Rückkopplungsprozesse verstärken die Auswirkungen kleiner Schwankungen der Sonnenstrahlung

Sonne mit Flecken

Potsdam - Einem Team deutscher und amerikanischer Forscher ist es erstmals gelungen, das komplexe Wechselspiel zwischen Sonnenstrahlung, Atmosphäre und Ozeanen im Detail zu simulieren. Die im Fachblatt "Science" präsentierten Computersimulationen zeigen, wie durch Rückkopplungsprozesse geringe Änderungen der Sonnenstrahlung im Rahmen des elfjährigen solaren Aktivitätszyklus zu merklichen Klimaschwankungen führen können.

"Die Strahlungsintensität der Sonne schwankt im Verlauf eines Sonnenfleckenzyklus lediglich um 0,1 Prozent", erläutert Katja Matthes vom Geoforschungszentrum Potsdam, eine der beteiligten Forscherinnen. Bislang war unklar, wie diese geringen Variationen zu den beobachteten globalen Temperaturschwankungen im Bereich von 0,1 bis 0,2 Grad führen können. "Komplexe Mechanismen in der Hochatmosphäre führen zu messbaren Änderungen der Wassertemperaturen und der Niederschläge", so Matthes.

Eine wichtige Rolle spielt dabei die ultraviolette Strahlung der Sonne, die wesentlich stärker variiert als die Gesamtstrahlung, nämlich um bis zu acht Prozent. Die erhöhte UV-Strahlung produziert mehr Ozon und dadurch heizt sich insbesondere die tropische Stratosphäre auf - was wiederum zu einer Veränderung der atmosphärischen Zirkulation und der Niederschläge in den Tropen führt.

In einem zweiten Prozess führt die erhöhte Sonnenstrahlung in wolkenlosen Zonen zu einer Verstärkung der Verdunstung. Diese Luftfeuchtigkeit wird von den Passatwinden zum Äquator transportiert, wo sie zu mehr Niederschlägen und damit zu einer Abkühlung insbesondere des östlichen Pazifiks führen. Diese wiederum verringert dort die Wolkenbildung - was schließlich die Verdunstung weiter verstärkt. "Es ist diese positive Rückkopplung, die den Prozess verstärkt", sagt Matthes. Die Wissenschaftler betonen, dass ein genaues Verständnis der natürlichen Klimaschwankungen eine Grundvoraussetzung auch für die korrekte Simulation der anthropogenen Einflüsse auf das Klima der Erde ist.