Kurze Anmerkung zu zwei jüngst herausgekommenen Papern zum Thema kosmische Strahlung und Klima. Bekanntlich lautet die unter anderem von Henrik Svensmark beworbene Hypothese, die allerdings deutlich älter als Svensmark ist, dass die Intensität des solaren Magnetfeldes unsere Erde mal mehr und mal weniger vor einem kosmischen Teilchengewitter schützt. Je schwächer das Feld, umso mehr hochenergetische Teilchen, die beim Eindringen in die Erdatmosphäre ein Gewitter von Sekundärpartikeln auslösen. Diese Partikel sollen nun die Atmosphäre hinreichend stark ionisieren und diese Ionisation soll bei der Bildung von Wolkenkondensationskeimen helfen. Eine intensiver strahlende Sonne, wie wir sie etwas zwischen 1900 bis 1950 z.B. über die Sonnenflecken beobachtet haben, schirmt also die Erde besser ab, lässt weniger kosmische Strahlung rein und erlaubt letztlich weniger Wolkenbildung. Na gut. Und dann, so scheint sofort klar, reflektieren weniger Wolken eben weniger Sonnenstrahlung und es wird wärmer.

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Bild 1: Tiefliegende Stratocumulus. Umso mehr, umso dunkler, umso kälter.


Ich will jetzt gar nicht auf die ellenlange Veröffentlichungsliste eingehen, die sich mit Korrelationen zwischen Sonnenparametern und Wolkenbedeckung beschäftigen, sondern nur auf zwei jüngst herausgekommene Paper hinweisen, die zu unterschiedlichen Schlüssen zu kommen scheinen und auf einen sehr ironischen Twist eines dieser beiden Paper.

Das erste ist von Calogovic et al. (Jürg Beers Gruppe) in GRL rausgekommen. Sie analysieren die 26 stärksten Forbush events ab 1989 und vergleichen sie mit ISCCP Wolken-Daten. Was ist ein Forbush event? Ein wenige Tage dauerndes Flackern des solaren Magnetfeldes, welches aber sehr stark sein kann. Ludmila hat hier darüber berichtet. Danke nochmal. Da während eines solchen Forbush events sich der Schutzschild der Sonne deutlich zurückgeht verformt (Gröszenordnung 10% der kosmischen Strahlung, so stark wie während eines 11 Jahreszyklus) müszte man doch etwas bei den Wolken sehen können. Und gemäsz der Theorie müssen es niedrig liegende Wolken sein. Warum? Weil nur die den gewünschten Strahlungseffekt zeigen. Sie reflektieren mehr Sonnenstrahlung als sie Infrarot absorbieren und wieder bei relativ warmen Temperaturen emittieren. Je mehr niedrigliegende Wolken (mal von der Antarktis abgesehen, da dort die Oberfläche noch weisser als die Wolken sind) umso kälter wird es hienieden. Calogovic schaute also nach und fand nichts. Keine systematische Änderung der niederen Wolkenbedeckung und den Forbush events.

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Bild 2: Hochliegende Cirren, lassen kurzwellige Strahlung gut durch, wirken aber wie ein Treibhausgas und absorbieren IR Strahlung. Je mehr Cirren, umso wärmer wird die Erdoberfläche.

Jüngst kam eine weitere Arbeit zu diesem Thema heraus, diesmal von der Jülicher Arbeitsgruppe, die sich mit MIPAS Daten beschäftigt. Da hier der Satellit schräg in die Atmosphäre reinschaut (limb viewing) und nicht platt nach unten (nadir viewing) haben sie eine schöne vertikale Auflösung. Und tatsächlich. Bei der Analyse von 6 Forbush Ereignissen über 1 1/2 Jahren fanden sie eine schwache aber statistisch signifikante Korrelation mit der Wolkenbedeckung.

