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Lehren aus der Klimageschichte: Kälte und schwache Sonne befeuern Sturmtätigkeit in Europa

In unserer kleinen Sturmartikelserie schauen wir heute nach Europa. Wie haben sich die Stürme auf unserem Kontinent entwickelt, welche Trends sind erkennbar bzw. nicht erkennbar? Wir beginnen in Großbritannien. Das britische Metoffice erklärte 2014, dass es derzeit keine Hinweise auf eine Steigerung der Sturmtätigkeit in Großbritannien gebe:

Climate models provide a broad range of projections about changes in storm track and frequency of storms. While there’s currently no evidence to suggest that the UK is increasing in storminess, this is an active area of research under the national climate capability.

The Telegraph brachte im selben Jahr dazu einen treffenden Artikel:

The storms are no different – but we are
It’s not the weather that has got worse, it’s our ability to cope without the creature comforts

[...] This is the worst set of storms for two decades. But two decades is not long. How far back does your memory go? In January 1993 a deep storm (the most intense system of low pressure outside the tropics ever recorded over the north Atlantic) miraculously broke up the oil spilt from the tanker Braer. The Burns Day storm of January 1990 cut off power for half a million. The storm of 1987 blew down 15 million trees. Since history is anything before your own time, history for me includes the storm of 1953 that killed more than 300 in Britain. Who remembers 1928, when 14 drowned in London and piles of Turners wallowed in the Tate?If the effects of the winter storms today seem worse (although they are not), it is partly because power cuts now instantly deprive a generation that has grown dependent on them of technologies that didn’t exist three decades ago: chiefly mobiles and the internet. Their sudden loss brings isolation, alienation, and a desire to blame someone.

Ganzen Artikel in The Telegraph lesen.

Hochinteressant auch die Rekonstruktion der Sturmgeschichte in Wales für die vergangenen 4500 Jahre durch Orme et al . 2015 anhand eines Sedimentkerns. Die Autorne fanden zwölf Phasen erhöhter Sturmtätigkeit, die interessanterweise meist mit dem Beginn und Ende von nordatlantischen Kältephasen zusammenfallen. Die Kältephasen wiederum korrelieren mit solaren Schwächeperioden, wie Bond et al. 2001 zeigen konnten. Hier der Abstract von Orme et al. 2015:

Reconstructed centennial variability of Late Holocene storminess from Cors Fochno, Wales, UK
Future anthropogenic climate forcing is forecast to increase storm intensity and frequency over Northern Europe, due to a northward shift of the storm tracks, and a positive North Atlantic Oscillation. However understanding the significance of such a change is difficult because the natural variability of storminess beyond the range of instrumental data is poorly known. Here we present a decadal-resolution record of storminess covering the Late Holocene, based on a 4-m-long core taken from the peat bog of Cors Fochno in mid-Wales, UK. Storminess is indicated by variations in the minerogenic content as well as bromine deposited from sea spray. Twelve episodes of enhanced storm activity are identified during the last 4.5 cal ka BP. Although the age model gives some uncertainty in the timings, it appears that storminess increased at the onset and close of North Atlantic cold events associated with oceanic changes, with reduced storm activity at their peak. Cors Fochno is strongly influenced by westerly moving storms, so it is suggested that the patterns were due to variations in the intensity of westerly airflow and atmospheric circulation during times when the latitudinal temperature gradient was steepened.

Ein Jahr später legten Orme et al. 2016 nach, diesmal mit einer Sturmstudie zu den Äußeren Hebriden. Die Autoren bestätigten die Hypothese, dass eine positive NAO (Nordatlantische Oszillation) zu erhöhter Sturmtätigkeit in Nordeuropa führt. Insbesondere scheint es während der Mittelalterlichen Wärmeperiode auf den Äußeren Hebriden stürmischer gewesen zu sein als während der nachfolgenden Kleinen Eiszeit. Abstract:

Aeolian sediment reconstructions from the Scottish Outer Hebrides: Late Holocene storminess and the role of the North Atlantic Oscillation
Northern Europe can be strongly influenced by winter storms driven by the North Atlantic Oscillation (NAO), with a positive NAO index associated with greater storminess in northern Europe. However, palaeoclimate reconstructions have suggested that the NAO-storminess relationship observed during the instrumental period is not consistent with the relationship over the last millennium, especially during the Little Ice Age (LIA), when it has been suggested that enhanced storminess occurred during a phase of persistent negative NAO. To assess this relationship over a longer time period, a storminess reconstruction from an NAO-sensitive area (the Outer Hebrides) is compared with Late Holocene NAO reconstructions. The patterns of storminess are inferred from aeolian sand deposits within two ombrotrophic peat bogs, with multiple cores and two locations used to distinguish the storminess signal from intra-site variability and local factors. The results suggest storminess increased after 1000 cal yrs BP, with higher storminess during the Medieval Climate Anomaly (MCA) than the LIA, supporting the hypothesis that the NAO-storminess relationship was consistent with the instrumental period. However the shift from a predominantly negative to positive NAO at c.2000 cal yrs BP preceded the increased storminess by 1000 years. We suggest that the long-term trends in storminess were caused by insolation changes, while oceanic forcing may have influenced millennial variability.

Das Gegenteil scheint in Island der Fall gewesen zu sein. Dort stürmte es während der Kleinen Eiszeit heftiger als während der Mittelalterlichen Wärmeperiode, wie Streeter & Dugmore 2014 dokumentierten. Siehe Abbildung 8 aus dem Paper (via The Hockeyschtick).

Weiter in der Bretagne, Frankreich mit einer Sturmrekonstruktion von Brigitte Van Vliet-Lanoë und Kollegen 2014. Wieder fallen die sturmreichen Phasen mit den kalten (solar-schwachen) nordatlantischen Phasen zusammen. Die Kleine Eiszeit scheint am stürmischten gewesen zu sein. Abstract:

Middle- to late-Holocene storminess in Brittany (NW France): Part I – morphological impact and stratigraphical record
Our study aims to understand the recurring climatic conditions prevailing during the largest storms reaching NW France (Brittany). These storms are responsible for the breaching of coastal barriers and major flooding of lowlands. In a first part of our work, we examine the morphological impact and stratigraphic record of storm events along Western Brittany rocky coasts, with a special focus on the southern coast of the Bay of Audierne, the most exposed coast of the region. In a second paper (‘Middle- to Late-Holocene Storminess in Brittany (NW France): Part II’), we shall focus on the chronology of storm events and their climate forcing conditions. Drilling transects and stratigraphic analyses were first undertaken to constrain chronology, strength and wind direction during the main Holocene storm events. New dates, observations and a relative sea-level (RSL) curve were then used to inform discussion of the necessary climatic and morphologic conditions leading to destructive storm events. Most recorded events appear to be linked with cooling episodes of the Holocene and a RSL close to present. Some storms are clearly responsible for breaching and dune building or remobilisation. We demonstrate that storm frequency and intensity appear to rise in a stepwise manner during the late Holocene. Maximum efficiency is reached during the ‘Little Ice Age’ with clustered events probably lasting several days, but major storms also occurred immediately prior to the ‘Medieval Warm Period’. We suggest that recent coastal dune building from c.ad 1100 until now, despite a sea level close to present and continuously rising, may be a direct consequence of the restoration of beaches after periods of recurrent storminess. This building activity often occurred during dry negative North Atlantic Oscillation (NAO) events, in connection with the available sedimentary supply.

In Teil zwei der Artikelserie gehen Van Vliet-Lanoë und Kollegen auf den Einfluss der Ozeanzyklen ein. Sie identifizieren tyische Konstellationen aus AMO, NAO und solarer Aktivität, die im Zusammenspiel das Sturmgeschehen steuern. Abstract:

Middle- to late-Holocene storminess in Brittany (NW France): Part II – The chronology of events and climate forcing
This study focuses on the recurring climate conditions required for the largest storms occurring in NW France (Brittany). It is based on the analysed records of storm events along Western Brittany coast (see Part I). In this manuscript (Part II), storm recurrence is explored along with forcing mechanisms. Periods of more frequent storm events over the two last centuries are analysed first in order to link these events with possible forcing mechanisms (North Atlantic Oscillation (NAO) and Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) modes) triggering the most destructive storms. Then, palaeostorm events are discussed at the Holocene scale, from 6000 yr BP to present, to verify the forcing mechanisms. Most recorded events appear to be linked with cooling episodes, mostly in winter, a transition to or from a negative winter NAO mode, a positive AMO mode. Extreme storms occur immediately prior to the ‘Medieval Warm Period’ (MWP). Maximum effects are reached prior to the onset of the MWP and during the Maunder and Dalton solar minima. Low storm activity occurred during the Spörer Minimum linked to an acceleration of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). Main storm triggers seem to correspond to a positive AMO mode with an unstable jetstream configuration driving a negative NAO. In this study, four specific weather configurations were defined to explain each type of recorded storminess. The strongest storms correspond to low AMO and decennial-negative NAO modes (e.g. ‘Little Ice Age’), or high AMO in association with dominant low NAO modes, as during the early Middle Age and present-day period. Fresh or warm oceans in association with a positive NAO mode are stormy but with very low sting storms frequency. Although in agreement with the orbital forcing and the Holocene glacial history, increasing storm frequency and intensity is most probably partly biased by continuous sea-level rise and resulting erosion.

