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In unregelmässigen Abständen berichten wir über neues aus der Wissenschaft  /   We are reporting about new scientific developments at irregular intervals.

Gern möchten wir auf Arbeiten hinweisen, die uns aufgefallen sind und die Themen behandeln, die es Wert sind, gelesen zu werden.   /   We would like to draw your attention to works that have attracted our attention and deal with topics that are worth reading.

Hinweis am 10.4.2023:

Der Band 15 aus der Schriftenreihe des Instituts ist erschienen mit dem Titel

"Zeitlich-räumliche Muster der nordatlantischen SST und die Zyklizität der AMO"

Aegeri, 5.3.2021

Pressemitteilung

des Instituts für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften vom 5. März 2021:

Eine neue Studie analysiert Muster der natürlichen Niederschlagsvariabilität und kann afrikanischen Staaten bei der saisonalen Regen-Vorhersage für Landwirtschaft und beim Schutz vor Dürren & Starkregen entscheidende Hilfen leisten.

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Ausreichender Niederschlag ist die Grundbedingung für ertragreiche Landwirtschaft und eine gesicherte Ernährung der Bevölkerung. Bis vor kurzem war es jedoch nicht möglich, den Regen zuverlässig mehrere Monate im Voraus vorherzusagen, was immer wieder zu unerwarteten Ernteausfällen führte. Seit einigen Jahren zeichnen sich jedoch Fortschritte ab. Die Literatur berichtete immer wieder über spannende Korrelationen der Temperatur- und Luftdruck-Muster auf den Weltozeanen mit Regenfällen, aber auch Dürren, in Afrika und auf anderen Kontinenten.

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Eine Forschergruppe um Horst-Joachim Lüdecke wollte es genauer wissen und hat nun die monatlichen Regendaten von 49 afrikanischen Ländern für den Zeitraum 1901 bis 2017 mit statistischen Methoden akribisch nach Mustern durchforstet. Dabei verglichen die Wissenschaftler die Regen-Schwankungen mit fünf in der Wissenschaft fest etablierten ozeanischen Indizes natürlichen Ursprungs sowie der Sonnenaktivität. Die Auswertung ergab eine Vielzahl von robusten Korrelationen quer über den afrikanischen Kontinent mit charakteristischen saisonalen Verläufen. Seit längerem war bekannt, dass der Atlantik über die sogenannte Atlantische Multidekadenoszillation (AMO) und Nordatlantische Oszillation (NAO) Einfluss auf die Niederschläge in Marokko sowie der Sahelzone nimmt. In Ostafrika wurden bislang Einflüsse aus dem Indik und Pazifik berichtet. Diese Zusammenhänge konnte Lüdecke und sein Team bestätigen und viele weitere Relationen hinzufügen, zeitlich hochauflösend nach Monaten unterschieden.

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Da einige der Zusammenhänge einen zeitlichen Versatz von bis zu 11 Monaten besitzen, eröffnen sich jetzt wertvolle Vorhersagemöglichkeiten. Diese sind für die landwirtschaftliche Planung sowie für den Schutz vor Dürren und Starkregen von hohem praktischem Nutzen. Horst-Joachim Lüdecke erläutert: „Anfang des Jahres kam es beispielsweise in Teilen Namibias zu starken Regenfällen, die zerstörerische Fluten verursachten. Unsere Auswertung ergab, dass sich die Niederschlags-Intensität im Südwesten Afrikas regelmäßig beim Vorliegen eines negativen NAO-Ozeanzyklus steigert. In Zukunft können also entsprechende Vorkehrungen in der Region getroffen werden, wenn sich wieder einmal eine solche Konstellation andeutet.“

Mitautor Sebastian Lüning vom Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften schildert ein weiteres Beispiel: „Der Wasserstand des Viktoriasees in Ostafrika fiel 2006 auf einen historischen Tiefststand, was damals Grund zur Besorgnis gab. In der Folge stieg der Seespiegel jedoch wieder und erreichte Ende 2020 einen historischen Höchststand. Heute wissen wir: Der Antrieb der Veränderungen ist offenbar der sogenannte Indische Ozean-Dipol. Wenn der Index positiv ist, steigt der Seespiegel des Viktoriasees typischerweise an und fällt bei negativem Index dann wieder. Eine solche Relation haben wir auch im Rahmen unsere Studie für die Regenzeit im Oktober und November nachweisen können.“

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Eine Mitautorin von der Technischen Universität Berlin war maßgebend mit der komplexen Statistik der Studie befasst.

Das Autorenteam hofft: „Unsere Ergebnisse geben einheimischen und humanitären Planern ein gutes Werkzeug an die Hand, um das von Jahr zu Jahr wechselnde Dürrerisiko besser einschätzen zu können. Dies ermöglicht die rechtzeitige Schaffung zusätzlicher Bewässerungsmöglichkeiten in der Landwirtschaft oder den Zukauf von Nahrungsmitteln in besonders trockenen Jahren.“

Die Studie erschien Anfang März im renommierten Fachblatt „Journal of Hydrology - Regional Studies“ und ist kostenfrei downloadbar. Dies war den Autoren besonders wichtig, da die Ergebnisse so auch allen Fachkollegen an afrikanischen Universitäten und Forschungsinstitutionen frei zur Verfügung stehen. Die Publikationsgebühr wurde dankenswerterweise vom Förderer Jens Kröger übernommen.

Die Originalpublikation kann hier kostenfrei heruntergeladen werden (open access). Einen weiteren Link zum Anhang mit zahlreichen zusätzlichen Auswertungen und Daten findet man im Online Artikel in Appendix A.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Horst-Joachim Lüdecke
Hochschule HTW des Saarlandes, moluedecke@t-online.de

Dr. habil. Sebastian Lüning
Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK), luening@ifhgk.org, Tel. 00351-961470494

Aegeri, 17.5.2020

Pressemitteilung

Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK)

17. Mai 2020

Was lässt die Temperaturen in Europa zappeln?

Die Entschlüsselung der natürlichen Klimavariabilität

Das Klima in Europa hat sich in den letzten 150 Jahren um anderthalb Grad erwärmt, daran herrscht kein Zweifel. Allerdings verlief dieser Temperaturanstieg nicht geradlinig, sondern ist durch ein hohes Maß an natürlicher Klimavariabilität geprägt, wobei einige Jahre und Jahrzehnte ungewöhnlich warm oder kalt ausfielen. Es ist seit längerem bekannt, dass atlantische Klimazyklen das Klima in Europa maßgeblich beeinflussen. So werden die Sommertemperaturen vom 60-jährigen Zyklus der Atlantischen Multidekaden Oszillation (AMO) gesteuert. Die Wintertemperaturen sind hingegen eng an die Nordatlantische Oszillation (NAO) gekoppelt, die etwas unregelmäßiger pulsiert. Je besser wir diese Zusammenhänge verstehen, umso exakter kann die zukünftige Temperaturentwicklung Europas in den kommenden Jahren und Jahrzehnten vorhergesagt werden. Entsprechende Mittelfristprognosen besitzen eine große wirtschaftliche Bedeutung, zum Beispiel für die Landwirtschaft und den Tourismus.

