Die Sonne war schuld

Für die wichtigsten klimatischen Phänomene der letzten 1500 Jahre war offenbar unser Zentralgestirn verantwortlich. Also Entwarnung für den Klimawandel? Im Gegenteil - angepasste Modelle sagen für einige Regionen noch drastischere Folgen voraus.

Was verrät das Klima der letzten 1500 Jahre über unsere Zukunft? Dass sich gewisse Änderungen vollzogen haben, ist spätestens seit der „Hockey-Stick“-Debatte bekannt. Dabei handelt es sich um eine Rekonstruktion der klimatischen Verhältnisse der Vergangenheit, deren grafische Darstellung im berühmt-berüchtigten Hockeyschläger endet. An dieser Form hatte sich, nicht zuletzt wegen ihrer prominenten Verwendung im IPCC-Report, im Jahre 2003 eine heiße Diskussion entzündet. Kritisch beäugt wurden damals vor allem zwei Fragen: Wie zuverlässig sind die Indikatoren, die die Paläoklimatologen zur Temperaturermittlung verwendet hatten? Und handelte es sich bei den beobachteten Klimaverschiebungen um lokale oder um globale Phänomene?

Ausgerechnet Michael Mann, damals einer der Lead-Autoren der den Hockeyschläger begründenden Studie, liefert jetzt mit US-Kollegen im Wissenschaftsmagazin Science neue Argumente und Anhaltspunkte. Die Forscher nutzten dazu etwa 1000 Datenpunkte, die aus Baumringen, Bohrkernen und Sedimentproben aus beiden Hemisphären stammen und die letzten 15 Jahrhunderte umfassen. Die Daten selbst sind nicht neu, sie wurden schon 2008 in PNAS veröffentlicht. Neu ist allerdings die statistische Aufbereitung und die Integration in Modelle, die den Strahlungseinfluss der Sonne und vulkanische Aktivität auf der Erde berücksichtigen.

Zunächst einmal gelang es Mann und Kollegen, zwei schon bekannte Phänomene zu bestätigen: Eine Klimaanomalie betraf etwa die Jahre von 900 bis 1300. Hier war es in einigen Regionen relativ warm, deshalb sprach man bisher auch von der mittelalterlichen Warmzeit. Andere Schlüsselregionen hingegen waren in dieser Zeit deutlich kälter. In Grönland etwa waren die Temperaturen damals so hoch wie in der Gegenwart – ein großes Gebiet im tropischen Pazifik hingegen zeigte sich weit kühler als im Mittel. Die Forscher bevorzugen deshalb die Bezeichnung „Mittelalterliche Klimaanomalie“. Die lokale Abkühlung, anscheinend Teil eines La-Nina-Effekts, glich die Erwärmung andernorts zum Teil wieder aus – diese Tatsache erklärt frühere Beobachtungen, dass es in dieser Warmzeit im globalen Mittel gar nicht so warm war wie heute.

Sonnenaktivität, Vulkanismus und lokale Phänomene

Einige Zeit später, nämlich von 1400 bis 1800, folgte eine kleine Eiszeit, in der es global deutlich kühler war als zuvor. Doch welche Ursachen hatten diese Schwankungen? Vergleicht man die beobachteten Temperaturmuster mit den Daten von Klimamodellen – und das ist der Inhalt des Science-Papers – dann stellt man fest, dass es offensichtlich eines beträchtlichen Einflusses natürlicher Faktoren bedarf (der Einfluss des Menschen war damals ja noch weit geringer). Die wärmeren Bedingungen der mittelalterlichen Klimaanomalie konnten die Wissenschaftler sehr gut einer höheren Sonneneinstrahlung (bedingt durch stärkere Sonnenaktivität) und relativ geringer vulkanischer Tätigkeit auf der Erde zuordnen.

Andersherum entstanden die kühleren Bedingungen der kleinen Eiszeit aus verringerter Sonnenaktivität und stärkerem Vulkanismus. Dass sich vergleichsweise geringe Änderungen dieser Einflussfaktoren durchaus dramatisch aufs Klima auswirken können, ist dem Einfluss lokaler Phänomene zuzuschreiben – etwa El Nino / La Nina im Pazifik und der Nordatlantischen Oszillation, die sich aus dem Wechselspiel von Islandtief im Norden und Azorenhoch im Süden ergibt. Die leichte Erhöhung der Sonnenaktivität im frühen Mittelalter hat zum Beispiel eine der beiden Phasen der Oszillation bevorzugt, so dass die Winter im Bereich von Nordatlantik und Eurasien damals wärmer wurden. Genau andersherum gestalteten sich die Verhältnisse während der kleinen Eiszeit, die von kalten Wintern in Eurasien geprägt war.

Ein letztes interessantes Phänomen mit Folgerungen für die Jetztzeit: Die von den Forschern verwendeten Klimamodelle konnten die lokal beobachteten Temperaturen im Pazifik mit seinem El-Nino-Phänomen nicht erklären. Dazu bedurfte es speziell angepasster Modelle, die von einem Thermostat-Effekt ausgehen: Danach fungiert der Pazifik trotz erhöhter Sonneneinstrahlung wie ein Thermostat und hält kältere Temperaturen noch für geraume Zeit aufrecht. Wenn dieser Effekt auch in der Zukunft auftritt, würde das die Folgen des Klimawandels noch verschärfen – jedenfalls für einige Regionen im Südwesten der USA, denen für diesen Fall Dürre vorausgesagt wird.