature online20 Nachrichten der Olbers-Gesellschaft 236 • Januar 2012
Als vorrangig wichtigstes Ergebnis des Experiments Wirkungselementen zusammengesetzten nichtlinea-
wird in diesem Artikel aber die große Bedeutung der ren Klimasystem mehr oder wenig regelmäßige oder
Schwefelsäure- und Wasserkonzentrationen sowie plötzliche, unvorhergesehene Umbrüche hervorrufen.
der Einfluss der Temperaturverhältnisse für die Gilt dies beispielsweise auch für das El Niño/La Niña
Wolkenbildungstendenz hervorgehoben. Über den Phänomen und die Nordatlantischen Oszillationen?
Fortgang des Experiments und als Resumee in einem Oder hat unserer früheres, verstorbenes Vereinsmit-
anderen Artikel mit der Überschrift „Beeinflussen glied Dr. Theodor LANDSCHEIDT Recht, wenn er
kosmische Strahlen das Klima?“[113] heißt es hoff- diese in bestimmten Rhythmen auftretenden anoma-
nungsvoll aber dann auch wieder übervorsichtig: len Erwärmungen und Abkühlungen von Meeres-
„Mit großer Spannung werden auch die in der Kam- strömungen nach Untersuchungen im seinem priva-
mer möglichen und geplanten Experimente zur direk- ten, so genannten Schroeter-Institut in Kanada (unter
ten Wechselwirkung von ionisierender Strahlung und anderem auch für die NASA) vor mehr als zehn
elektrischen Feldern mit Wolkentröpfchen und Eis- Jahren eher dem externen Einfluss der Sonne zuwies
partikeln erwartet. Von übereilten Schlussfolgerun- [114]?
gen in Bezug auf das Erdklima sollten wir jedoch Neben den natürlichen und dem Klimasystem selbst
absehen.“ Welcher Wissenschaftler kann uns heute innewohnenden Einflussfaktoren wird in den vergan-
eigentlich wirklich genau sagen, wie die so klima- genen Jahrzehnten von vielen Wissenschaftlern mit
relevanten Wolken entstehen? Es bleibt in diesem Recht die negative Bedeutung der vom Menschen
Zusammenhang weiterhin die ernsthaft zu stellende verursachten anthropogenen Einwirkungen auf unser
Frage nach der Rolle der geladenen kosmischen Klima hervorgehoben. Wir haben die Zusammenset-
Strahlung zu beantworten. Inwieweit übernimmt zung und Eigenschaften verschiedener Schichten
dann auch das durch die Intensität der Sonnenaktivi- unser Atmosphäre in unverantwortlicher Weise und
tät geprägte interplanetare Magnetfeld unseres Son- in einer im Vergleich zum Alter unseres Planeten
nensystem sowie das „im Weltraumwetter geschüttel- unglaublich kurzen Zeit deutlich verändert. Während
te“ Erdmagnetfeld durch Steuerung des Einstroms beispielsweise der CO2-Gehalt sehr deutlich anstieg,
hochenergetischer Partikel in die verschiedenen reduzierte sich gleichzeitig der Sauerstoff-Gehalt
Schichten der Erdatmosphäre Einfluss auf das Erd- [115]. Wir pusten ständig große Mengen von Schad-
klima? stoffen und Aerosolen in die Luft. Durch den zuneh-
menden Treibhauseffekt dehnt sich sogar die Tropo-
Kritisches Resümee und Ausblick sphäre in einem Jahrzehnt zur Zeit um etwa 200m
Die Ausführungen im vorangegangenen Abschnitt nach oben in Richtung Stratosphäre aus. Durch
sollten deutlich machen, dass verschiedenartige astro- verstärkten CO2-Eintrag versauern aber auch die
physikalische Prozesse, zumindest auf längeren Meere mit verheerenden Folgen nicht nur für diesen
Zeitskalen, wesentlichen Einfluss auf das Erdklima Lebensraum. Noch viel schlimmer: Wir vermüllen
nehmen können. Man denke in diesem Zusammen- und verunstalten nacheinander alle der in Abb. 77
hang auch an die fatalen Folgen des zwar seltenen, dargestellten Bereiche unseres Planeten. Und vor
aber immer wieder auch möglichen Einsturzes von allem ... wie sollen sich die Verhältnisse einmal
Asteroiden- oder Kometenbruchstücke auf die Erd- verbessern können, wenn die Weltbevölkerung und
oberfläche (natürlich nicht nur) für das Klima auf ihre Bedürfnisse stetig weiter wachsen?
unserem Planeten. Mit ihrem aktuellen ”Living with
a Star“ (LWS)-Programm (gemeint ist das „Leben
mit der Sonne“) will die NASA neben dem bereits
erfolgreich arbeitenden Sonnen-Satelliten Solar
Dynamics Observatory (SDO) weitere Satelliten in
den erdnahen Weltraum schicken, Forschungsprojek-
te starten, die im Rahmen der Heliophysik unter
anderem auch das Weltraum-Wetter/Klima und das
„Klima“ auf der Erde und anderen Planeten und
Monden erforschen sollen.