Eine vierköpfige Forschergruppe um Horst-Joachim Lüdecke hat sich nun auf die Suche begeben und die historischen Temperaturdaten von 39 europäischen Ländern nach Mustern natürlicher Einflussfaktoren durchforstet. Lüdecke erläutert die Vorgehensweise:

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„Mit Hilfe eines mathematischen Korrelationsverfahrens haben wir die monatlichen Temperaturdaten der letzten 115 Jahre auf Übereinstimmungen mit der AMO, NAO und Schwankungen der Sonnenaktivität hin überprüft. Dabei konnten wir den Einfluss der atlantischen Zyklen auf die europäischen Temperaturen im Jahresverlauf erstmals zeitlich und räumlich genau auskartieren.“

Die Ergebnisse der Untersuchung erschienen jetzt im Journal of Atmospheric and Solar–Terrestrial Physics. Der Einfluss der AMO auf die europäischen Temperaturen beginnt typischerweise im Frühlingsmonat April und konzentriert sich zunächst vor allem auf den westlichen Teil Europas. Nach einer Pause im Mai erweitert sich der Bereich der AMO-Steuerung auf das gesamte südliche Europa. Im Juli und August sind AMO-Effekte vor allem in der Temperaturentwicklung im östlichen Europa zu verzeichnen. Auch in den Folgemonaten September bis November verschiebt sich die AMO-Einflusszone weiter über den Kontinent, erst westwärts, dann nordwärts. Zwischen Dezember und März spielt die AMO keine bedeutende Rolle für die Temperaturen in Europa.

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Der winterliche Einfluss der NAO beginnt im Dezember und ist zunächst auf West- und Mitteleuropa konzentriert. Im Januar intensiviert sich der Einfluss und greift auf Skandinavien über. Der Höhepunkt des Phänomens wird im Februar erreicht, wenn die Temperaturen in fast ganz Europa durch die NAO kontrolliert werden, mit Ausnahme des Balkans. Im März und April schwächt der Zusammenhang langsam ab und setzt zwischen Mai und November vollständig aus.

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Ganz besonders haben sich Lüdecke und seine Kollegen für den in der Fachwelt kontrovers diskutierten Einfluss von Aktivitätsschwankungen der Sonne auf die europäische Temperaturentwicklung interessiert. Richard Cina, der ebenfalls an der Studie beteiligt war, skizziert die Ausgangslage:

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„Als ich die Literatur durchkämmte war ich überrascht, dass zahlreiche Studien einen maßgeblichen Einfluss solarer Schwankungen auf die historische Temperaturentwicklung in Europa beschrieben. Das überraschte mich, denn bislang können die in den aktuellen Klimamodellen berücksichtigten physikalischen Prozesse dieses Phänomen nicht abbilden. Irgend etwas scheint in unserem Verständnis noch zu fehlen.“

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Gibt es Ähnlichkeiten zwischen dem 11-jährigen Sonnenfleckenzyklus – der ein gängiges Maß für die schwankende Sonnenaktivität darstellt – und den Temperaturen in Europa? In den meisten Monaten des Jahres war dies nicht der Fall. Allerdings fand das Forscherquartett vier Monate, in denen die Sonne die Temperaturen zumindest regional maßgeblich mitgesteuert hat. So folgten zum Beispiel die Februar-Temperaturen in Portugal und die September-Temperaturen in Großbritannien über jeweils ein halbes Jahrhundert ziemlich genau dem Sonnenfleckenzyklus. Sebastian Lüning, Co-Autor der Studie, erläutert:

„Streckenweise finden wir einen faszinierenden Gleichlauf zwischen Sonne und Klima. Allerdings ist dieser direkte und einfach zu erkennende Einfluss auf wenige Monate im Jahr, auf wenige Regionen Europas und auf bis zu fünf aufeinanderfolgende Jahrzehnte beschränkt. Wir sehen sozusagen nur die Spitze des Eisberges.“

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Der Hauptantrieb der europäischen Temperaturen sind die atlantischen Zyklen. Aber auch AMO und NAO werden durch Schwankungen der Sonnenaktivität beeinflusst, und zwar in komplexer, nicht-linearer Weise. Dies konnten zahlreiche Publikationen anderer Autoren in der Vergangenheit zeigen. Mitautor Hans-Joachim Dammschneider vom Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften in der Schweiz erklärt:

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„Der viel diskutierte Einfluss der Sonne auf das Klimageschehen existiert, ist jedoch wohl komplizierter als angenommen. Schwankungen der solaren Aktivität wirken sich zunächst auf die atlantischen Klimazyklen aus. Das Sonnensignal nimmt sozusagen einen Umweg, bevor es sich zeitlich und räumlich verzerrt auf das Klimageschehen auswirkt.“

Sobald die verflochtenen Zusammenhänge vollständig verstanden sind, können sie auch als physikalische Prozesse in die Klimamodelle eingebaut werden. Dies würde verbesserte Mittelfristprognosen für das Klima ermöglichen, die sowohl die anthropogenen als auch die natürlichen Komponenten in realistischer Weise berücksichtigen. Eine positive NAO hat in den letzten Jahren warme Winter in Mitteleuropa hervorgebracht. Sollte die NAO in den kommenden Jahren wieder negativ werden, so sind auch wieder kalte Winter möglich. Die warmen Sommer in Miteleuropa der letzten Jahrzehnte sind neben der langfristigen Klimaerwärmung auch einer positiven AMO geschuldet. Da sich die 30-jährige Warmphase der AMO seit ihrem Beginn in den 1990er Jahren nun allmählich dem Ende zuneigt, ist damit zu rechnen, dass die Sommer in den kommenden Jahrzehnten tendenziell wieder kühler werden könnten. Hierbei handelt es sich wohlgemerkt um regionale europäische Trends, die es nicht mit der globalen Durchschnittsentwicklung zu verwechseln gilt.

Originalpublikation:

H.-J. Lüdecke, R. Cina, H.-J. Dammschneider, S. Lüning (2020): Decadal and multidecadal natural variability in European temperature. J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, doi: 10.1016/j.jastp.2020.105294

Das pdf kann bis zum 4. Juli 2010 kostenlos unter der folgenden URL abgerufen werden: https://authors.elsevier.com/a/1b46h4sIlkq6yx

Ansprechpartner:

Prof. emer. Dr. Horst-Joachim Lüdecke

Hochschule HTW des Saarlandes

moluedecke@t-online.de

Dr. Hans-Joachim Dammschneider

Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK), dr.dammschneider@ifhgk.org

Dr. habil. Sebastian Lüning

Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK), luening@ifhgk.org

Tel. 00351-961470494

Über das IFHGK:

Das in der Schweiz beheimatete Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK, www.ifhgk.org) hat seinen Schwerpunkt auf der Erforschung der Klimavariabilität. Die Berücksichtigung natürlicher Klimafaktoren und ihrer Wirkungsweise bildet die Grundlage für die korrekte Attribution klimatischer Änderungen im Zusammenspiel von anthropogenen und natürlichen Anteilen des Klimawandels. Das 2016 gegründete Institut ist dezentral organisiert und im Vergleich zu anderen Forschungseinrichtungen klein, jedoch konnte es in den letzten Jahren zahlreiche wichtige Veröffentlichungen zum Verständnis der natürlichen Klimafaktoren und Paläoklimatologie beisteuern. Unter den Publikationen befinden sich beispielsweise Analysen zur Mittelalterlichen Wärmeperiode im Mittelmeergebiet sowie in der Antarktis, doi: 10.1029/2019PA003734 und doi: 10.1016/j.palaeo.2019.109251.