Degeai et al. 2015 präsentierten eine Sturmrekonstruktion aus Südost-Frankreich. Auch hier wieder das gleiche Bild: Die sturmreichen Phasen ereigneten sich während der Kältephasen im Zusammenhang mit solar-schwachen Perioden. Die Autoren fanden eine deutlichen solar-angetriebenen 270-Jahreszyklus im Sturmgeschehen. Abstract:

Major storm periods and climate forcing in the Western Mediterranean during the Late Holocene
Big storm events represent a major risk for populations and infrastructures settled on coastal lowlands. In the Western Mediterranean, where human societies colonized and occupied the coastal areas since the Ancient times, the variability of storm activity for the past three millennia was investigated with a multi-proxy sedimentological and geochemical study from a lagoonal sequence. Mappings of the geochemistry and magnetic susceptibility of detrital sources in the watershed of the lagoon and from the coastal barriers were undertaken in order to track the terrestrial or coastal/marine origin of sediments deposited into the lagoon. The multi-proxy analysis shows that coarser material, low magnetic susceptibility, and high strontium content characterize the sedimentological signature of the paleostorm levels identified in the lagoonal sequence. A comparison with North Atlantic and Western Mediterranean paleoclimate proxies shows that the phases of high storm activity occurred during cold periods, suggesting a climatically-controlled mechanism for the occurrence of these storm periods. Besides, an in-phase storm activity pattern is found between the Western Mediterranean and Northern Europe. Spectral analyses performed on the Sr content revealed a new 270-year solar-driven pattern of storm cyclicity. For the last 3000 years, this 270-year cycle defines a succession of ten major storm periods (SP) with a mean duration of 96 ± 54 yr. Periods of higher storm activity are recorded from >680 to 560 cal yr BC (SP10, end of the Iron Age Cold Period), from 140 to 820 cal yr AD (SP7 to SP5) with a climax of storminess between 400 and 800 cal yr AD (Dark Ages Cold Period), and from 1230 to >1800 cal yr AD (SP3 to SP1, Little Ice Age). Periods of low storm activity occurred from 560 cal yr BC to 140 cal yr AD (SP9 and SP8, Roman Warm Period) and from 820 to 1230 cal yr AD (SP4, Medieval Warm Period).

Nun zu den Stürmen in Spanien. Alejandra Feal-Pérez und Kollegen 2014 analysierten die Sturmgeschichte der letzten 2000 Jahre an der iberischen Nordwestküste. Erneut werden Zusammenhänge mit der NAO beschrieben:

Late-Holocene storm imprint in a coastal sedimentary sequence (Northwest Iberian coast)
A combination of sedimentological, geomorphological, and pedological methods has been used to study a late-Holocene sedimentary sequence in a rock coast sector from NW Spain, with the aim of relating it to storm events and their morphodynamic effects. The sequence contains two coarse beach layers at an elevation of 2.8–3.5 m above the present highest astronomical tide (HAT). Radiocarbon dating revealed that their deposition had begun during 1735–1590 cal. yr BP and has continued until the present. The entire beach system experienced considerable morphological change after 1320–1230 cal. yr BP, with a westward displacement of the beach and a retreat of the sedimentary cliff in the eastern section. The two beach layers seem to have been formed by vertical aggradation of clasts and sand during high-energy storm events, highlighting the role of these events in the formation of sedimentary sequences on the rocky coasts of mid-Atlantic Europe. The effects of a recent storm event, recorded in March 2008, and the results of wave calculations suggest that long swell waves were needed for the accretion of the clasts. Using a hindcast model of wave data, we found a positive correlation between the winter North Atlantic Oscillation (WNAO) index and the winter monthly mean wave height and peak period. While the 14C chronology of beach sedimentation coincides with known climatic periods dominated by a positive NAO index, these results point to the importance of high-energy events and the synergies between past and present processes in the recent evolution and the morphodynamics of rock coast environments.

Springen wir nun in den Südosten Spaniens. Dezileau et al. 2016 haben hier die Sturmgeschichte der letzten 6500 Jahre rekonstruiert. Wieder fallen die sturmreichen Phasen in die solar-schwachen nordatlantischen Kälteperioden. Die Autoren stellen explizit einen Zusammenhang mit den Bond-Zyklen her. Abstract:

Extreme storms during the last 6500 years from lagoonal sedimentary archives in the Mar Menor (SE Spain)
Storms and tsunamis, which may seriously endanger human society, are amongst the most devastating marine catastrophes that can occur in coastal areas. Many such events are known and have been reported for the Mediterranean, a region where high-frequency occurrences of these extreme events coincides with some of the most densely populated coastal areas in the world. In a sediment core from the Mar Menor (SE Spain), we discovered eight coarse-grained layers which document marine incursions during periods of intense storm activity or tsunami events. Based on radiocarbon dating, these extreme events occurred around 5250, 4000, 3600, 3010, 2300, 1350, 650, and 80 years cal BP. No comparable events have been observed during the 20th and 21st centuries. The results indicate little likelihood of a tsunami origin for these coarse-grained layers, although historical tsunami events are recorded in this region. These periods of surge events seem to coincide with the coldest periods in Europe during the late Holocene, suggesting a control by a climatic mechanism for periods of increased storm activity. Spectral analyses performed on the sand percentage revealed four major periodicities of 1228 ± 327, 732 ± 80, 562 ± 58, and 319 ± 16 years. Amongst the well-known proxies that have revealed a millennial-scale climate variability during the Holocene, the ice-rafted debris (IRD) indices in the North Atlantic developed by Bond et al. (1997, 2001) present a cyclicity of 1470 ± 500 years, which matches the 1228 ± 327-year periodicity evidenced in the Mar Menor, considering the respective uncertainties in the periodicities. Thus, an in-phase storm activity in the western Mediterranean is found with the coldest periods in Europe and with the North Atlantic thermohaline circulation. However, further investigations, such as additional coring and high-resolution coastal imagery, are needed to better constrain the main cause of these multiple events.

Fazit: Die Sturmtätigkeit in Europa hat sich stets während Kältephasen verstärkt. Kälte und Stürme ereigneten sich im Zuge von solaren Schwächeperioden, die sich als Auslöser der Variabilität anbieten. Der übegeordnete Zyklus beträgt hier 1000 Jahre (Eddy-Zyklus), der wohl den Wechsel zwischen Römischer, Mittelalterlicher und Moderner Wärmeperiode und den dazwischengeschalteten Kältephasen gebracht hat. Ozeanzyklen modulieren das Geschehen im Jahrzehntmaßstab, mit einer Zyklendauer von 60 Jahren. Die Sturmrekonstruktionen aus Europe zeigen ein einheitliches Bild, das die Klimamodellierer und Attributions-Forscher nun aufgreifen, erklären und in ihre Simulationen aufnehmen müssen. Angesichts der starken und systematischen solaren Signatur wird es schwer werden, den verschwindend gering angenommenen Strahlungsantrieb für solare Schwankungen in der Klimagleichung aufrechtzuerhalten.

 

DWD: Für die Vergangenheit gibt es keine belastbaren Auswertungen zur Veränderung von Stärke oder Häufigkeit von Stürmen über Deutschland

Immer wieder wüten Stürme in Deutschland und Nachbarländern, zuletzt Xavier Anfang Oktober 2017. Die Versuchung ist groß, die jeweiligen Ereignisse im Zuge eines Automatismus dem Klimawandel anzulasten. Dabei wird jedoch meist der klimahistorische Kontext ausgeblendet, der wichtige Trend liefert, in deren Lichte das Geschehen zu deuten ist. Wir begeben uns auf Spurensuche.

Vor zwei Jahren (2015) warnte Uwe Kirsche vom Deutschen Wetterdienst auf RP-Online vor vorschnellen Schlüssen:

Deutschland scheint sturmgeplagt. In den vergangenen zehn Jahren gab es im Durchschnitt jedes Jahr einen Orkan. Tritt dieses Naturereignis mittlerweile häufiger auf, als es in der Vergangenheit der Fall war? Werden Stürme in bestimmten Monaten zum alltäglichen Begleiter?

“Das ist ein schwieriges Thema”, antwortet Uwe Kirsche vom Deutschen Wetterdienst (DWD). “Für die Vergangenheit gibt es keine belastbaren Auswertungen zur Veränderung von Stärke oder Häufigkeit von Stürmen über Deutschland”, erklärt er die Situation. Während Temperaturverläufe und Regenmengen über viele Jahrzehnte sehr gut dokumentiert sind, hält sich der DWD bei Stürmen zurück.

Michael Krüger berichtete 2014 im ScienceSkepticalBlog:

Die Sturmaktivität an der Deutschen Nordsee- und Ostseeküste (Sturmindex an der Nordsee- und Ostseeküste/ geostrophische Windgeschwindigkeiten seit 1880) nimmt nicht zu, sondern fällt seit dem Messbeginn im Jahre 1880. Um 1990 wurde ein Zwischenhoch erreicht, seitdem fällt die Aktivität weiter.