Alles klar also? Sicher wird diese Arbeit noch fortgeführt, um Daten über längere Zeiteräume zu haben und um mehr Events abzudecken (6 Forbush events ist sicher ein bisschen knapp). Aber das war nicht mein ironischer Twist, von dem ich zu Beginn sprach. Die Korrelation fanden die Jülicher nämlich nicht bei den niedrig liegenden Wolken sondern bei den Cirren. Die besten Korrelationen gab es so bei 9 km Höhe. Wo ist das Problem, wird man sagen. Wolke ist Wolke. Nicht ganz. Denn Cirren sind diese dünnen Schleierwolken in grosser Höhe, durch die man meint, einfach hindurchgucken zu können. Sie reflektieren genau im Gegensatz zu den stratocumulus (also niedrig liegenden Wolken) schlecht das Sonnenlicht, absorbieren aber sehr gut im IR und strahlen dann bei sehr kalten Temperaturen wieder ab. Kurz, ihre Strahlungsbilanz ist genau umgekehrt. Je mehr Cirren umso wärmer die Erde!

Und die üblichen Verdächtigen (hier und hier) ? Der totale Triumph! Wenn ihnen nur mal keiner erzählt, dass sie sich im Vorzeichen getäuscht haben.

Kommentare

  1. #1 Gunnar Innerhofer
    September 14, 2010

    Georg:

    …Da während eines solchen Forbush events der Schutzschild der Sonne deutlich zurückgeht…

    Nur der 1. Quatsch im Artikel, wohl wieder ein Denk- Tipfehler, hmm?

    Zur Erleichterung: der Schutzschild der Sonne, hohoho, hahaha, lalala.

    Was für Narren dürfen heute Blogs betreiben und bezeichnen sich selbst als Wissenschaftler? Georg, geh zur Schule!

  2. #2 Georg Hoffmann
    September 14, 2010

    @Gunnar
    Man koennte fast meinen Ihnen gefaellt der Artikel nicht. Ich schreib mal “verformt” statt “zurueckgezogen”. Die Magnetfeldlinien reissen ab und “Croissants” werden ins All gefeuert. Wer mehr wissen will, den schoenen Artikel bei Ludmila lesen.
    Die kosmische Strahlung geht einige Prozentpunkte waehrend eine FD zurueck (s. Grafik 1 bei Calogoviv)

  3. #3 P Gosselin
    September 14, 2010

    In your post your write: “26 stärksten Forbush events ab 1989 und vergleichen sie mit ISCCP Wolken-Daten”.
    Sir, this is only a 20-year period that looks at weather, not climate. There are many factors that cause various weather events. You’re confusing weather and climate. A Forbush decrease lasts only some hours, and not months, or years.
    Svensmark theory looks at multidecadal timescales of solar activity and climate – not daily weather events. Again, the correlation between solar activity and climate is very strong. You have to look in terms of dacades and centuries, and not hours, or days.
    During long periods (decades+) of low solar activity, we get cold periods, e.g. Maunder Minimum and Dalton Minimum. The late 20th century has seen very strong solar activity – and it has been warm.
    Worse, if paper no. 2 was correct, then it would mean that the globe would have had to have been warm during the Maunder and Dalton Minimums, and not cold. That alone should have alerted you.
    It helps to focus on science, and not stay stuck on a certain dogma.

  4. #4 Georg Hoffmann
    September 14, 2010

    @PGosselin
    You are confused. To look at 1, 6, or 26 Forbush events is not a question of weather or climate, it is a question of mechanisms. This is the reason why there is the CLOUD experiment or why a greenhouse gas molecule allways has to absorb in a lab.
    The proposed mechanism of cosmic rays, secondary particles, ionization, cloud nuclei and finally cloud MUST work at any instant if correct. Now, there might be problems of detection/data quality/meteorological circumstance that makes the observation of the suggested relation difficult, but 20 years and a couple of dozend FD is more than a eneough to find something.
    Calagovic found nothing, Rohs found something in the wrong altitude and with the wrong clouds. Svensmark himself is also not your opinion (since he checked exactly on the same short time scales as the two studies here) and had a paper in 2009 on the same issue. He claimed a sort of a signal which is discussed in the Calogovic paper. You might have a look.
    Concerning the Maunder Minimum. So IF the Rohs relationship turns out to be robust, it is in fact the wrong sign fo the suggested sun/climate relation. Then you have a couple of other possibilities: 1) Direct forcing (TSI) is sufficient to compensate the Cirrus effect. That means a comparably high climate sensitivity. 2) Volcanoes were mainly responsible for the Maunder Minimum and compensated the Cirrus effect 3) The target is not clear meaning there is no clear relationship between the sun and climate.
    For the moment I tkink one has to wait for more MIPAS data. Svensmark idea is by any means not even close to something verfied.