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Press release
Institute for Hydrography, Geoecology and Climate Sciences (IFHGK)
17 May 2020

What makes the temperatures in Europe falter?
Deciphering the natural climate variability

There is no doubt that the climate in Europe has warmed by one and a half degrees over the last 150 years. However, this rise in temperature has not been in a straight line, but is characterised by a high degree of natural climate variability, with some years and decades being unusually warm or cold. It has been known for some time that Atlantic climate cycles have a major influence on the climate in Europe. For example, summer temperatures are controlled by the 60-year cycle of the Atlantic Multi Decade Oscillation (AMO). Winter temperatures, on the other hand, are closely linked to the North Atlantic Oscillation (NAO), which pulses somewhat more irregularly. The better we understand these relationships, the more accurately we can predict the future temperature development of Europe in the coming years and decades. Corresponding medium-term forecasts are of great economic importance, for example for agriculture and tourism.
A four-member research group led by Horst-Joachim Lüdecke has now set out on a quest to sift through the historical temperature data of 39 European countries for patterns of natural factors of influence. Lüdecke explains the procedure:
"Using a mathematical correlation procedure, we have checked the monthly temperature data of the last 115 years for similarities with the AMO, NAO and fluctuations in solar activity. In doing so, we were able to map the influence of the Atlantic cycles on European temperatures over the course of the year with temporal and spatial accuracy for the first time".
The results of the study have now been published in the Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. The influence of the AMO on European temperatures typically begins in the spring month of April and initially focuses mainly on the western part of Europe. After a pause in May, the AMO control area will be extended to the whole of southern Europe. In July and August, AMO effects are most noticeable in the temperature development in Eastern Europe. In the following months from September to November, the AMO zone of influence continues to shift across the continent, first westwards, then northwards. Between December and March, the AMO does not play a significant role in the temperatures in Europe.
The winter influence of the NAO begins in December and is initially concentrated in Western and Central Europe. In January the influence intensifies and spreads to Scandinavia. The phenomenon reaches its peak in February, when temperatures are controlled by the NAO in almost all of Europe, with the exception of the Balkans. In March and April, the correlation slowly weakens and stops completely between May and November.
Lüdecke and his colleagues were particularly interested in the influence of solar activity fluctuations on European temperature development, which is controversially discussed in the scientific community. Richard Cina, who was also involved in the study, outlines the initial situation:
"When I combed through the literature, I was surprised to find that numerous studies described a significant influence of solar fluctuations on the historical temperature development in Europe. This surprised me, because up to now the physical processes considered in current climate models have not been able to depict this phenomenon. Something seems to be missing in our understanding."
Are there similarities between the 11-year sunspot cycle - which is a common measure of fluctuating solar activity - and temperatures in Europe? For most months of the year, no. However, the quartet of researchers found four months in which the sun played a major role in controlling temperatures, at least regionally. For example, February temperatures in Portugal and September temperatures in the UK followed the sunspot cycle fairly closely for half a century. Sebastian Lüning, co-author of the study, explains
"In places we find a fascinating synchronism between the sun and the climate. However, this direct and easily identifiable influence is limited to a few months of the year, to a few regions of Europe and to up to five consecutive decades. We are only seeing the tip of the iceberg, so to speak."

The main driver of European temperatures are the Atlantic cycles. However, AMO and NAO are also influenced by fluctuations in solar activity, and in a complex, non-linear way. This has been shown by numerous publications of other authors in the past. Co-author Hans-Joachim Dammschneider from the Institute for Hydrography, Geoecology and Climate Sciences in Switzerland explains:
"The much-discussed influence of the sun on climate events exists, but is probably more complicated than assumed. Fluctuations in solar activity initially affect the Atlantic climate cycles. The solar signal takes a detour, so to speak, before it has a distorted temporal and spatial effect on climate events".
Once the intertwined relationships are fully understood, they can also be incorporated into climate models as physical processes. This would enable improved medium-term forecasts for the climate that realistically take into account both anthropogenic and natural components. A positive NAO has produced warm winters in Central Europe in recent years. If the NAO becomes negative again in the coming years, cold winters are also possible again. The warm summers in Central Europe in the last decades are due to a positive AMO in addition to the long-term global warming. As the 30-year warm phase of the AMO since its beginning in the 1990s is now gradually coming to an end, it is to be expected that summers could tend to become cooler again in the coming decades. These are regional European trends, not to be confused with the global average.

Aegeri, Februar 2020

Als Leitautor (Dr.habil.S.Lüning) bzw.Mitautor (Dr.Hans-J.Dammschneider) sind zwei Mitglieder des IFHGK an einem Fachartikel beteiligt, der sich z.Zt. im peer-review-Verfahren befindet ... wir hoffen auf baldige Freigabe zur Publikation.

Es handelt sich um eine Studie zu den natürlichen Variabilitäten der europäischen Lufttemperaturen, Verfasser sind Horst-Joachim Lüdecke, Richard Cina, Hans-Joachim Dammschneider, Sebastian Lüning, der Titel lautert "Decadal and multidecadal natural variability in European temperature".

Aegeri, 1.3.2019

Bei der Forschung zum Klimawandel fallen oftmals „nebenbei“ Dinge auf, die, für sich allein genommen, meist nicht veröffentlicht werden. Dennoch sind sie interessant und lassen einen Blick „hinter die Kulissen“ zu. Dazu gehört z.B. die Erkenntnis, dass in den offiziellen (meist staatlichen) meteorologischen Institutionen auch nur mit Wasser gekocht wird. Meint, es ist interessant zu sehen, wie z.B. Klimadaten überhaupt zustande kommen. Und da fallen Dinge auf, die zum grübeln Anlass geben können … hier gelangen Sie per click zu einem Text von Hans-J. Dammschneider über die Messstation Genf/Schweiz: "Prima Klima am Flughafen Genf".

Aegeri, 10.2.2019

Es gibt eine neue Veröffentlichung aus unserem Institut! Dr.Sebastian Lüning ist Co-Author einer Studie, die wichtige Ergebnisse dazu liefert, welche Rolle die Sonne im Hinblick auf die Entwicklung und Verteilung der europäischen Niederschlagsverhältnisse spielt.

Nachfolgend unsere Pressemitteilung und ein abstract.

There is a new publication from our institute! Dr. Sebastian Lüning is co-author of a study that provides important results on the role of the sun in the development and distribution of European precipitation.

Below our press release and an abstract.

Pressemitteilung

Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK), www.ifhgk.org

10. Februar 2019

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Wie Veränderungen auf der Sonne unseren Regen beeinflussen

Ein ausgewogenes Maß an Niederschlägen bildet die Grundlage vielfältiger wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Aktivitäten in Europa. Insbesondere Landwirtschaft, Trinkwasserversorgung und Binnenschifffahrt sind hiervon direkt betroffen. Allerdings schwanken die Regenmengen stark von Jahr zu Jahr. Während es in einem Jahr wie aus Kübeln gießt, bleibt im anderen Jahr der Regen oft wochenlang aus. Die Bevölkerung ist an diese Variabilität gewohnt und weiß in der Regel damit umzugehen. Aber was steckt hinter den starken Veränderungen? Gibt es hier irgendeine Systematik oder handelt es sich um pures atmosphärisches Rauschen?