Dazu zeigt er zwei Sturmindex-Kurven, allerdings leider ohne Quellenangabe. Forscher des Instituts für Küstenforschung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht haben die Sturmentwicklung in Deutschland und Nachbargebieten seit längerem verfolgt und können ebenfalls keinen beunruhigenden Trend erkennen. Auf shz.de war 2014 zu lesen:

Orkan „Christian“ war kein Kind des Klimawandels
[...] Gemeinsam mit Kollegen des Deutschen Wetterdienstes und des dänischen Meteorologischen Instituts haben die Geesthachter Küstenforscher die Daten von „Christian“ und anderer Orkane ausgewertet. Von Storch erlebte den Ausnahme-Sturm am 28. Oktober 2013 hautnah: Beim Versuch, seine Heimatinsel Föhr zu besuchen, strandete er in Dagebüll. Er und seine Kollegen stießen bei ihrer Untersuchung auf  Schwankungen der Sturmintensität über viele Jahrzehnte. „Erkennbar ist eine Verringerung der Sturmaktivität seit den 1880ern bis Mitte der 1960er Jahre und ein darauf folgender Anstieg bis Mitte der 1990er Jahre“, sagt von Storch. Seit Mitte der 1990er Jahre verringere sich die Aktivität wiederum. „Anders als bei Hitzewellen können diese Schwankungen allein auf natürliche Variabilität zurückgeführt werden“, erklärt der Wissenschaftler. [...]

Passend dazu ein Interview mit Hans von Storch in der Zeit 2015 (nur für Abonnenten):

“Mal rumst es mehr …”
Warten auf den Orkan: Was extreme Wetterereignisse mit unserem Klimaalltag zu tun haben, weiß der Meteorologe Hans von Storch

Bemerkenswert auch dieser Artikel aus dem Januar 2015 auf proplanta:

Klimaexperten warnen davor, für Stürme und Überschwemmungen vorschnell den Klimawandel verantwortlich zu machen
«Einzelereignisse kann man nicht mit dem Klimawandel in Verbindung bringen», sagte Florian Imbery, Klimaexperte beim Deutschen Wetterdienst in Offenbach, der Deutschen Presse-Agentur am Montag. Verlässliche Aussagen könne man nur machen, wenn man Intervalle von 30 Jahren miteinander vergleiche. Relativ gut feststellen könne man Änderungen bei der Temperatur. Bei Niederschlägen sei das schon schwieriger, nahezu unmöglich sei es bei Stürmen. Der Unterschied: «Temperatur ist eine stabilere Größe, Niederschlag und Wind sind hoch variabel in Raum und Zeit.» Relativ klar ist für Imbery, dass es wärmer wird: «Wir haben öfter Hitzeperioden.» Das sei aber auch die einzige signifikante Veränderung im Klima – bei Regen und Wind gebe es nur «Indizien».

Weiterlesen auf proplanta

Übrigens: Wussten Sie, dass die ausgestoßene Luft beim Husten bis zu 480 km/h schnell ist? Das entspricht etwa der vierfachen Windgeschwindigkeit in einem Orkan (aus: Focus, Januar 2013).

Kommen wir nun zu den Langzeitbetrachtungen. Bierstedt et al. (2016) untersuchten die Veränderlichkeit der täglichen Windgeschwindigkeiten über Nordeuropa für die vergangenen 1000 Jahre in Computersimulationen. Das Ergebnis lässt sich leicht zusammenfassen: Jedes Modell zeigt etwas anderes. So endete die Untersuchung in einem großen Widerspruch und der Erkenntnis, dass die Modelle noch nicht in der Lage sind, Wind und Stürme zu modellieren. Schade. Abstract:

Variability of daily winter wind speed distribution over Northern Europe during the past millennium in regional and global climate simulations
We analyse the variability of the probability distribution of daily wind speed in wintertime over Northern and Central Europe in a series of global and regional climate simulations covering the last centuries, and in reanalysis products covering approximately the last 60 years. The focus of the study lies on identifying the link of the variations in the wind speed distribution to the regional near-surface temperature, to the meridional temperature gradient and to the North Atlantic Oscillation. Our main result is that the link between the daily wind distribution and the regional climate drivers is strongly model dependent. The global models tend to behave similarly, although they show some discrepancies. The two regional models also tend to behave similarly to each other, but surprisingly the results derived from each regional model strongly deviates from the results derived from its driving global model. In addition, considering multi-centennial timescales, we find in two global simulations a long-term tendency for the probability distribution of daily wind speed to widen through the last centuries. The cause for this widening is likely the effect of the deforestation prescribed in these simulations. We conclude that no clear systematic relationship between the mean temperature, the temperature gradient and/or the North Atlantic Oscillation, with the daily wind speed statistics can be inferred from these simulations. The understanding of past and future changes in the distribution of wind speeds, and thus of wind speed extremes, will require a detailed analysis of the representation of the interaction between large-scale and small-scale dynamics.

Eine andere Studie von Bett et al. 2017 untersucht den Wind in Europa während der letzten 142 Jahre, offenbar auf Basis von homogenisierten Messdaten. Einen richtig signifikanten Langzeittrend konnten die Forscher nicht finden, dafür aber bedeutende systematische Schwankungen in Jahrzehntbereich, vermutlich im Zusammenhang mit den Ozeanzyklen. Abstract:

Using the Twentieth Century Reanalysis to assess climate variability for the European wind industry
We characterise the long-term variability of European near-surface wind speeds using 142 years of data from the Twentieth Century Reanalysis (20CR), and consider the potential of such long-baseline climate data sets for wind energy applications. The low resolution of the 20CR would severely restrict its use on its own for wind farm site-screening. We therefore perform a simple statistical calibration to link it to the higher-resolution ERA-Interim data set (ERAI), such that the adjusted 20CR data has the same wind speed distribution at each location as ERAI during their common period. Using this corrected 20CR data set, wind speeds and variability are characterised in terms of the long-term mean, standard deviation and corresponding trends. Many regions of interest show extremely weak trends on century timescales, but contain large multidecadal variability. Since reanalyses such as ERAI are often used to provide the background climatology for wind farm site assessments, but contain only a few decades of data, our results can be used as a way of incorporating decadal-scale wind climate variability into such studies, allowing investment risks for wind farms to be reduced.

Weiter mit einer Studie von Rangel-Buitrago et al. 2016 aus dem Journal of Coastal Research. Die Autoren untersuchten die Wellen- und Sturm-Daten einer Boje vor der Küste von Süd-Wales. Gegen Ende des 20. Jahrhunderts verzeichneten sie noch eine hohe Sturmaktvität, die dann jedoch Anfang des 21. Jahrhunderts abnahm. Die Forscher konnten deutliche Zusammenhänge mit den Ozeanzyklen ausmachen, insbesondere der Arktischen Oszillation und der Nordatlantischen Oszillation. Abstract:

Wave Climate, Storminess, and Northern Hemisphere Teleconnection Patterns Influences: The Outer Bristol Channel, South Wales, U.K.
This paper investigates potential climate-change impacts on the Outer Bristol Channel (Wales, U.K.) by analysing a 15-year wave-buoy dataset (1998–2013) to characterise wave climate and storms. The research showed that the increasing storminess experienced during the latter half of the 20th century did not, as expected, continue into the first decades of the 21st century; however, the wave climate showed clear cyclic variation in average monthly significant wave height (Hs), with low values occurring between May and August (Hs < 1.4 m, Hsmax < 6 m) and a minimum in August (Hs = 1.3 m, Hsmax = 5.2 m). Monthly mean wave power was 27.4 kwm−1, with a maximum of 951 kwm−1 during December. The 267 storm events were recorded during the assessment period. Storm-severity distribution presented a log-normal trend, with weak and moderate events making up 73% of the record (125 and 69 events, respectively); significant (18%), severe (4%), and extreme (6%) storms resulting in 73 events that are more destructive made up the remainder of the record. Fifty-five percent of the monthly averaged wave variations, wave power, and storminess indices are linked to several teleconnection patterns, the most relevant being the Arctic Oscillation, with 23.45%, the North Atlantic Oscillation, with 20.65%, and the East Atlantic with 10.9%. This kind of characterization is essential for design considerations to any proposed developments within the Bristol Channel that affect the coastal zone, e.g., the proposed design of the Swansea Bay Tidal Lagoon, which is capable of generating over 542,000 MWhyr−1 of renewable energy.

Siehe auch Bericht auf CO2Science.

Schließlich noch nach Krakau, wo Bielec-Bakowska & Piotrowicz 2013 die Sturmgeschichte der letzten 100 Jahre analysierten. Fazit: Es ist kein Trend erkennbar. Abstract:

Long-term occurrence, variability and tracks of deep cyclones over Krakow (Central Europe) during the period 1900–2010
This article discusses patterns in the long-term and seasonal occurrence of deep cyclones over Krakow. This study analysed the frequency of occurrence of air pressure values equal to or lower than the 1st percentile (equivalent to ≤995.3 hPa) of all air pressure values recorded at 12:00 UTC over a period of 110 years (1900/1901–2009/2010). Special attention was devoted to the tracks of deep cyclones. No distinct changes were found in the frequency of occurrence of deep cyclones during the study period. Overall the frequency peaked in December, but in recent years there has been an increase in frequency towards the end of winter and beginning of spring. A similar general lack of noticeable change in the number of days with deep cyclones can also be found in specific tracks. There were minor increases in the frequency of occurrence of cyclones from the Norwegian Sea (T1), the Atlantic (T3), Bay of Biscay (T6) and the Mediterranean (T7) after 1950. The study also found confirmation of the theory that cyclone tracks had shortened at their northeastern extremities.