  5. #5 Gunnar Innerhofer
    September 14, 2010

    mehr Cirren = wärmere Erde???

    Hmmm, muss mich mal wieder “rein wülen”, aber so pauschal kann man das sicher nicht sagen.
    1. gilt das, so weit ich mich erinnere, für dünne Cirren und natürlich über die Nacht. Tagsüber hängt der netto Strahlungsgewinn an der Oberfläche auch vom Einfallswinkel der solaren Strahlung ab. Flache Einstrahlung bedeutet netto über Tag und Nacht gerechnet kühlende Wirkung vice versa.
    Liegt das Tagesmittel der T in Mitteleuropa bei dünner Cirrus Bewölkung höher als bei wolkenlosem Wetter? Problem der Mittelung? Min Max/2?
    Im Sommer zB. geringere T tagsüber durch Cirren (wenig aber doch) über 15h und 9h etwas milder?
    2. es gibt ja verdammt viele Wolkentypen. Was heisst schon “niedrige” Wolken. Unter die tiefen Wolken fallen auch die verdammt hochreichenden Cumulus Typen, Stratus Wolken aller Arten etc.

    Also, gibt es eigentlich einen tauglichen Beleg dafür, dass eine mehr od. weniger dünne Cirrus Bewölkung global im Mittel zu einer höheren bodennahen Temperatur führt im Vergleich zu wolkenlosen Zuständen od. ist das nur wieder so eine AGW freundliche schwammige Hyphothese wie der ganze Sensitivitäts Murx?

  6. #6 Gunnar Innerhofer
    September 14, 2010

    and the overall effect of cumulonimbus clouds is neutral-neither warming nor cooling.
    http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Clouds/clouds5.php

    wirklich?

    Also die ganze Erde mal schön mit Cb zugedeckt und es verändert sich nichts an der Mitteltemperatur (ohne Niederschlag freilich)?
    Wie genau kann man so etwas überhaupt abschätzen? +/-2°C?…?

  7. #7 Georg Hoffmann
    September 14, 2010

    @Gunnar
    Einfach mal ein bisschen googlen. “ERBS Cirrus Radiative Budget”. Da wird sich schon was finden. Und es ist mit Sicherheit gemessen.

    EIn bisschen ist es bei den cosmic ray wie bei der Parapsychologie. Irgendwie ist der EFfekt grade wieder nicht da oder nicht so da wie vorgesehen. Das ist bedauerlich. Dann hat man zwei Moeglichkeiten: Immer neue Ausnahmen und Modifikationen der Theorie zu erlauben, so dass sie dann doch wieder geht. Oder vielleicht doch mal ins Auge fassen, dass es nicht funktioniert.

    Das mit den cosmic rays ist ein Musterbeispiel dessen.
    Step 1) Zuerst (noch vor Svensmark) Cosmic Rays machen Wolken
    Step 2) Dann: Cosmic Rays machen tiefe Wolken (da man das mit den unterschiedlichen Strahlungsbudget gemerkt hatte)
    Step 3) Dann: nur der hoch-energetische Anteil (muonen) der cosmic rays machen Wolken
    (da man gemerkt hatte, dass bei starken Schwankungen des Erdmagnetfeldes – insbsondere einem fast Zusammenbruch, dem sog Lachamps Event – absolut nichts klimatisch passierte. Ohne Geomagnet Feld ist die Erde ungeschuetzt den Cosmic Rays ausgeliefert, aber nur fuer die hochenergetischen Teilchen Macht das keinen Unterschied aus. Wir reden also nicht von einer cosmic ray Hypothese sondern im weiteren Sinne von einer Muonen Hypothese.