Die Zufallsentdeckung eines Agrarwissenschaftlers aus Münster deutet nun an, dass der Regen in Deutschland und anderen Teilen Europas in gewissen Monaten einem bislang verborgen gebliebenen Muster folgt. Im Rahmen der Agrarberatung durchforstete Ludger Laurenz die jahrzehntelangen Niederschlagsaufzeichnungen der Wetterstation Münster, wobei ihm besonders im Februar ein ständiges Auf und Ab im 11-Jahresrythmus auffiel. Nach eingehender Prüfung war klar, dass der Rhythmus eng mit der Aktivität der Sonne korrelierte, dem gut dokumentierten 11-jährigen Sonnenfleckenzyklus.

Laurenz tat sich daraufhin mit zwei Kollegen zusammen, um zu überprüfen, inwieweit das beobachtete Muster aus Münster in anderen Teilen Deutschlands und Europas reproduzierbar ist und ob das Phänomen auch in anderen Monaten existiert. Horst-Joachim Lüdecke von der Hochschule HTW des Saarlandes besorgte sich daraufhin die gesammelten Niederschlagsdaten Europas seit Beginn des 20. Jahrhunderts. Der emeritierte Physiker entwickelte einen Rechner-Algorithmus, mithilfe dessen die Ähnlichkeit der Veränderungen im Regen und der Sonnenaktivität bestimmt wurde. Alle 39 europäischen Länder und alle 12 Monate eines Jahres wurden über insgesamt 115 Jahre anhand mathematischer Korrelationen quantifiziert.

Um mögliche Verzögerungseffekte mit einzuschließen, wurden die Datenreihen von Regen und Sonnenflecken dabei auch systematisch auf Verschiebungen hin überprüft. Dazu wurden die Zeitreihen wie Kämme zeitlich gegeneinander schrittweise verschoben und die jeweilige Veränderung des Korrelationsmaßes notiert. Die auf diese Weise erhaltenen mehrdimensionalen Daten wurden vom Geowissenschaftler Sebastian Lüning auf systematische Trends hin ausgewertet und kartographisch visualisiert. Lüning ist mit dem schweizerischen Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK) assoziiert und hat sich auf die Erforschung solarer Klimaeffekte spezialisiert.

Die auskartierten Ergebnisse zeigen, dass die ursprünglich in Münster entdeckte Verknüpfung von Februar-Niederschlägen und der Sonnenaktivität für weite Teile Mitteleuropas und Nordeuropas Gültigkeit und dort sehr hohe statistische Signifikanz besitzt. In Richtung Südeuropa schwächt sich die Korrelation hingegen deutlich ab. Die statistische Untersuchung konnte zudem systematische Phasenverschiebungen über den Kontinent hinweg nachweisen. In Deutschland und Nachbarländern waren die Februar-Niederschläge jeweils besonders gering, wenn die Sonne vier Jahre zuvor sehr stark war. Die Verzögerung scheint über die langsame Tiefenzirkulation des Atlantiks zustande zu kommen, wie frühere Arbeiten andeuten. Auf Basis des statistisch-empirisch ermittelten Zusammenhangs lässt sich nun auch der besonders niederschlagsarme Februar 2018 in Deutschland erklären, der einer besonders hohen Intensitätsspitze der Sonnenaktivität Anfang 2014 folgte.

Ähnliche Zusammenhänge zwischen Regen und Sonnenaktivität ließen sich in abgeschwächter Weise auch in einigen anderen Monaten feststellen, insbesondere im April, Juni und Juli, was einen Großteil der Vegetationsperiode in Mitteleuropa ausmacht. Es entstand ein komplexes Bild des Zusammenspiels von Sonne und Regen in Europa, welches deutliche Trends über 1000 km hinweg erkennen ließ und von Monat zu Monat teils stark variierte. Die Studie erhärtet damit das Konzept einer solaren Beteiligung an der europäischen hydroklimatischen Entwicklung, was sich bereits aus einer ganzen Reihe von lokalen Fallstudien anderer Autoren angedeutet hatte. Der genaue Mechanismus, mit dem das Sonnensignal Einfluss auf die Niederschläge nimmt, ist jedoch noch weitgehend unklar und erfordert weitere Forschungsbemühungen.

Der nun erstmals flächenmäßig über Europa auskartierte solare Niederschlagseffekt eröffnet neue Möglichkeiten für eine verbesserte Mittelfrist-Vorhersage von Niederschlägen. Insbesondere die Landwirtschaft, aber auch die Abwehr von Extremwetterschäden im Zusammenhang mit Starkregen und Dürren könnten davon profitieren. Nächster Schritt bei der Verfeinerung der Vorhersagemethodik ist eine genauere Quantifizierung von Effekten durch atlantische Ozeanzyklen, die für das Regengeschehen speziell in Westeuropa ebenfalls eine wichtige Rolle spielen.

Originalpublikation:

Laurenz, L., H.-J. Lüdecke, S. Lüning (2019): Influence of solar activity on European rainfall. J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 185: 29-42, doi: 10.1016/j.jastp.2019.01.012

Die vollständige Veröffentlichung finden Sie unter https://authors.elsevier.com/a/1YXWZ4sIlkiVhv .

ABSTRACT

European hydroclimate shows a high degree of variability on every time scale. The variability is controlled by natural processes such as Atlantic ocean cycles, changes in solar activity, volcanic eruptions and anthropogenic factors. This contribution concentrates on the solar influence on European precipitation, a relationship which has been documented by a large body of published case studies. Here we are concentrating on the period 1901–2015 for which we compare sunspot data with monthly precipitation series of 39 European countries by calculating Pearson correlation coefficients for a multi-year cross-correlation window. The coefficients have been mapped out across Europe with the aim to identify areas in which solar activity may have influenced precipitation. Results show that February precipitation in Central and Western Europe yields the strongest solar response with coefficients reaching up to +0.61. Rainfall in June–July is equally co-driven by solar activity changes, whereby the solar-influenced zone of rainfall shifts from the British Isles towards Eastern Europe during the course of summer. Other months with noteworthy solar responses are April, May and December. On a decadal scale, the correlation between precipitation and solar activity in central Europe appears to be mostly positive, both statistically and by visual curve comparison. Yet, best positive correlations coefficients of February, June, July and December are  typically reached when the solar signal lags rainfall by 1.5–2 years. Taking into account cause and effect, it is suspected that increases in Central European rainfall are actually triggered by the solar minimum some 3–4 years before the rainfall month, rather than the lagging solar maximum. Similar lags of a few years occur between solar activity and the solar-synchronized North Atlantic Oscillation (NAO) due to memory effects in the Atlantic. The literature review demonstrates that most multidecadal studies from Central Europe encountered a negative correlation between solar activity and rainfall, probably because short time lags of a few years are negligible on timescales beyond the 11 year solar Schwabe cycle. Flood frequency typically increases during times of low solar activity associated with NAO- conditions and more frequent blocking.

Interview von ALEX REICHMUTH mit Dr. Hans-Jochim Dammschneider, BASLER ZEITUNG vom 13.Aptil 2018:

Klimaskepsis am Ägerisee

Ein neues Forschungsinstitut tritt der These der vom Menschen verursachten Erderwärmung entgegen.