Siehe auch Bericht zur Arbeit auf The Hockeyschtick.

 

El Ninos während der Kleinen Eiszeit intensiver und häufiger als in Warmperioden

Der El Nino kommt alle zwei bis sieben Jahre und treibt die globalen Temperaturen kurzfristig nach oben. Immer wieder orakeln Forscher, dass es in Zukunft viel mehr El Ninos geben könnte, als Folge des menschengemachten Klimawandels. Lässt sich dieses Konzept anhand der Klimageschichte validieren? Gab es zu kalten Zeiten weniger El Ninos als in Warmzeiten? Eine Arbeit von Steinke et al. 2014 brachte Überraschendes: Während der Kleinen Eiszeit gab es nicht weniger, sonder sogar mehr El Ninos! Und während den Mittelalterlichen und Römischen Wärmeperioden gab es weniger El Ninos. Hier der Abstract:

Upwelling variability off southern Indonesia over the past two millennia
Modern variability in upwelling off southern Indonesia is strongly controlled by the Australian-Indonesian monsoon and the El Niño–Southern Oscillation, but multidecadal to centennial-scale variations are less clear. We present high-resolution records of upper water column temperature, thermal gradient, and relative abundances of mixed layer- and thermocline-dwelling planktonic foraminiferal species off southern Indonesia for the past two millennia that we use as proxies for upwelling variability. We find that upwelling was generally strong during the Little Ice Age (LIA) and weak during the Medieval Warm Period (MWP) and the Roman Warm Period (RWP). Upwelling is significantly anticorrelated to East Asian summer monsoonal rainfall and the zonal equatorial Pacific temperature gradient. We suggest that changes in the background state of the tropical Pacific may have substantially contributed to the centennial-scale upwelling trends observed in our records. Our results implicate the prevalence of an El Niño-like mean state during the LIA and a La Niña-like mean state during the MWP and the RWP.

Auch eine Arbeit von Tierney et al. 2015 nimmt den El Nino-Alarmisten den Wind aus den Segeln. Die Autoren finden in den tropischen Meerestemperaturen eine deutliche Ozeanzyklus-Signatur. Die El Nino-Dynamik jedoch blieb stabil und wurde weder durch natürliche noch anthropogene Faktoren verändert. Abstract:

Tropical sea surface temperatures for the past four centuries reconstructed from coral archives
Most annually resolved climate reconstructions of the Common Era are based on terrestrial data, making it a challenge to independently assess how recent climate changes have affected the oceans. Here as part of the Past Global Changes Ocean2K project, we present four regionally calibrated and validated reconstructions of sea surface temperatures in the tropics, based on 57 published and publicly archived marine paleoclimate data sets derived exclusively from tropical coral archives. Validation exercises suggest that our reconstructions are interpretable for much of the past 400 years, depending on the availability of paleoclimate data within, and the reconstruction validation statistics for, each target region. Analysis of the trends in the data suggests that the Indian, western Pacific, and western Atlantic Ocean regions were cooling until modern warming began around the 1830s. The early 1800s were an exceptionally cool period in the Indo-Pacific region, likely due to multiple large tropical volcanic eruptions occurring in the early nineteenth century. Decadal-scale variability is a quasi-persistent feature of all basins. Twentieth century warming associated with greenhouse gas emissions is apparent in the Indian, West Pacific, and western Atlantic Oceans, but we find no evidence that either natural or anthropogenic forcings have altered El Niño–Southern Oscillation-related variance in tropical sea surface temperatures. Our marine-based regional paleoclimate reconstructions serve as benchmarks against which terrestrial reconstructions as well as climate model simulations can be compared and as a basis for studying the processes by which the tropical oceans mediate climate variability and change.

Im Januar 2015 stellte eine Gruppe um Kathrin Keller eine Modellierungsstudie vor, in der die El Nino- La Nina Dynamik während der Kleinen Eiszeit zunimmt und während der Warmphase abnimmt:

Detecting changes in marine responses to ENSO from 850 to 2100 C.E.: Insights from the ocean carbon cycle
It is open whether El Niño–Southern Oscillation (ENSO) varies under climate change and how potential changes in the marine system are detectable. Here differences in the influence of ENSO on biogeochemical tracers, pH, productivity, and ocean temperature are analyzed in a continuous 850–2100 Common Era (C.E.) simulation with the Community Earth System Model. The modeled variance in ENSO amplitude is significantly higher during the Maunder Minimum cold than during the 21st century warm period. ENSO-driven anomalies in global air-sea CO2 flux and marine productivity are two to three times lower, and ocean tracer anomalies are generally weaker in the 21st century. Significant changes are detectable in both surface and subsurface waters and are earlier verifiable and more widespread for carbon cycle tracers than for temperature. This suggests that multitracer observations of both physical and biogeochemical variables would enable an earlier detection of potential changes in marine ENSO responses than temperature-only data.

Lewis & LeGrande 2015 schauten sich den El Nino-Verlauf der letzten 1000 Jahre im Modell an und fanden Schwankungen, jedoch keinen ENSO-Langfrist-Trend:

Stability of ENSO and its tropical Pacific teleconnections over the Last Millennium
Determining past changes in the amplitude, frequency and teleconnections of the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) is important for understanding its potential sensitivity to future anthropogenic climate change. Palaeo-reconstructions from proxy records can provide long-term information of ENSO interactions with the background climatic state through time. However, it remains unclear how ENSO characteristics have changed on long timescales, and precisely which signals proxies record. Proxy interpretations are typically underpinned by the assumption of stationarity in relationships between local and remote climates, and often utilise archives from single locations located in the Pacific Ocean to reconstruct ENSO histories. Here, we investigate the long-term characteristics of ENSO and its teleconnections using the Last Millennium experiment of CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project phase 5; Taylor et al., 2012). We show that the relationship between ENSO conditions (NINO3.4) and local climates across the Pacific basin differs significantly for 100-year epochs defining the Last Millennium and the historical period 1906–2005. Furthermore, models demonstrate decadal- to centennial-scale modulation of ENSO behaviour during the Last Millennium. Overall, results suggest that the stability of teleconnections may be regionally dependent and that proxy climate records may reveal complex changes in teleconnected patterns, rather than large-scale changes in base ENSO characteristics. As such, proxy insights into ENSO may require evidence to be considered over large spatial areas in order to deconvolve changes occurring in the NINO3.4 region from those relating to local climatic variables. To obtain robust histories of the ENSO and its remote impacts, we recommend interpretations of proxy records should be considered in conjunction with palaeo-reconstructions from within the central Pacific.

Auch Zhong et al. 2017 weisen auf den Einfluss der Ozeanzyklen auf das El Nino-Geschehen hin:

A decadal tropical Pacific condition unfavorable to central Pacific El Niño
The frequency of central Pacific (CP) El Niño events displays strong decadal variability but the associated dynamics are unclear. The Interdecadal Pacific Oscillation (IPO) and the tropical Pacific decadal variability (TPDV) are two dominant modes of tropical Pacific decadal variability that can interact with high-frequency activities. Using a 500 year control integration from the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory Earth System Model, we find that the difference in mean state between the low-frequency and high-frequency CP El Niño periods is similar to the decadal background condition concurrently contributed by a negative IPO and a positive TPDV. This decadal state features strengthened trade winds west of the International Date Line and anomalous cool sea surface temperatures across the central tropical Pacific. As such, positive zonal advection feedback is difficult to be generated over the central to western tropical Pacific during the CP El Niño developing season, resulting in the low CP El Niño frequency.

Die zahlreichen Hinweise auf natürliche die Variabilität und Langfrist-Stabilität des El Nino-Geschehens lassen ernsthaft an Alarmszenarien zweifeln, wie sie z.B. Mojib Latif zusammen mit Kollegen vorschlägt. Sie haben die Idee, dass der Klimawandel zu Super-El Ninos führen könnte. Damit steht er wohl mittlerweile ziemlich allein da.

 

Sorge um Ausgewogenheit: IPCC-Berichte werden von einer kleinen Clique Wissenschaftler und Institutionen dominiert

Ein beliebtes Argument in der Klimadebatte ist der Verweis auf die IPCC-Klimaberichte, die von hunderten von Autoren verantwortet werden und daher vermeintlich den “Gold-Standard” darstellen. In der Tat gibt es keine anderen offiziellen Zusammenfassungen des Klimawissens, die eine ähnliche Detailfülle aufweisen. Beim genauen Studium der IPCC-Berichte wird jedoch schnell klar, dass es viele wichtige Auslassungen und inhaltliche Schieflagen gibt. Wie kann dies sein, wenn sich eine so große Anzahl von Fachleuten zusammenfindet, um die ganze Bandbreite der Klimawissenschaften abzudecken?