    usw usw Sie scheinen gerade an der naechsten Ausrede basteln zu wollen, naemlich dass irgendwie in den Unsicherheiten der Wolkenphysik man mit den Muonen nur den richtigen, bislang mal wieder noch ncht ausreichend beobachteten Wolkentyp finden muss. Und so wird es ewig weitergehen.

    Wie sagte doch John Cook angesichts der voelligen Inkonsistenz und letztlich Unueberpruefbarkeit der Skeptikerargumente: Sie schmeissen alles, was sie finden, an die Wand und schaun mal nach was kleben bleibt.

  8. #8 Gunnar Innerhofer
    September 14, 2010

    Georg,
    ich habe nie gesagt, ich würde mit Svensmarks Theorie Klimavariationen erklären wollen.
    Mir ist allerdings klar, dass es ebefalls fürchterlich naiv sein dürfte, das Klima wie Milchbubis über eine bisschen Sonne und Aerosole (deren Stellschraube man fast beleibig verstellen darf!) CO2 und Clausius/Clapeyron zu definieren. Aja, noch ein bisschen Albedo und thermische Trägheit und dann sind die Rechner mal ausreichend beschäftigt.
    Ich schätze mal, dass der limes ihres Wolkenwissens nach Null strebt, aber gscheit machen müssen sie sich wohl zu jedem Thema, zzz.

  9. #9 Georg Hoffmann
    September 14, 2010

    @Gunnar

    Ich schätze mal, dass der limes ihres Wolkenwissens nach Null strebt, aber gscheit machen müssen sie sich wohl zu jedem Thema, zzz.

    Man weiss so wenig. Wohl wahr.

    Schmidt G, Hoffmann G, Shindell DT, Huang S (2005) Modelling atmospheric stable water isotopes and the potential for constraining cloud processes and stratosphere-troposphere water exchange. J. Geophys. Res. 110: doi:10.1029/2005JD005790

    Hoffmann G. (2003), Taking the Pulse of the tropical water cycle, Science, 301, 776-777.

  10. #10 Gunnar Innerhofer
    September 14, 2010

    ach so,

    A:
    ich dachte wir reden über Wolken und deren Einfluss auf die bodennahe Mitteltemperatur durch netto Strahlungsflüsse.

    Hier:
    http://www.ipsl.jussieu.fr/GLACIO/hoffmann/Texts/hoffmannScience2003.pdf
    gehts um Regen, Isotope, ENSO…aja, aus Wolken kann es regnen, richtig.

    und hier steht was über Wolken:
    3.1. Cloud processes
    Cloud processes in models are generally separated into
    two distinct categories, moist convective processes and stratiform
    clouds [Del Genio et al., 2004; Del Genio et al., 1996;
    Yao and Del Genio, 1989, and references therein]. While
    much of the underlying physics is well understood, the parameterisation
    of crucial aspects of these schemes at the
    resolution appropriate for a GCM grid box remains problematic.
    Factors such as the entrainment into convective
    plumes, the triggering of moist convection, the detrainment
    of condensate in anvils, the eects sub-grid scale turbulence
    on cloud formation etc. are uncertain to a signi cant degree.

    http://www.ipsl.jussieu.fr/GLACIO/hoffmann/Texts/SchmidtHofman.pdf

    Mit Pkt. A hat das aber noch immer nichts zu tun.
    Egal, limes gegen Null, da habe ich mich dann doch etwas verschätzt…

    http://www.ipsl.jussieu.fr/GLACIO/hoffmann/hoffmannengl.html

    (kommt mal wieder was nach, od. ist mit 2005 Schluss?)

