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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Sonne, Eis und Staub - Wie Sonnenflecken und Vulkane das Klima steuern |
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Geophysiker der Universität Buffalo haben mit detektivischer Akribie das Rätsel der Sonnenflecken aufgeklärt. Wie sie in einer Arbeit in den "Geophysical Research Letters" berichten, fungiert die Vulkanaktivität als "Schalter", der den klimatischen Einfluss von Sonnenflecken gleichsam umpolt.
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"Sun/dust correlations and volcanic interference"
Die Arbeit "Sun/dust correlations and volcanic interference" von Donarummo, J., Ram, M.und Stolz, M. R. erschien in der Zeitschrift "Geophysical Research Letters" (Vol. 29, Nr. 10). |
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 Geophysical Research Letters |
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Verworrene Datenlage |
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"Seit langer Zeit versucht man herauszufinden, inwieweit das Auftreten von Sonnenflecken das Klima beeinflusst", sagt Michael Ram, Physiker und Co-Autor der Veröffentlichung:
"Aber immer wenn man einen stabilen Zusammenhang zwischen Sonnenflecken und z.B. der Temperatur gefunden zu haben glaubte, kehrte sich nach einigen Jahren die positive Korrelation plötzlich in eine negative um".
Um eine reale Verbindung zwischen Sonnenflecken und Klima zu bestätigen, sei zumindest eine stabile Korrelation über längere Zeiträume, etwa mehrere Sonnenperioden, notwendig, erklärt Ram.
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Sonnenflecken
Sonnenflecken sind relativ kalte und somit dunkel erscheinende Areale auf der sichtbaren Sonnenoberfläche, der Photosphäre. Der Fleckenkern (Umbra) weist eine Temperatur von ca. 4500 K auf, die ungestörte Photosphäre hat hingenen ca. 6000 K. Der Größenbereich von Sonnenflecken liegt zwischen 2000 und 40.000 Kilometern.
Sie sind mit magnetischen Anomalien verbunden und stets von Sonneneruptionen begleitet. Sonnenflecken sind die Oberflächenerscheinungen von inneren Massenbewegungen, die den sogenannten solaren Dynamo bilden.
Ihr Entstehungsmechanismus ist noch nicht völlig geklärt. Die Sonnenflecken wurden bereits 1610 von J. Fabricius (1587-1615) mit Hilfe eines der ersten Fernrohre entdeckt und sind seit dieser Zeit dokumentiert. Erst zweieinhalb Jahrhunderte später hat man ihre 11- bzw. 22jährige Periodizität, den so genannten Sonnenzyklus, entdeckt. |
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Mehr zu Sonnenflecken |
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Eiskerne als gefrorenes Archiv |
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Genau diesen Sachverhalt überprüften Ram und seine Mitarbeiter anhand von Untersuchungen an grönländischen Eiskernen. Eiskerne werden als lange Zylinder gewonnen, die gewissermaßen als gefrorenes Archiv Auskunft über die Klimaentwicklung von vergangenen Zeitperioden geben. Auf diese Weise ist es möglich, bis zu 100.000 Jahre in die Vergangenheit zu blicken.
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Staub - Schlüssel zum Klima |
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Eine Schlüsselrolle spielt in diesem Zusammenhang der in den Eiskernen vorhandene Staubgehalt. Dieser fungiere als äußerst sensitiver Klima-Parameter, denn die Menge an Staub zeige genau, wie trocken ein spezifisches Jahr gewesen sei, erklärt Ram.
Unter Verwendung von Laserstreulicht-Technologie bestimmten die Forscher den atmosphärischen Staubgehalt an Eiskernen des "Greenland Ice Sheet Project 2" (GISP2). Dabei konzentrierten sie sich auf die letzten 300 Jahre - also in etwa jenen Zeitraum, in dem das Auftreten von Sonnenflecken systematisch beobachtet und festgehalten wurde.
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Eruptionen kehren Zusammenhang um |
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Die amerikanischen Geophysiker begannen ihre Studie mit der Arbeitshypothese, dass eine hohe Sonnenflecken-Aktivität niedrige Mengen kosmischer Strahlung auf der Erde nach sich zöge - was wiederum mit einer Verminderung der Wolkendecke und geringerem Niederschlag verbunden sein sollte. Dieser Zusammenhang sollte sich dann in erhöhten Staubmengen der Eiskerne widerspiegeln.
"Diese Hypothese stellte sich innerhalb der ersten drei bis vier untersuchten Sonnenzyklen - die Zeit von etwa 1930 bis 1963 - als richtig heraus", so Ram. "Allerdings kehrte sich der Zusammenhang danach um, daher konnte der von uns vorgeschlagene Mechanismus nicht korrekt sein."
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Periodisierung des Klimas |
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Es zeigte sich, dass während dieser 32 Jahre der positiven Korrelation zwischen Sonnenflecken und Staubgehalt kaum Vulkanaktivitäten stattgefunden hatten. Das selbe gilt für den Zeitraum zwischen 1860 und 1882.
Jede dieser "stillen" Perioden wurde durch Phasen vermehrter Vulkanausbrüche jäh beendet. So kam es etwa 1883 zu einer Eruption des indonesische Vulkans "Krakatau", die 36.000 Todesopfer forderte.
Zu genau der selben Zeit begann sich auch die Datenlage umzukehren. Entgegen der ursprünglichen Hypothese führte dann eine erhöhte Sonnenflecken-Aktivität nicht zu mehr, sondern weniger Staub in der Atmsophäre.
"Durch aufmerksame Untersuchungen der Zeitpunkte vulkanischer Ausbrüche fanden wir, dass diese immer zeitgleich mit den Umkehrungen des Sonnen-Klima-Zusammenhanges eintraten", so Ram.
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Vulkanische Sulfate vermindern Niederschläge |
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Durch diese Entdeckung konnten genauere Einsichten in die Mechanismen des solaren Klimaeinflusses gewonnen werden. Schon länger war bekannt, dass Vulkane Stäube und Sulfate in die Atmosphäre abgeben.
Dies Sulfate greifen nun insofern in das Wechselspiel zwischen Sonne und Klima ein, als sie die Bildung kleiner atmosphärischer Tröpfchen fördern, die wiederum zur Bildung von Wolkentypen führen, die wenig Regen abgeben.
"Während dieser Zeiten hoher vulkanischer Aktivität kehrt sich die Korrelation von Sonnenflecken und Klima um und der Staubgehalt steigt", erklärt Co-Autor Michael Stolz.
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Mehr zu diesem Thema in science.ORF.at
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01.01.2010 |