Hier lohnt ein Blick auf die Autorenlisten. Wie wird man eigentlich in den illustren Kreis der IPCC-Autoren aufgenommen? In der Planungphase der jeweiligen Berichte kann sich Jedermann über die nationalen IPCC-Verwaltungen bewerben. In der Regel gehen sehr viel mehr Bewerbungen ein, als Autorenplätze zur Verfügung stehen. Die letztendliche Nominierung geschieht dann durch den inneren Zirkel des nationalen IPCC, ein Prozess dem es entscheidend an Transparenz mangelt. Während man offiziell vorgibt, an einer ausgewogenen Zusammensetzung der Autorenschaft interessiert zu sein, schafft es in der Regel kein IPCC-kritischer Wissenschaftler in die Erstellergruppe aufgenommen zu werden. Ein gewichtiger Anteil der Autoren rekrutiert sich aus Klimahardlinern und Aktivisten. Vor einigen Jahren analysierte Donna Laframboise die Autorenlisten und fand eine große Anzahl an Autoren mit WWF und Greenpeace Hintergund. Auch Institute wie das Potsdamer PIK sind eng mit den Aktivisten verflochten, mit fragwürdigen personellen Überschneidungen und Finanzierung.

Am 31. August 2017 erschien im Fachblatt Review of Policy Research eine bemerkenswerte Arbeit, in der sich Hannah Rachel Hughes von der Cardiff University und Matthew Paterson von der University of Manchester mit der Zusammensetzung der Autoren der IPCC-Arbeitsgruppe III beschäftigen. Das Resultat der Analyse ist erschreckend: Offenbar kontrolliert eine kleine Gruppe von Autoren und Institutionen den Inhalt der Berichte. Wie robust sind die Klima-Zusammenfassungen also wirklich, wenn eine kleine Clique das Zepter fest in der Hand hält? Hughes und Paterson sehen hier die inhaltliche Ausgewogenheit in Gefahr und stellen die Glaubwürdigkeit der Organisation in Frage. Sie befürchten eine Politisierung der Klimawissenschaften, wobei die nüchterne und ergebnisoffene Darstellung auf der Strecke bleibt. Hier der Abstract der Arbeit:

Narrowing the Climate Field: The Symbolic Power of Authors in the IPCC’s Assessment of Mitigation
This article provides a critical analysis of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) as a boundary organization using Bourdieu’s concepts of field, habitus, and symbolic power. The article combines quantitative, network, and survey data to explore the authorship of Working Group III’s contribution to the IPCC Fifth Assessment Report (AR5). These data reveal the dominance of a small group of authors and institutions in the production of knowledge that is represented in the AR5 report, and illuminates how the IPCC’s centrality to the field of climate politics is shaping the research and publication strategies of researchers within that field. As a result, the study is able to identify organizational avenues for deepening the involvement and symbolic power of authors from the global South in IPCC assessments of climate change. While empirically, the results of this study lead us to question the IPCC as an assessor of knowledge, theoretically, it suggests that particularly in the international sphere, the use of the boundary organization concept risks overlooking powerful networks of scientific actors and institutions and their broader implication in the politicization of science.

Bereits vor zwei Jahren hatten die Autoren eine ähnliche Kritik in Nature Climate Change publiziert (Corbera et al. 2016, online im September 2015 erschienen). Dabei schauten sie auch auf das Instituts-Hopping und erfassten damit den “Stallgeruch” und institutionelle Denkrichtungen, die sich dann im Laufe der Karriere fortpflanzen. Im Fall der WG3 wird der Prozess von wenigen Forschern aus den USA und Großbritannien dominiert, wie ein Abgleich der Publikationstätigkeit und IPCC-Autorenschaft zeigte. Hier der Abstract:

Patterns of authorship in the IPCC Working Group III report
The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) has completed its Fifth Assessment Report (AR5). Here, we explore the social scientific networks informing Working Group III (WGIII) assessment of mitigation for the AR5. Identifying authors’ institutional pathways, we highlight the persistence and extent of North–South inequalities in the authorship of the report, revealing the dominance of US and UK institutions as training sites for WGIII authors. Examining patterns of co-authorship between WGIII authors, we identify the unevenness in co-authoring relations, with a small number of authors co-writing regularly and indicative of an epistemic community’s influence over the IPCC’s definition of mitigation. These co-authoring networks follow regional patterns, with significant EU–BRICS collaboration and authors from the US relatively insular. From a disciplinary perspective, economists, engineers, physicists and natural scientists remain central to the process, with insignificant participation of scholars from the humanities. The shared training and career paths made apparent through our analysis suggest that the idea that broader geographic participation may lead to a wider range of viewpoints and cultural understandings of climate change mitigation may not be as sound as previously thought.

Wir wollen das Thema am Fall des IPCC Special Report zum 1,5-Gradziel beleuchten, der sich momentan in der Begutachtungephase befindet. Die Autorenlisten gibt es auf der IPCC-Webseite. Wir schauen uns die Autorenzusammensetzung des Einführungskapitels “Framing und Context” an. Insgesamt sind 16 Autoren aufgeführt. Mit Verlaub, es ist relativ unwahrscheinlich, dass die gelisteten Forscher aus dem Sudan, den Phillippinen, Botswana und den Solomon Inseln Entscheidendes zum Kapitel beigetragen haben. Bleiben also 12.

Es fallen zwei deutsch klingende Namen auf: Wolfgang Cramer tritt unter französischer Flagge an, assoziiert mit dem Mediterranean Institute for Biodiversity and Ecology (IMBE), CNRS. Außerdem ist Kirsten Zickfeld für Kanada und die Simon Fraser University mit dabei. Schauen wir nun auf den “institutional pathway” der beiden: Cramer war bis 2011 in leitender Funktion am Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK) tätig, Zickfeld forschte 2004 ebenfalls am PIK zu ihrer Doktoarbeit. Es ist nicht auszuschließen, dass sich die beiden noch aus PIK-Zeiten kennen. Auf diese Weise behält das oft am alarmistischen Klimarand agierende PIK-Institut auch bei diesem Kapitel die Fäden in der Hand, obwohl der Name “PIK” in der Liste offiziell gar nicht auftaucht. Ein schönes Beispiel, wie eine kleine Gruppe an Institutionen das Geschehen kontrolliert.

Ein weiterer Klima-Hardliner in der Autorenliste des Kapitels ist Andreas Fischlin, dessen alarmistische Argumentation bereits Thema in diesem Blog war (siehe “Attacke von IPCC Leitautor Andreas Fischlin gegen Fred Singer: Ein überfälliger Faktencheck“). Bewusst gemäßigte oder gar skeptische Forscher sucht man in dem Kapitel übrigens vergeblich. Die angebliche Ausgewogenheit der Autorenschaft existiert nicht. In Kapitel 2 des Spezialberichts findet sich unter den Autoren ein aktueller PIK’ler, Elmar Kriegler. Man könnte noch weiter durch die Liste forsten. Interessanterweise sind aber auch Vertreter von ExxonMobil und Saudi Aramco mit dabei, letzterer aus dem Sudan, obwohl doch Saudi Aramco in Saudi Arabien residiert.

 

So beeinflussen die pazifischen Ozeanzyklen das globale und nordamerikanische Klima

Die Ozeanzyklen sind ein wichtiger Klimatreiber, der von der Wissenschaft viel zu lange übersehen wurde. In unserem Buch “Die kalte Sonne” haben wir darauf hingewiesen, ernteten dafür aber zunächst nur Proteste. Nun sind die Kritiker verstummt und machen sich endlich ernsthafte Gedanken. Es gilt zu hoffen, dass bald auch die Modellierer die Ozeanzyklen vollständig und korrekt in ihre Simulationen aufnehmen. Denn nur dann sind die Simulationen auch realistisch.

Der ein oder andere Leser mag bereits stöhnen: Oh, schon wieder diese Ozeanzyklen. Das haben wir doch mittlerweile verstanden, dass die wichtig sind. Richtig. Umso wichtiger ist es, die Entwicklung in der aktuellen Literatur zu dokumentieren und diskutieren. Nachdem wir gestern den Atlantik beleuchtet haben, geht es heute in den Pazifik und zu den pazifischen Ozeanzyklen. Der Pazifisch Dekadischen Oszillation (PDO) kommt hier eine besonders herausstechende Bedeutung zu.