Der Ägerisee im Kanton Zug ist eingebettet in eine liebliche Landschaft. Hier liegt der Morgarten, wo die Eidgenossen vor vielen Jahrhunderten er­folgreich Widerstand gegen die Habsburger leisteten. Um eine andere Art von Widerstand geht es bei einer For­schungseinrichtung, die seit kurzer Zeit ihren Sitz am Ägerisee hat: Das Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften will zeigen, dass CO2 nicht zwingend der Haupttreiber hinter der Erderwärmung ist, und wi­dersetzt sich damit einem angeblich weiten Konsens unter Forschern.

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Hans-Joachim Dammschneider em­pfängt die Basler Zeitung in seinem Büro in Oberägeri, wo das Institut seine Adresse hat. Der Naturwissenschaftler und gebürtige Deutsche leitet die Institution, die Anfang 2017 gegründet wur­de. «Im Gegensatz zu vielen anderen, die sich zum Thema Erderwärmung zu Wort melden, bin ich tatsächlich Klima­tologe», sagt Dammschneider.

Wer beim Institut mitmacht, tut das – zumindest bisher – ehrenamtlich. Denn über wesentliche finanzielle Mittel verfügt dieses noch nicht. Dank mo­derner Kommunikation ist es für die Beteiligten auch nicht nötig, sich physisch am Ägerisee aufzuhalten. Das Institut ist eine Art Netzwerk gleichge­sinnter Forscher.

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«Ruhe, Vernunft und Verstand»

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Entscheidend für die Gründung war eine Begegnung von Hans-Joachim Dammschneider mit dem deutschen Geologen Sebastian Lüning vor zwei Jahren. Lüning war zusammen mit Fritz Vahrenholt Autor des Buches «Die kalte Sonne» und betreibt eine klimaskep­tische Internetseite mit dem gleichen Titel. «Lüning und ich kamen zum Schluss, dass es eigene Forschungsaktivitäten braucht, um aufzuzeigen, wie sehr sich die tonangebenden Klimawissenschaftler in Behauptungen verrannt haben», so Dammschneider. Denn nur, wer selber eine wissenschaftliche Leistung bringe, habe die Chance, ernst genommen zu werden.

Mit «Ruhe, Vernunft und Verstand» wolle sich das Institut in die Diskussion um die Erderwärmung einbringen. Dammschneider selber bezeichnet sich als «Klimarealisten», der es absurd findet, CO2 als Schadstoff zu bezeichnen und der Substanz die Hauptschuld am Klimawandel zu geben.

Nachdem Dammschneider in Hamburg Geografie (mit Schwerpunkt Kli­maforschung), Ozeanografie und Geologie studiert hatte, spezialisierte er sich während vieler Jahr auf Hydrologie. Im Anschluss an seine Doktorarbeit auf diesem Gebiet arbeitete er lange als selbstständiger Gutachter und half unter anderem mit, die Versandungs- und Verschlickungsprobleme an der Unterelbe zu lösen.

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Wechsel

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Vor 15 Jahren zog er zusammen mit seiner Frau in die Schweiz, wo die Hy­drologie eine Zeit lang nicht mehr im Mittelpunkt seiner beruflichen Tätigkeit stand. Darum freut er sich, jetzt für das Institut wieder verstärkt wissenschaftlich tätig zu sein.

Für das Institut hat er bereits mehrere wissenschaftliche Arbeiten in der hauseigenen Schriftenreihe publiziert. Dammschneiders Spezialgebiet sind periodische Temperaturveränderungen der Meere. Solche Ozeanzyklen mit einer Dauer von rund sechzig Jahren würden auch die Verhältnisse in der Atmosphäre prägen, leitet er aus seinen Resultaten ab. «Die Lufttemperaturen korrespondieren tendenziell mit den Oszillations-Trends in den Meeren und unterliegen einem vergleichbaren Muster.» Wichtig ist ihm aufzuzeigen, dass ständige Wechsel beim Klima normal sind und nicht erst existieren, seit der Mensch fossile Brennstoffe nutzt.

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Diesen Schluss legen auch andere Studien nahe, die im Namen des Instituts in wissenschaftlich begutachteten Zeitschriften publiziert worden sind: Unter der Leitung von Sebastian Lüning untersuchte ein Forscherteam die Temperatur- und Niederschlagtrends in Afrika während des Hochmittelalters. Während den Jahren 1000 bis 1200 war es auf der Nordhalbkugel ähnlich warm wie heute. Die Arbeiten von Lüning und seinem Team legen nahe, dass in dieser Zeit auch in Afrika sehr günstige Klimaverhältnisse herrschten. Auch das ­deutet darauf hin, dass die heutige Warmzeit nicht einzigartig ist.

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Aufmerksamkeit und Geld

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Es ist dennoch kaum zu erwarten, dass die arrivierte Wissenschaft wegen dieser Publikationen auf den klimaskeptischen oder eben «klimarealis­tischen» Kurs des neuen Instituts einschwenkt. Hans-Joachim Dammschnei­der ist sich bewusst, dass ein langer, beschwerlicher Weg bevorsteht. «Auch in der Wissenschaft existiert der Her­dentrieb», gibt er zu Bedenken. Gerade junge Klimaforscher könnten es sich in der Regel nicht leisten, angebliche Wahrheiten in Frage zu stellen, wenn sie nicht ihre Karriere gefährden wollten. Von daher setze das Institut stark auf den Support von freien Wissenschaftlern und emeritierten Professoren. «Diese können sich erlauben, offen zu sprechen», so Dammschneider.

Noch ringt das neue Institut um Aufmerksamkeit. Um es grösser und be­kannter zu machen, braucht es vor allem Geld. Die Suche nach Sponsoren aus der Wirtschaft sei vielversprechend, versichert Dammschneider. Er erwartet, dass das Institut irgendwann eigene Mitarbeiter anstellen kann. Überstür­zen wolle man aber nichts: «Wir gehen es Schritt für Schritt an.»

Sicher ist sich der Naturwissenschaftler, dass der Alarmismus um den angeblich menschengesteuerten Klimawandel nicht ewig anhält: «Früher oder später wird man die bisherigen Positionen relativieren müssen.» Bis es so weit ist, wollen er und seine Mitstreiter sich weiter in die Wissenschaft vertiefen – «nüchtern und unideologisch», wie Dammschneider versichert. (Basler Zeitung)

Pressemitteilung: 15. Februar 2018
Institut für Hydrographie, Geoökolgie und Klimawissenschaften (IFHGK), Ägeri, Schweiz

Kartierung des Mittelalterlichen Klimawandels in Afrika:
Erwärmung des Kontinents, Abkühlung der Küstenmeere, Verschiebung der Regengürtel vor 1000 Jahren

Der globale Klimawandel gibt Anlass zu großer Sorge. Experten sind sich einig, dass die beobachteten Veränderungen der letzten 150 Jahre durch eine Kombination von menschengemachten und natürlichen Klimafaktoren verursacht worden sind. Eine vollständige Quantifizierung beider Beiträge ist jedoch noch immer nicht möglich und Gegenstand wissenschaftlicher Diskussionen. Um den natürlichen Beitrag besser einzugrenzen und diesen besser von anthropogenen Klimatreibern unterscheiden zu können, haben Klimawissenschaftler in den letzten anderthalb Jahrzehnten eine Vielzahl von Feldstudien durchgeführt. Ziel dieser Anstrengungen war es, die vorindustrielle Klimageschichte zu rekonstruieren und möglichst viele Datenpunkte über den Globus verteilt zu sammeln. Von besonderem Interesse sind hier die letzten 1000 Jahre. Zu Beginn dieser Zeitspanne ereignete sich im Mittelalter in Europa und Nordamerika eine Wärmephase, die bereits nach einigen Jahrhundertendurch die sogenannte ‚Kleine Eiszeit‘ abgelöst wurde, wahrscheinlich die kälteste Phase der letzten 10.000 Jahre. Ab 1850 erholte sich dasKlima dann wieder und pendelte nach Abschluss des Kälteextrems zurück in einen wärmeren Zustand. Der zeitgleich beginnendeAusstoß von Treibhausgasen durch den Menschen verstärkte diesen Trend. Beide Prozesse vereint führten zur Modernen Wärmephase. Die Wärmephase des Mittelalters stellt dabei eine wichtige Referenz für die heutige Klimaerwärmung dar, jedoch ist unser Wissen zum mittelalterlichen Klima außerhalb der nordatlantischen Region noch immer unvollständig.