  11. #11 Karl Mistelberger
    September 14, 2010

    Wie sagte doch John Cook angesichts der voelligen Inkonsistenz und letztlich Unueberpruefbarkeit der Skeptikerargumente: Sie schmeissen alles, was sie finden, an die Wand und schaun mal nach was kleben bleibt.

    Diese Methode erinnert mich an was: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f1/Monkey-typing.jpg

    Wo hat John Cook das gesagt?

  12. #12 Georg Hoffmann
    September 14, 2010

    Was ist los Karl. Vertraust du deinem persoenlichen Klimaberater nicht mehr?

    It’s a testament to the robustness of the AGW theory that skeptics can’t seem to decide what their objection to it is. If there were a flaw in the theory, then every skeptic would pounce on it and make a consistent argument, rather than the current philosophy which seems to be “throw everything at the wall and see what sticks.”

    http://www.skepticalscience.com/skeptic-contradictions.html

  13. #13 Krishna Gans
    September 14, 2010

    @Karl Mistelberger
    Das Bild ist gefaked, Sie haben Ihre Flasche Bier weg retuschiert !!

  14. #14 Georg Hoffmann
    September 14, 2010

    @Gans
    Kannst du bitte noch meine letzte Frage beantworten.

  15. #15 Wolfgang Flamme
    September 15, 2010

    Georg,

    kurze Rückfrage zum jülicher Abstract, weil mich das etwas verwirrt hat:

    The zonally averaged data [vermutl. 'cloud'] with 3 km vertical resolution are averaged over six major Forbush decrease (FD) events and subsequently correlated with the Climax neutron monitor data (CNM).

    Mit welchen meßtechnischen Größen wurden denn diese FD-Ereignisse quantifiziert?

  16. #16 Redfox
    September 16, 2010

    Magnetfeld?!? Da ist der übliche Verdächtige natürlich HAARP! Wenn das mal nicht die Frau von Werlhof hört!

    @Krishna Gans:
    Die retuschier ich locker wieder rein.

  17. #17 Georg Hoffmann
    September 16, 2010

    @Wolfgang
    Die FDs sind ueber die Neutronen Counts definiert. Hier aus dem Paper

    [30] The neutron monitor data (CNM) were taken from the
    Climax station (Climax, Colorado, 39.4°N, 253.8°E). Additionally,
    the neutron monitor data from the HALEAKALA
    station (HNM, Haleakala, Hawaii, 20.7°N, 203.7°E) were
    used. The results showed no significant difference and are not
    presented in detail.
    [31] A Forbush decrease event was defined as a >5%
    suppression of the hourly count rate of the Climax neutron
    monitor with respect to the 100‐day running mean. During
    the analyzed time period 6 FD events occurred (Table 1 and
    vertical blue lines in Figures 2 and 3). In addition, after the
    solar flare on 2003‐10‐28 (Halloween‐Flare) an extreme
    energetic solar particle (SP) event passed the earth after less
    than one day followed by a depletion of GCRs of more than
    20% [Flückiger and Bütikofer, 2004]. Due to a possible
    superposition from the SP event which should effect mainly the
    polar stratosphere [Bazilevskaya et al., 2008], the Halloween‐
    Flare is omitted from the analysis.

  18. #18 Wolfgang Flamme
    September 20, 2010

    Ok, danke Georg, jetzt habe ich das mit den Climax-Daten auch nachvollziehen können. Allerdings finde ich den FD-Selektionsmechanismus ziemlich brutal und unsensibel; da erscheint mir die Arbeit von Calogovic et al. doch solider, wo ‘stabile’ Verhältnisse vor einem FD-Ereignis verlangt werden.

  19. #19 tomtom
    September 21, 2010

    @GH:
    In welcher Höhe spielt sich der Treibhauseffekt eigentlich ab? Nur in der Homosphäre (ca. 90km) oder auch in der Ionosphäre? Wie kann ich mir die CO2 Verteilung vorstellen? Gibts da Papers oder Schaubilder?

    Tomtom

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