Wir beginnen mit einer Arbeit von Diane Thompson und Kollegen im Dezember 2014 in Nature Geoscience. Ko-Autor der Studie ist Gerald Meehl, der in den letzten Jahren viele wichtige Publikationen zum Thema Ozeanzyklen und Hiatus beigesteuert hat. In diesem Paper von 2014 beleuchten die Wissenschaftler die starke globale Erwärmungsphase 1910-1940, die nicht allein durch CO2 oder andere anthropogene Treibhausgase erklärt werden kann, da die ausgestoßenen Mengen zu jener Zeit noch relativ gering waren. Vielmehr sehen Thompson und Kollegen hier natürliche Zyklen am Werke, speziell eine Abschwächung der pazifischen Passatwinde, die zur Erwärmung beigetragen haben. Als sich die Winde ab 1940 dann wieder verstärkten, stoppte die globale Erwärmung. Eine wirklich gute Arbeit. Hier der Abstract:

Early twentieth-century warming linked to tropical Pacific wind strength
Of the rise in global atmospheric temperature over the past century, nearly 30% occurred between 1910 and 1940 when anthropogenic forcings were relatively weak1. This early warming has been attributed to internal factors, such as natural climate variability in the Atlantic region, and external factors, such as solar variability and greenhouse gas emissions. However, the warming is too large to be explained by external factors alone and it precedes Atlantic warming by over a decade. For the late twentieth century, observations and climate model simulations suggest that Pacific trade winds can modulate global temperatures2, 3, 4, 5, 6, 7, but instrumental data are scarce in the early twentieth century. Here we present a westerly wind reconstruction (1894–1982) from seasonally resolved measurements of Mn/Ca ratios in a western Pacific coral that tracks interannual to multidecadal Pacific climate variability. We then reconstruct central Pacific temperatures using Sr/Ca ratios in a coral from Jarvis Island, and find that weak trade winds and warm temperatures coincide with rapid global warming from 1910 to 1940. In contrast, winds are stronger and temperatures cooler between 1940 and 1970, when global temperature rise slowed down. We suggest that variations in Pacific wind strength at decadal timescales significantly influence the rate of surface air temperature change.

Die Pressemitteilung der NCAR gibt es hier. Auch der Deutschlandfunk berichtete dankenswerterweise über die Studie seinerzeit. Weiter gehts mit einem Paper von Kevin Trenberth und Kollegen im August 2014 in Nature Climate Change. Die Autoren beleuchten die Erwärmungspause 1998-2014, also den berühmten Hiatus, der erst vom El Nino beendet wurde. Ganz besonders ausgeprägt ist der Hiatus im zentralen und östlichen Pazifik. Wieder argumentieren die Wissenschaftler mit Änderungen in den Passatwinden sowie mit dem 60-jährigen PDO-Ozeanzyklus:

Seasonal aspects of the recent pause in surface warming
Factors involved in the recent pause in the rise of global mean temperatures are examined seasonally. For 1999 to 2012, the hiatus in surface warming is mainly evident in the central and eastern Pacific. It is manifested as strong anomalous easterly trade winds, distinctive sea-level pressure patterns, and large rainfall anomalies in the Pacific, which resemble the Pacific Decadal Oscillation (PDO). These features are accompanied by upper tropospheric teleconnection wave patterns that extend throughout the Pacific, to polar regions, and into the Atlantic. The extratropical features are particularly strong during winter. By using an idealized heating to force a comprehensive atmospheric model, the large negative anomalous latent heating associated with the observed deficit in central tropical Pacific rainfall is shown to be mainly responsible for the global quasi-stationary waves in the upper troposphere. The wave patterns in turn created persistent regional climate anomalies, increasing the odds of cold winters in Europe. Hence, tropical Pacific forcing of the atmosphere such as that associated with a negative phase of the PDO produces many of the pronounced atmospheric circulation anomalies observed globally during the hiatus.

Das nächste Paper stammt aus dem Mai 2017 und wurde von Bordbar et al. verfasst. Erneut geht es um den zentralen und östlichen Pazifik, der sich in den letzten zwei Jahrzehnten spürbar abgekühlt hat. Und wieder tauchen die Passatwinde als Erklärung auf. Bordbar und Kollegen fragen sich, ob die Pazifik-Entwicklung ungewöhnlich ist und möglicherweise durch den menschengemachten Klimawandel begründet werden kann. Das Resultat ist deutlich: Die Entwicklung ist nicht vollkommen ungewöhnlich und fällt noch immer in den klimasysteminternen Bereich der natürlichen Variabilität. Abstract:

Role of internal variability in recent decadal to multidecadal tropical Pacific climate changes
While the Earth’s surface has considerably warmed over the past two decades, the tropical Pacific has featured a cooling of sea surface temperatures in its eastern and central parts, which went along with an unprecedented strengthening of the equatorial trade winds, the surface component of the Pacific Walker Circulation (PWC). Previous studies show that this decadal trend in the trade winds is generally beyond the range of decadal trends simulated by climate models when forced by historical radiative forcing. There is still a debate on the origin of and the potential role that internal variability may have played in the recent decadal surface wind trend. Using a number of long control (unforced) integrations of global climate models and several observational data sets, we address the question as to whether the recent decadal to multidecadal trends are robustly classified as an unusual event or the persistent response to external forcing. The observed trends in the tropical Pacific surface climate are still within the range of the long-term internal variability spanned by the models but represent an extreme realization of this variability. Thus, the recent observed decadal trends in the tropical Pacific, though highly unusual, could be of natural origin. We note that the long-term trends in the selected PWC indices exhibit a large observational uncertainty, even hindering definitive statements about the sign of the trends.

Weiter mit einer Veröffentlichung von Aaron Levine und Kollegen am 28. April 2017 in den Geophysical Research Letters. Die Autoren zeigen eine Verknüpfung der pazifischen und atlantischen Ozeanzyklen. Die “Stadionwelle” von Judith Curry lässt grüßen. Abstract:

The impact of the AMO on multidecadal ENSO variability
Multidecadal shifts in El Niño–Southern Oscillation (ENSO) variability have been observed, but it is unclear if this variability is just a random variation in the ENSO cycle or whether it is forced by other modes of climate variability. Here we show a strong influence of the Atlantic on the multidecadal variability of ENSO. The Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) is the dominant mode of multidecadal sea surface temperature (SST) variability in the Atlantic Ocean. Changes in AMO-related tropical Atlantic SSTs are known to force changes in the Walker circulation in the tropical Pacific Ocean. Using conceptual and coupled model experiments, we show that these changes to the Walker circulation modify ENSO stability on both annual and multidecadal time scales leading to a distinctive pattern of multidecadal ENSO variability that we find in observations and ocean reanalyses.

Eine Arbeit von Johnstone & Mantua 2014 untersucht die Temperaturentwicklung der letzten 100 Jahre im Nordostpazifik und findet eine klare Handschrift des PDO-Ozeanzyklus. Die Wissenschaftler vergleichen die Ergebnisse mit Modellierungen, die jedoch allesamt danebenlieben. Die theoretischen Simulationen können die real gemessenen Temperaturzyklen und den PDO-Zusammenhang nicht nachvollziehen. Was für eine Pleite. Abstract:

Atmospheric controls on northeast Pacific temperature variability and change, 1900–2012
Over the last century, northeast Pacific coastal sea surface temperatures (SSTs) and land-based surface air temperatures (SATs) display multidecadal variations associated with the Pacific Decadal Oscillation, in addition to a warming trend of ∼0.5–1 °C. Using independent records of sea-level pressure (SLP), SST, and SAT, this study investigates northeast (NE) Pacific coupled atmosphere–ocean variability from 1900 to 2012, with emphasis on the coastal areas around North America. We use a linear stochastic time series model to show that the SST evolution around the NE Pacific coast can be explained by a combination of regional atmospheric forcing and ocean persistence, accounting for 63% of nonseasonal monthly SST variance (r = 0.79) and 73% of variance in annual means (r = 0.86). We show that SLP reductions and related atmospheric forcing led to century-long warming around the NE Pacific margins, with the strongest trends observed from 1910–1920 to 1940. NE Pacific circulation changes are estimated to account for more than 80% of the 1900–2012 linear warming in coastal NE Pacific SST and US Pacific northwest (Washington, Oregon, and northern California) SAT. An ensemble of climate model simulations run under the same historical radiative forcings fails to reproduce the observed regional circulation trends. These results suggest that natural internally generated changes in atmospheric circulation were the primary cause of coastal NE Pacific warming from 1900 to 2012 and demonstrate more generally that regional mechanisms of interannual and multidecadal temperature variability can also extend to century time scales.

Significance:
Northeast Pacific coastal warming since 1900 is often ascribed to anthropogenic greenhouse forcing, whereas multidecadal temperature changes are widely interpreted in the framework of the Pacific Decadal Oscillation (PDO), which responds to regional atmospheric dynamics. This study uses several independent data sources to demonstrate that century-long warming around the northeast Pacific margins, like multidecadal variability, can be primarily attributed to changes in atmospheric circulation. It presents a significant reinterpretation of the region’s recent climate change origins, showing that atmospheric conditions have changed substantially over the last century, that these changes are not likely related to historical anthropogenic and natural radiative forcing, and that dynamical mechanisms of interannual and multidecadal temperature variability can also apply to observed century-long trends.

Die Seattle Times berichtete seinerzeit über die Studie (via WUWT).