Ein internationales Forscherteam um den Geowissenschaftler Sebastian Lüning möchte diese wichtige Lücke schließen. Lüning ist im Hauptberuf Rohstoffgeologe und arbeitet als Mitglied des schweizerischen Instituts für Hydrographie, Geoökolgie und Klimawissenschaften (IFHGK) an paläoklimatologischen Studien. Zusammen mit Kollegen aus Polen, Nigeria, der Türkei und Deutschland durchforsteten sie die voluminöse Fachliteratur und setzten aus den publizierten Daten ein spannendes Mosaik zusammen, das ein neues Licht auf die Mittelalterliche Klimaanomalie in Afrika wirft. Mithilfe von moderner Datenbank- und Visualisierungstechnik konnten sie Temperatur- und Niederschlagstrends für die Zeit 1000-1200 n.Chr. auf dem afrikanischen Kontinent auskartieren und die Klimageschichte vergangener Hitzewellen, Kältephasen, Dürren und Feuchtperioden lebendig werden lassen. Lüning erläutert die Herausforderungen, mit denen sich sein Team konfrontiert sah:

“Man könnte uns als eine Art wissenschaftliche ‚Datendetektive‘ beschreiben. Wir haben uns durch hunderte von Publikationen gearbeitet und nach belastbaren Aussagen zum mittelalterlichen Klima gesucht. Ohne wissenschaftliche Ausdauer und Passion wäre dies kaum zu bewältigen gewesen. Natürlich gibt es aus dieser Zeit keine Thermometermessungen oder gar Satellitendaten. Die Rekonstruktion des Mittelalterklimas geschieht daher über geologische Archive, insbesondere Sedimentkerne aus dem Meeresboden, Seen und Sümpfen. Aber auch Höhlentropfsteine liefern wichtige Informationen. Die Klimainformation steckt in den Veränderungen der chemischen Zusammensetzung sowie dem Fossilinhalt der Schichten. Dies muss dannnur noch ‚klimatisch rückübersetzt‘ werden. Alterdatierungen über die C14-Methode bilden das Altersgerüst dieser Studien.“

Die aus den Publikationen herausgefilterten Daten sammelten die Forscher zunächst in einer Google Map. Die Klimakurven wurden dann sorgfältig miteinander verglichen und die daraus abgeleiteten Klimatrends kartographisch erfasst. Der allergrößte Teil aller Studien vom afrikanischen Festland weistdabei eine deutliche Erwärmung während der Mittelalterlichen Klimaanomalie auf, ähnlich wie in Europa und Nordamerika. In vielen Küstengebieten rings um Afrika kühlte sich das Meer dagegen ab. Offenbar haben sich im Mittelalter in den sogenannten ‚Auftriebszonen‘die Winde verstärkt und so größere Mengen an kaltem Tiefenwasser nach oben gespült. Allerdings fallen die schmalen Küstenstreifen im Vergleich zur großen afrikanischen Landmasse flächenmäßig nur gering ins Gewicht. Die Studie erschien im Fachjournal Paleoceanographyund fußt auf insgesamt 44 veröffentlichten Fallstudien in Afrika und den Nachbarregionen.

Neben der Temperatur interessierten sich Lüning und sein Team auch für Veränderungen in den Niederschlägen. Ein besseres Verständnis der natürlichen Variabilität der Regenfälle ist besonders für die halbtrockenen und trockenen Teile Afrikas wichtig, da Trinkwasser, Landwirtschaft und Nahrungsmittelproduktionstark vom saisonalen Niederschlag abhängen. Lüning beschreibt die Motivation für die Untersuchung:

"Unsere Anfangsvermutung war, dass wir eine über den ganzen Kontinent einheitliche Niederschlagsänderung im Mittelalter finden würden. Dies war jedoch nicht der Fall. Bei der Verschiebung von Regengürteln werden nämlich einige Bereiche trockener und andere feuchter. Es ist überaus wichtig, diese natürlichen Veränderungen der Niederschlagsmuster und ihre Antriebsfaktorenmöglichst genau verstehen, denn sie bilden wichtige Kalibrierungsdaten für Klimamodelle, die leider noch immer Schwierigkeiten haben, regionale Niederschläge korrekt zu simulieren."

Die Studie identifizierte drei Gebiete in Afrika, in denen die Niederschläge während der mittelalterlichen Klimaanomalie zunahmen:Tunesien, westlicher Sahel und der allergößte Teil des südlichen Afrikas. Zur selben Zeit wurden die Regenfälle im übrigen Afrika seltener: Nordwest- und Nordostafrika, Westafrika, Ostafrika und die Winterregenzone Südafrikas. Zu letzterer Region gehört auch Kapstadt, das derzeit unter einer schlimmen Dürre leidet, die bereits zu schweren Einschnitten in der Trinkwasserversorgung geführt hat. Die klimahistorische Auswertung zeigt, dass ähnliche Dürren hier wohl auch vor 1000 Jahren geherrscht haben. Die regenbringenden Westwinde verlagerten sich damals so weit nach Süden, dass sie den Kontinent meist verfehlten und die Wolken über dem Ozean abregneten. Die Hydroklima-Studie erschien Mitte Februar im FachblattPalaeo3und basiert auf 99 Fallstudien aus Afrika.

Da sich die CO2-Konzentration in vorindustrieller Zeit kaum geändert hat, kommen in erster Linie natürliche Klimafaktoren als Antrieb für den beobachteten Klimawandel des Mittelalters in Betracht. Am wahrscheinlichsten sind hier Änderungen der Sonnenaktivität sowie Ozeanzyklen, die im Takt von Jahrzehnten bis mehreren Jahrhunderten schwanken. Die beiden neuen Übersichtsstudien aus Afrika unterstreichen die große Bedeutung der natürlichen Klimavariabilität im globalen Maßstab. Ein robustes Grundverständnis des natürlichen Herzschlags des irdischen Klimasystems ist Grundvoraussetzung, um verlässlich zwischen anthropogenen und natürlichen Komponenten des modernen Klimwandels unterscheiden zu können und die Prognoseleistung von Klimamodellen weiter zu verbessern.