Weitere natürliche, geophysikalische Verursacher
von teilweise drastischen Klimaschwankungen auf
ganz unterschiedlichen Zeitskalen waren in der
Vergangenheit immer wieder auch Kontinentalver-
schiebungen, Erdbeben und Vulkanausbrüche. Dar- Abb. 91: Darstellung der von Michael Succow aufgezeig-
über hinaus könnten auch interne Instabilitäten in ten kritischen historischen Entwicklung
unserem vielschichtigen, komplexen, aus so vielen © U. v. KusserowNachrichten der Olbers-Gesellschaft 236 • Januar 2012 21 In Anlehnung an eine Einschätzung des 1997 für climate“, Solomon M Hsiang et al., Nature, Vol 476, seine Bemühungen um das Weltnaturerbe mit dem 25. August 2011 Alternativen Nobelpreis ausgezeichneten Professors [104] “Kampf gegen die Erderwärmung: Helfen Michael SUCCOW, soll Abbildung 91 die möglichen Riesenspiegel im All?”, Norbert Pfeifer, Weser- fatalen Folgen des weltweit anhaltenden Wachstums- Kurier, 8. Dezember 2011 bestrebens in so vielen Lebensbereichen auf unserem [105] „Die verrücktesten Ideen, die Welt zu retten“, Planeten überdeutlich machen. Die Grafik veran- Michael Odenwald, natur+kosmos 07/2008 schaulicht, über einem Zeitpfeil dargestellt, zugleich [106] „Aufbruch oder Stagnation? – Klimapolitik am das Wachstum der Weltbevölkerung sowie die zu- Scheideweg“, Germanwatch, Weitblick-Zeitung für nehmende Beschwerlichkeit, den Anstieg der Erfor- eine globale gerechte und zukunftsfähige Politik, dernisse, das Leben auf unserem Planeten noch 4/2011-11-28 befriedigend zu organisieren. [107] „UN-Klimakonferenz: Fortschritte sind mög- Zwar hat die Zahl der in dem Gesellschafts-Waggon lich, einen Durchbruch wird es kaum geben - Mit gesammelten technischen Errungenschaften im Laufe Trippelschritten zum großen Ziel”, Weser-Kurier, der Zeit deutlich zugenommen, quillt am Ende sogar Bremen 27.11.2011 fast schon über. Aber angesichts der zunehmenden [108]„Wachstum ohne Grenzen“, Jana Petersen, Erfordernisse, diesen immer schwereren Waggon in Bernhard Pötter und Stefanie Weber, taz: Die Sonn- unübersichtlicher und chaotischer Weise von immer taz, 26./27. November 2011 mehr Menschen zum Gipfel des immer steiler anstei- [109] „Vermisste Sonnenflecken“, Ulrich v. Kusse- genden Berges zu stemmen, droht irgendwann ganz row, Nachrichten der Olbers-Gesellschaft , Teil 1-3, offensichtlich der Kollaps und ein Absturz zurück ins Juli und Oktober 2009, Januar 2010 und im Internet Tal! Warum wollten wir dabei eigentlich welchen unter Gipfel erreichen? Man beachte: im Laufe der Ent- http://uvkusserow.magix.net/website/artikel.4.html# wicklung wurde auch Raubbau an der Biosphäre Artikel betrieben. Es sind gar nicht mehr genügend Pflanzen [110] ”Solar Activity and Svalbard temperatures”, und Bäume vorhanden, um Menschen mit ihren Jan-Erik Solheim et al., siehe unter Früchten zu ernähren! http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1112/1112.3256.pdf „Wachstum über alles“ kann nicht die Zielsetzung [111] ”Unprecedented Arctic ozone loss in 2011” zur Erhaltung menschenwürdiger Lebens- Gloria L. Manney, et al., Nature, Vol 478, 2. Oktober bedingungen für unsere Kinder auf diesem Planeten 2011 sein. Im folgenden Artikel dieser Serie soll deshalb [112] “Role of sulpuric acid, ammonia and galactic eine Fülle von Vorschlägen vorgestellt werden, die cosmic ray in atmsopheric aerosol nucleation”, Jasper ein mögliches „Burn-Out“ für uns Menschen verhin- Kirgby et al., Nature 476 19011 dert könnte. Das Klimaproblem stellt in diesem [113] „Beeinflussen kosmische Strahlen das Klima?“, Zusammenhang sicherlich nur eines der zu lösenden Thomas Leisner und Thomas Peter, Physik Journal großen Umweltprobleme dar. 10/2011 Wir können nur geringen Einfluss auf die natürlich [114] ”Solar Activity Controls El Niño and La Niña“ oder vom chaotischen Klimasystem selbst verursach- Theodor Landscheidt, siehe im Internet unter ten und für uns unguten Klimaveränderungen neh- http://www.john-daly.com/sun-enso/sun-enso.htm men, sehr wohl aber auf die überdeutlich anthropo- [115] „CO2 und der Klimawandel“, Martin Heimann genen Anteile. Nur wirklich verantwortungsvolles und Christian-Dietrich Schönwiese, in: Chemie über und beharrliches Handeln vieler Menschen, nicht nur den Wolken ... und darunter, Reinhard Zellner und der Politiker und Wissenschaftler, kann eine befriedi- GDC (Hrsg), WILEY-VCH Verlag GmbH&Co. gende Lösung der Probleme herbeiführen. KgaA, Weinheim 2011 Literaturhinweise (Fortsetzung folgt) [100] „Wege zu einem nachhaltigen Leben“, Jürgen Wendler, Weser-Kurier Bremen, 22. November 2011 Anmerkung: Am Mittwoch, den 22. Februar 2012 [101] „Klimaforscher: Kein Wachstum auf Kosten um 19.30 Uhr hält der Autor dieses Artikels den im der Umwelt“, Jürgen Wendler, Weser-Kurier, Text angekündigten Vortrag zum Thema 5. Dezember 2011 [102] „Mit dem Klima verändert sich das Leben“, „Astrophysik und das Erdklima“ Jürgen Wendler, Weser-Kurier Bremen, 9. Dezember 2011 auch im Bremer Olbers-Planetarium. [103] „Civil conflicts are associated with the global
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