Lesenswert auch eine Studie von Bruce Kurtz in PLOS One aus dem Juni 2015. Kurtz analysiert die Schwankungen in der Temperaturentwicklung in den USA und identifiziert regionale Unterschiede. Einige US-Gebiete werden von der PDO angetrieben, andere von der AMO, und wiederum andere von beiden. Abstract:

The Effect of Natural Multidecadal Ocean Temperature Oscillations on Contiguous U.S. Regional Temperatures
Atmospheric temperature time series for the nine climate regions of the contiguous U.S. are accurately reproduced by the superposition of oscillatory modes, representing the Atlantic multidecadal oscillation (AMO) and the Pacific decadal oscillation (PDO),
on a monotonic mode representing, at least in part, the effect of radiant forcing due to increasing atmospheric CO2. The relative importance of the different modes varies among the nine climate regions, grouping them into three mega-regions: Southeastern comprising the South, Southeast and Ohio Valley; Central comprising the Southwest, Upper Midwest, and Northeast; and Northwestern comprising the West, Northwest, and Northern Rockies & Plains. The defining characteristics of the mega-regions are: Southeastern – dominated by the AMO, no PDO influence; Central – influenced by the AMO, no PDO influence, Northwestern – influenced by both the AMO and PDO. Temperature vs. time curves calculated by combining the separate monotonic and oscillatory modes agree well with the measured temperature time series, indicating that the 1938-1974 small decrease in contiguous U.S. temperature was caused by the superposition of the downward-trending oscillatory mode on the upward-trending monotonic mode while the 1980-2000 large increase in temperature was caused by the superposition of the upward-trending oscillatory mode on the upward-trending monotonic mode. The oscillatory mode, mostly representing the AMO, was responsible for about 72% of the entire contiguous U.S. temperature increase over that time span with the contribution varying from 86 to 42% for individual climate regions.

Siehe auch Besprechung von Judith Curry.

Und noch ein Paper von Gerald Meehl und Kollegen, diesmal aus dem Juli 2015 in den Geophysical Research Letters. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts blieb die Erwärmung im Südosten der USA aus und setzte erst nach 2000 ein. Die Autoren sehen die Ursache in einem pazifischen Ozeanzyklus. Abstract:

Disappearance of the southeast U.S. “warming hole” with the late 1990s transition of the Interdecadal Pacific Oscillation
Observed surface air temperatures over the contiguous U.S. for the second half of the twentieth century showed a slight cooling over the southeastern part of the country, the so-called “warming hole,” while temperatures over the rest of the country warmed.
This pattern reversed after 2000. Climate model simulations show that the disappearance of the warming hole in the early 2000s is likely associated with the transition of the Interdecadal Pacific Oscillation (IPO) phase from positive to negative in the tropical Pacific in the late 1990s, coincident with the early 2000s slowdown of the warming trend in globally averaged surface air temperature. Analysis of a specified convective heating anomaly sensitivity experiment in an atmosphere-only model traces the disappearance of the warming hole to negative sea surface temperature anomalies and consequent negative precipitation and convective heating anomalies in the central equatorial Pacific Ocean associated with the negative phase of the IPO after 2000.

Siehe auch Besprechung auf The Hockeyschtick.

 

So beeinflussen die atlantischen Ozeanzyklen das europäische Klima

Das Klima wandelt sich ständig. Ein wichtiger Treiber sind die Ozeanzyklen, die lang Jahre von der Wissenschaft und dem IPCC ignoriert wurden. Mittlerweile haben die Forscher jedoch gut aufgeholt und publizieren fleissig zum Klimafaktor Ozeanzyklen. Nun wird es höchste Zeit, dass die Modellierer Nachtschichten einlegen und die Zusammenhänge in ihren Simulationen robust nachvollziehen. Im Folgenden wollen wir eine kleinen Streifzug durch die neuere Literatur der atlantischen Ozeanzyklen unternehmen.

Im Dezember 2015 veröffentlichten Luca Lanci und Ann Hirt in Palaeo3 eine Klimarekonstruktion von Alpenseen, die 2500 Jahre zurückreicht. In den magnetischen Komponenten der Seesedimente fanden die Forscher einen deutlichen Zyklus von 50-60 Jahren, den sie als AMO-Zyklus, als Atlantische Multidekadenoszillation, identifizerten Interessanter weise pulste sich die AMO durch den gesamten Datensatz durch, woraufhin die Forscher schlussfolgerten, dass die AMO das Alpenklima bereits seit mehreren Jahrtausenden beeinflusste. Hier der Abstract:

Evidence of Atlantic Multidecadal Oscillation in the magnetic properties of Alpine lakes during the last 2500 years
We re-analyzed rock-magnetic data of lake sediments from the Alpine region, which were previously recognized as sensitive climate proxy records, in search of decadal climate variability. Different methods of spectral analysis applied to the rock-magnetic data from two independent lake records show the presence of a coherent and statistically significant periodicity with a period of about 50–60 years. The frequency-filtered signal of this component co-varies with the instrumental record of the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) over the last 110 years with a negligible phase shift. After having tested and ruled out the possible influence of solar irradiance in the putative AMO frequency band, based on spectral properties, we suggest that a significant influence of AMO in the Alpine region extends back in time for at least two millennia. Comparison of the amplitude of the AMO record with that of the Younger Dryas/Holocene transition suggests that AMO fluctuations played a significant role in pacing the past variability of the Alpine climate.

Ein ähnliches Bild bietet sich aus Südsibirien, wo der AMO-Zyklus offenbar die Niederschläge steuert, wie eine Studie von Steffi Hildebrandt und Kollegen aus dem Mai 2015 in Palaeo3 zeigte:

Tracing the North Atlantic decadal-scale climate variability in a late Holocene pollen record from southern Siberia
This paper presents a new palynological record from a 146 cm long finely laminated sediment core obtained in 2009 from the deep-water meromictic Lake Shira (54°30′38″N, 90°12″09′E; ca. 353 m a.s.l.) situated in the Khakassian steppe region of southern Siberia between the rivers Ob’ and Yenisei. The area is rich in lakes and represents an exceptionally well preserved sequence of Bronze and Iron Age archeological cultures. Little is known about the changes in vegetation and climate of the region during the Holocene. The palynological analysis of the core allows us to partly fill up this gap in current knowledge. The record of pollen and non-pollen palynomorphs presented here covers the past 2450 year interval with an average resolution of 22 years. The results obtained support the interpretation that the late Holocene vegetation changes around Lake Shira are mainly associated with large-scale atmospheric circulation processes controlling the regional water balance rather than with human activities. An attempt to trace human impact in the pollen assemblages provides no clear evidence for anthropogenic activity, except for the last few decades since ca. 1955, though the region has a long history of mobile pastoralists. For explanation of decadal-scale changes in the regional vegetation cover, the Artemisia/Chenopodiaceae (A/C) pollen ratio proved to be a reliable indicator of effective moisture availability. Using available fossil and published instrumental data our study suggests a link between the North Atlantic warmer/colder temperatures and higher/lower atmospheric precipitation (or moisture availability) in southern Siberia at multi-decadal to centennial scales.

Highlights:

  • Meromictic Lake Shira discloses high-resolution climate archive from the Khakassian steppe.
  • Artemisia/Chenopodiaceae pollen ratio reflects regional moisture variability around Lake Shira.
  • The Atlantic Multidecadal Oscillation may affect moisture variability in southern Siberia.

Aber auch ein anderer atlantischer Ozeanzyklus zeigt sich in den Klimarekonstruktionen: Die Nordatlantische Oszillation (NAO). Eine Gruppe um Sndy Baker fand die NAO in Tropfsteinen einer schottischen Höhle und konnte das NAO-Pochen 3000 Jahre weit zurückverfolgen. Während der Mittelalterlichen Wärmeperiode verharrte die NAO ungewöhnlich lange in der positiven Phase. Pressemeldung der University of New South Wales vom 15. Juni 2015 (via Science Daily):

Remote cave study reveals 3000 years of European climate variation
University of New South Wales Australia-led research on limestone formations in a remote Scottish cave has produced a unique 3000-year-long record of climatic variations that may have influenced historical events including the fall of the Roman Empire and the Viking Age of expansion. The study of five stalagmites in Roaring Cave north of Ullapool in north-west Scotland is the first to use a compilation of cave measurements to track changes in a climate phenomenon called the North Atlantic Oscillation.’Our results also provide the longest annual record of this important phenomenon, which has a big impact on the climate in Europe,’ says study leader, UNSW Professor Andy Baker. ‘It confirms that the during the Medieval Warm Period between 1080 and 1430 the oscillation index was in an unusually prolonged positive phase, which brings increased rain to Scotland and drier conditions in the western Mediterranean,’ says Baker, of the UNSW Connected Waters Initiative Research Centre.

‘Our results also reveal there was another persistent positive phase between 290 and 550, which coincides with the decline of Rome and a period of intensified human migration in southern Europe during the Dark Ages.’This was followed by a persistent negative phase between 600 and 900 which may have provided warm and dry conditions in northwestern Europe that made it suitable for westward expansion by the Vikings, although the precise timing of this event is contested.’The study is published in the journal Scientific Reports.

The North Atlantic Oscillation climate index measures the air pressure difference between Iceland and the Azores islands off the Portuguese coast, and is a record of the strength of the westerly winds in the North Atlantic. Roaring Cave, or Uamh an Tartair, in northwest Scotland, is a shallow cave beneath a blanket of peat that has accumulated during the past 4000 years. Rainfall levels in this region closely correspond with the strength of the oscillation index in winter, with higher precipitation when it is positive. And the upward rate of growth of stalagmites in the cave is very sensitive to rainfall — the more water in the peat, the more slowly the stalagmites grow.

‘We painstakingly measured the thickness of each annual growth ring in five stalagmites taken from the cave, including one that provides a continuous annual record spanning more than 1800 years,’ says Baker. By overlapping the five stalagmites they obtained a proxy record of the climate at the cave during a 3000-year period from about 1000 BC to 2000 AD. ‘Our research provides a climate context for some of the big human migration events in Europe and allows us to start building hypotheses about the impact of environment on societal change,’ says Baker. The team includes researcher from UNSW, the University of Lausanne in Switzerland and the University of Arizona in the U.S.