Die vorgestellten Arbeiten basieren auf einer großen Zahl von veröffentlichten Fallstudien, an denen hunderte von Wissenschaftlern beteiligt waren. Trotz großer Fortschritte im Bereich der klimageschichtlichen Forschung in den vergangenen anderthalb Jahrzehnten klaffen jedoch noch immer riesige Lücken in unserem regionalen Wissen zur mittelalterlichen Klimaentwicklung. So sind riesige Gebiete im Inneren des afrikanischen Kontinents paläoklimatologisch noch immer unerforscht. Afrika und die Arabische Halbinsel bilden knapp ein Viertel der globalen Landmasse, sind aber in den globalen Temperaturrekonstruktionen der letzten 2000 Jahre stark unterrepräsentiert. Angesichts der großen Bedeutung dieser Basisdaten für Klimamodelle und letztendlich für klimapolitische Entscheidungen sind weitere strukturierte Forschungsanstrengungen dringend notwendig, um die großen Datenlücken zeitnah zu schließen.

Veröffentlichungen:

Lüning, S., M. Gałka, F. Vahrenholt (2017): Warming and cooling: The Medieval Climate Anomaly in Africa and Arabia. Paleoceanography 32 (11): 1219-1235, doi: 10.1002/2017PA003237.

Lüning, S., M. Gałka, I. B. Danladi, T. A. Adagunodo, F. Vahrenholt (2018): Hydroclimate in Africa during the Medieval Climate Anomaly. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., doi: 10.1016/j.palaeo.2018.01.025.

Medienkontakt:

Dr. habil. Sebastian Lüning
Institut für Hydrographie, Geoökolgieund Klimawissenschaften (IFHGK), Ägeri, Schweiz
luening@ifhgk.org
Tel.: 00351-961 470 494

Über das Institut für Hydrographie, Geoökolgie und Klimawissenschaften (IFHGK)und das Kartierprojekt zur Mittelalterlichen Klimaanomalie:

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Die Schwerpunkte des IFHGK liegtim Bereich der Hydrographie, der Geoökologie und den Klimawissenschaften. Im Bereich des Klimawandels steht vor allem die Untersuchung natürlicher Klimafaktoren im Vordergrund sowie ihre Rolle im vorindustriellen und aktuellen Klimageschehen. Gründer und Leiter des Instituts ist Dr. Hans-J. Dammschneider. Die beiden vorgestellten Afrika-Publikationen bilden Teil eines Kartierprojekts zur Mittelalterlichen Klimaanomalie, das in der Anfangsphase durch Crowdfunding unterstützt wurde. Darüber hinaus erhielt das Projekt keine weiteren finanziellen Zuwendungen.

Zug, 13.12.2017

Das Institut hat mit seinem Mitglied SEBASTIAN LÜNING (und dessen Coautor FRITZ VAHRENHOLT) einen aktuellen und für die Beurteilung des Klimawandels wichtigen (peer-reviewed) Artikel im online-Magazin FRONTIERS. Lesen Sie hier den vollständigen Text "Paleoclimatological Context and Reference Level of the 2°C and 1.5°C Paris Agreement Long-Term Temperature Limits" .

With its member SEBASTIAN LÜNING (and its co-author FRITZ VAHRENHOLT) the institute has published a current and peer-reviewed article in the online magazine FRONTIERS. Read the full text here: Paleoclimatological Context and Reference Level of the 2°C and 1.5°C Paris Agreement Long-Term Temperature Limits.

Nachfolgend noch die zusammenfassende deutsche Übersetzung der Pressemitteilung des Instituts vom 13.12.2017:

Bei dem Pariser Klima-Abkommen vom Dezember 2015 wurde vereinbart, dass die Zunahme der globalen mittleren Temperatur auf deutlich unter 2°C verglichen mit dem „vorindustriellen Niveau“ begrenzt werden muss und dass man sich bemühen sollte, den Anstieg auf 1,5°C zu begrenzen. Eine genauere Betrachtung des Vertrags-Wortlautes enthüllt jedoch, dass der Terminus „vorindustrielles Niveau“ nirgendwo in diesem epochalen UN-Dokument definiert ist, welches mittlerweile von 170 teilnehmenden Parteien ratifiziert worden ist. Dies ist besonders komisch, weil die „vorindustriellen“ Temperaturen der letzten 10.000 Jahren signifikante Variationen durchlaufen haben, wie akribisch dokumentiert in hunderten paläoklimatischer Studien.

Verwirrt durch diese klaffende Lücke im Abkommen machte sich Fritz Vahrenholt daran, die Historie der Definition zum Temperaturlimit zu ergründen. Der ehemalige Manager erneuerbarer Energie und derzeit Leiter der German Wildlife Foundation fand zu seiner Überraschung heraus, dass die ursprüngliche Beschreibung dieses bedeutenden Klimaziels von Mitte der siebziger Jahre stammt und von einem Ökonom namens William Nordhaus ins Spiel gebracht worden ist. Nordhaus‘ Gedanke war ebenso einfach wie effektiv: Er betrachtete die Höchstwerte der Temperatur der letzten paar hunderttausend Jahre und warnte, dass die dabei zutage getretene natürliche Bandbreite in Zukunft nicht überschritten werden darf. Zwei Jahrzehnte danach, nämlich im Jahre 1995 überarbeitete der Wissenschaftliche Beirat Globale Umweltveränderungen WBGU dieses Konzept, behielt aber den ursprünglichen Gedanken eines tolerierbaren „Temperatur-Fensters“ von Nordhaus bei.

Vahrenholt: „Unglücklicherweise ist diese wichtige paläoklimatische Perspektive in nachfolgenden grundlegenden Studien, welche den Weg nach Paris bereitet hatten, verloren gegangen. In Berichten der Weltbank und des United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) aus den Jahren 2014 und 2015 wurde der historische Zeitraum auf die letzten 200 Jahre eingeengt, welche den enormen natürlichen Temperatur-Fluktuationen im Zeitmaßstab von Jahrtausenden nicht gerecht wird“.

Um die komplexe präindustrielle Temperatur-Historie besser zu verstehen tat er sich mit Sebastian Lüning zusammen, einem professionellen Ressourcen-Geologen, der in seiner Freizeit an paläoklimatischen Studien arbeitet am in der Schweiz ansässigen Institute for Hydrography, Geoecology and Climate Sciences. Lüning durchforstete die Literatur und integrierte die Temperaturgrenzen von 2,0°C bzw. 1,5°C in die Klimaentwicklung der letzten 2000, 10.000 und 200.000 Jahre.

Lüning: „Der Vergleich der derzeitigen Erwärmung mit dem Referenz-Niveau am Ende der Kleinen Eiszeit vor etwa 150 Jahren ist wenig sinnvoll, weil diese Zeit eine der kältesten Epochen der letzten 10.000 Jahre repräsentiert. Die Auswahl eines Parameters als Grundlinie nahe dem untersten Extrem eines variablen Parameters ist in der Wissenschaft unüblich. Das Temperaturniveau des Zeitraumes von 1940 bis 1970 wäre ein viel besser geeignetes Referenz-Niveau, weil es in etwa mit dem mittleren vorindustriellen Temperaturniveau der letzten beiden Jahrtausende korrespondiert“.

In einem sogar noch längeren Zeitmaßstab stellte sich heraus, dass die Temperatur gegenwärtig noch nicht einmal über die höchsten Temperaturen einer natürlichen Warmphase hinausgegangen sind, dem „Thermalen Maximum des Holozäns“ vor etwa 7000 Jahren. Die globalen Temperaturen können während jener Warmphase gut über das Limit von 1,5°C hinaus gegangen sein, wenn man Land- und Wassertemperatur zusammen in Betracht zieht. Die Zunahme dieses natürlichen Temperatur-Fensters und die Verschiebung der Grundlinie vergrößert die Obergrenze des 1,5°C-Limits und muss weiter untersucht werden.

Nichtsdestotrotz geben die beiden Forscher zu bedenken, dass die obere Grenze von 2°C davon nicht betroffen ist, weil dieses durch das sogar noch wärmere Klima des letzten Interglazials repräsentiert wird, also vor etwa 120.000 Jahren. Das 2°C-Limit bleibt also gültig, vor allem, weil der Meeresspiegel während jener Zeit 5 bis 7 Meter höher lag als heute. Falls es dazu heutzutage kommen würde, hätte dies ernste Konsequenzen.

Die am 12. Dezember 2017 in dem Journal Frontiers in Earth Science veröffentlichte Studie erinnert Politiker, Wissenschaftler und die Öffentlichkeit daran, dass die im Paris-Abkommen genannte „vorindustrielle“ Zeit einen dynamischen Wechsel zwischen Warm- und Kaltphasen involviert, der im Zusammenhang betrachtet werden muss. Die Kleine Eiszeit, um das Jahr 1850 zu Ende gegangen, repräsentiert kein geeignetes Referenz-Niveau für die Erwärmung im 20. und 21. Jahrhundert, weil sie grundlegende wissenschaftliche Kriterien vermissen lässt.

Studie:

Lüning, S., F. Vahrenholt (2017): Paleoclimatological context and reference level of the 2°C and 1.5°C Paris Agreement long-term temperature limits. Frontiers in Earth Science, 12 December 2017, doi: 10.3389/feart.2017.00104

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Dr. habil. Sebastian Lüning
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Studie dokumentiert für die vergangenen 500 Jahre vier Hochwasserphasen in der Schweiz: Schlimmste Flutkatastrophen-Periode ereignete sich vor 250 Jahren

Zum Beurteilung eines Klimawandels gehört zweifelsfrei nicht nur die reine Betrachtung der Temperaturentwicklung. Sehr wichtig ist, auch die damit oft verbundenen Veränderlichkeiten der Niederschläge einzubeziehen. Und gerade starke oder auch unterdurchschnittliche Abflüsse hinterlassen ihre geologisch nachweisbaren Spuren und vor allem auch datierbaren … sie sind zumal meist besser erkennbar als jene der Temperaturentwicklung selbst.

Natürlich hat es in Europa stets auch Flutkatastrophen gegeben. Das ist bekannt. Interessanter ist dabei vor allem schon die Frage, ob sich die Häufigkeit der Hochwasser-Ereignisse in den letzten Jahrzehnten und Jahrhunderten gesteigert hat. Anders gefragt, hat es möglicherweise bereits in der Vergangenheit flut-reiche Zeiten gegeben und falls ja, was waren die Gründe?

Zahlreiche Studien haben in der Vergangenheit gezeigt, dass man für eine solche Betrachtung nicht nur ein paar Jahre, sondern gleich einige Jahrhunderte zurückgehen muss. Genau dies haben Petra Schmocker-Fackel und Felix Naef von der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL bzw. der ETH Zürich getan. In einer 2010 im Fachmagazin Hydrology and Earth System Sciences erschienenen Studie untersuchten sie die Hochwasser-Entwicklung der nördlichen Schweiz für die vergangenen 500 Jahre. In der Kurzfassung des Artikels schreiben die Autoren (Fettsetzung ergänzt):

In der nördlichen Schweiz ereignete sich seit den 1970er Jahren eine Anhäufung schwerer Hochwasser-Ereignisse, der eine Phase mit geringer Flutaktvität vorausgegangen war. Wie haben sich die Hochwässer in der Schweiz während der vergangenen 500 Jahre entwickelt? Und gab es vielleicht ähnliche Hochwasser-reiche Phasen im vergangenen halben Jahrtausend? Wir haben historische Hochwasser-Daten aus 14 Fluss-Einzugsgebieten ausgewertet, die bis 1500 zurückreichen. Alle Einzugsgebiete waren durch eine starke Fluktuation in der Häufigkeit des Hochwassers geprägt. Wir fanden vier Hochwasser-reiche Perioden in der nördlichen Schweiz, die jeweils 30-100 Jahre andauerten (1560–1590, 1740–1790, 1820–1940 und seit 1970). Die aktuelle Periode mit erhöhter Hochwasser-Häufigkeit hat jene der Vergangenheit in ihrer Intensität noch nicht überschritten.

Wir überprüften weiterhin, ob die Variabilität der Flut-Häufigkeit mit allgemeinen klimatischen Faktoren wie etwa der Sonnenaktvität oder der Nordatlantischen Oszillation (NAO) erklärt werden könnte. Die ersten drei Perioden mit geringer Hochwasser-Häufigkeit fallen mit Phasen geringer Sonnenaktivität zusammen. Nach 1810 konnte hingegen kein Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität und Hochwasser-Häufigkeit mehr festgestellt werden. Außerdem konnte kein Zusammenhang zwischen der NAO und den für die Schweiz rekonstruierten Temperaturen gefunden werden. Jedoch stellten wir ein sich wiederholendes räumliches Muster in der Hochwasser-Häufigkeit auf einem europäischen Maßstab fest. Die schweizerischen Hochwasser-Phasen ereigneten sich häufig gleichzeitig zu denen in der Tschechischen Republik, Italien und Spanien, weniger häufig synchron jedoch gegenüber den Phasen in Deutschland. Die Flut-Muster in der nördlichen Schweiz und der Tschechischen Republik sehen sich sehr ähnlich, obwohl die einzelnen Flutereignisse nicht übereinstimmen. Dieser Vergleich von Flut-Mustern in verschiedenen europäischen Ländern deutet an, dass Veränderungen in der großmaßstäblichen atmosphärischen Zirkulation für die Veränderungen in der Hochwasser-Häufigkeit verantwortlich sind.

Schauen wir uns das einmal genauer in Form einer Abbildung an (Abbildung 1 unten). In der Tat, während der Kleinen Eiszeit ist eine ausgezeichnete Kopplung der Hochwässer an die Sonnenaktivität zu erkennen. Immer wenn die Sonne stark war, bekam man es in der Schweiz mit vermehrten Flutkatastrophen zu tun.

Ebenfalls gut zu erkennen ist, dass die Hochwässer des späten 18. Jahrhundert noch immer höher ausfallen als die aktuellen und sie auch die höchste Häufigkeit aufweisen.

Das aktuelle Hochwasser-Maximum fällt dagegen und im Vergleich dazu eher gering aus.

Falls jetzt wirklich die Sonnenaktvität in den kommenden zwei, drei Jahrzehnten auf ein Minimum des Dalton-Typs absinken sollte (siehe u.a. http://www.diekaltesonne.de/die-sonne-im-oktober-2017-und-das-christ-madchen-vor-der-tur), können die Bewohner der nördlichen Schweiz möglicherweise aufatmen, da aus empirischer Sicht mit weniger Flutkatastrophen zu rechnen wäre.

• Sonneneinstrahlung und Niederschlag in Europa - Angewandte Klimaforschung für den Tourismus

© Hans-Joachim Dammschneider