Paper: Andy Baker, John C. Hellstrom, Bryce F. J. Kelly, Gregoire Mariethoz, Valerie Trouet. A composite annual-resolution stalagmite record of North Atlantic climate over the last three millennia. Scientific Reports, 2015; 5: 10307 DOI: 10.1038/srep10307

Eine Gruppe um Pablo Ortega wollte die positive NAO während der Mittelalterlichen Wärmeperiode nicht wahr haben und schrieb im Juli 2015 in Nature kräftig dagegen an, bezugnehmend auf eine Arbeit von Trouet et al. 2009. Ob sie die neuen Ergebnisse von Baker et al. 2015 noch nicht kannten? Abstract von Ortega et al. 2015:

A model-tested North Atlantic Oscillation reconstruction for the past millennium
The North Atlantic Oscillation (NAO) is the major source of variability in winter atmospheric circulation in the Northern Hemisphere, with large impacts on temperature, precipitation and storm tracks1, and therefore also on strategic sectors such as insurance2, renewable energy production3, crop yields4 and water management5. Recent developments in dynamical methods offer promise to improve seasonal NAO predictions6, but assessing potential predictability on multi-annual timescales requires documentation of past low-frequency variability in the NAO. A recent bi-proxy NAO reconstruction7 spanning the past millennium suggested that long-lasting positive NAO conditions were established during medieval times, explaining the particularly warm conditions in Europe during this period; however, these conclusions are debated. Here, we present a yearly NAO reconstruction for the past millennium, based on an initial selection of 48 annually resolved proxy records distributed around the Atlantic Ocean and built through an ensemble of multivariate regressions. We validate the approach in six past-millennium climate simulations, and show that our reconstruction outperforms the bi‐proxy index. The final reconstruction shows no persistent positive NAO during the medieval period, but suggests that positive phases were dominant during the thirteenth and fourteenth centuries. The reconstruction also reveals that a positive NAO emerges two years after strong volcanic eruptions, consistent with results obtained from models and satellite observations for the Mt Pinatubo eruption in the Philippines8, 9.

Der systematische Einfluss der NAO auf das europäische Klima wird immer deutlicher. Lee Drake stellte im April 2017 in Scientific Reports den geschichtlichen Zusammenhang zwischen Ozeanzyklus und Völkerwanderungen in eindrucksvoller Weise dar:

Changes in North Atlantic Oscillation drove Population Migrations and the Collapse of the Western Roman Empire
Shifts in the North Atlantic Oscillation (NAO) from 1–2 to 0–1 in four episodes increased droughts on the Roman Empire’s periphery and created push factors for migrations. These climatic events are associated with the movements of the Cimbri and Teutones from 113–101 B.C., the Marcomanni and Quadi from 164 to 180 A.D., the Goths in 376 A.D., and the broad population movements of the Migration Period from 500 to 600 A.D. Weakening of the NAO in the instrumental record of the NAO have been associated with a shift to drought in the areas of origin for the Cimbri, Quadi, Visigoths, Ostrogoths, Huns, and Slavs. While other climate indices indicate deteriorating climate after 200 A.D. and cooler conditions after 500 A.D., the NAO may indicate a specific cause for the punctuated history of migrations in Late Antiquity. Periodic weakening of the NAO caused drought in the regions of origin for tribes in antiquity, and may have created a powerful push factor for human migration. While climate change is frequently considered as a threat to sustainability, its role as a conflict amplifier in history may be one of its largest impacts on populations.

Ganz frisch aus der Druckerpresse ist eine Studie von Caroline Ummenhofer und Kollegen vom 25. August 2017 aus den Geophysical Research Letters. Dort geht es ebenfalls um die sogenannte multidekadische Variabilität, die in den vergangenen Jahrzehnten in Nordeuropa eine Zunahme und in Südeuropa eine Abnahme des Winterregens brachte:

Emerging European winter precipitation pattern linked to atmospheric circulation changes over the North Atlantic region in recent decades
Dominant European winter precipitation patterns over the past century, along with their associated extratropical North Atlantic circulation changes, are evaluated using cluster analysis. Contrary to the four regimes traditionally identified based on daily wintertime atmospheric circulation patterns, five distinct seasonal precipitation regimes are detected here. Recurrent precipitation patterns in each regime are linked to changes in atmospheric blocking, storm track, and sea surface temperatures across the North Atlantic region. Multidecadal variability in the frequency of the precipitation patterns reveals more (fewer) winters with wet conditions in northern (southern) Europe in recent decades and an emerging distinct pattern of enhanced wintertime precipitation over the northern British Isles. This pattern has become unusually common since the 1980s and is associated with changes in moisture transport and more frequent atmospheric river events. The observed precipitation changes post-1950 coincide with changes in storm track activity over the central/eastern North Atlantic toward the northern British Isles.

Wäre es nicht nützlich, wenn man die NAO besser vorhersagen könnte, anstatt immer nur auf sie zu reagieren. Dazu müsste man sie aber zunächst vollständig verstehen. Nick Dunstone und Kollegen beschrieben im Oktober 2016 in Nature Geoscience den Versuch einer einjährigen Vorhersage. Beachtenswert: Die Autoren berücksichtigen in ihrem verbesserten Modell Veränderungen der Sonnenaktivität.

Skilful predictions of the winter North Atlantic Oscillation one year ahead
The winter North Atlantic Oscillation is the primary mode of atmospheric variability in the North Atlantic region and has a profound influence on European and North American winter climate. Until recently, seasonal variability of the North Atlantic Oscillation was thought to be largely driven by chaotic and inherently unpredictable processes1, 2. However, latest generation seasonal forecasting systems have demonstrated significant skill in predicting the North Atlantic Oscillation when initialized a month before the onset of winter3, 4, 5. Here we extend skilful dynamical model predictions to more than a year ahead. The skill increases greatly with ensemble size due to a spuriously small signal-to-noise ratio in the model, and consequently larger ensembles are projected to further increase the skill in predicting the North Atlantic Oscillation. We identify two sources of skill for second-winter forecasts of the North Atlantic Oscillation: climate variability in the tropical Pacific region and predictable effects of solar forcing on the stratospheric polar vortex strength. We also identify model biases in Arctic sea ice that, if reduced, may further increase skill. Our results open possibilities for a range of new climate services, including for the transport6, 7, energy, water management8 and insurance sectors.

Allmählich schleicht sich die Sonne in das Allerheiligste der Klimawissenschaften, die Klimamodelle. Offenbar hat man nun doch endlich verstanden, dass man langfristig nicht ohne sie auskommt, die Modelle nicht nachhaltig funktionieren können. Ein Konferenzbeitrag von Tobias Spiegl und Ulrike Langematz aus dem April 2016 erhärtet den Zusammenhang zwischen solaren Aktivitätsschwanungen und Ozeanzyklen. Die Autoren sprechen einen wichtigen Punkt an: Der IPCC verwendet viel Zeit darauf, verschiedene Emissionsszenarien zu modellieren, ignoriert aber viel zu oft, dass auch die unklare Rolle der natürlichen Klimafaktoren – wie z.B. solare Aktivitätsschwankungen – ein breites Möglichkeitsspektrum eröffnet, das es zu berücksichtigen gilt. Dies führt letztendlich zu einer weiten Spanne der CO2-Klimasensitivität von 1,5-4,5°C Erwärmung pro CO2-Verdopplung, was enorm ist. Spiegl und Langematz führen die Kleine Eiszeit als klassisches Beispiel der solaren Beeinflussung an, wobei nichtlineare und schlecht verstandene Rückkopplungen (also Klimaverstärker) zu einer starken Abkühlung während einer Phase extrem geringer Sonnenaktivität geführt hat. Da nun wieder ein starker Abfahl der solaren Aktivität stattfindet, sei es umso wichtiger, die genauen Prozesse des solaren Klimatreibers zu verstehen, auch unter Berücksichtigung der Klimageschichte, was wichtige Hindcast-Möglichkeiten eröffnet. Hier der Abstract. Das pdf des Posters ist auf Researchgate verfügbar.

Potential impacts of a future Grand Solar Minimum on decadal regional climate change and interannual hemispherical climate variability
The political, technical and socio-economic developments of the next decades will determine the magnitude of 21st century climate change, since they are inextricably linked to future anthropogenic greenhouse gas emissions. To assess the range of uncertainty that is related to these developments, it is common to assume different emission scenarios for 21st climate projections. While the uncertainties associated with the anthropogenic greenhouse gas forcing have been studied intensely, the contribution of natural climate drivers (particularly solar variability) to recent and future climate change are subject of intense debate. The past 1,000 years featured at least 5 excursions (lasting 60-100 years) of exceptionally low solar activity, induced by a weak magnetic field of the Sun, so called Grand Solar Minima. While the global temperature response to such a decrease in solar activity is assumed to be rather small, nonlinear mechanisms in the climate system might amplify the regional temperature signal. This hypothesis is supported by the last Grand Solar Minimum (the Maunder Minimum, 1645-1715) which coincides with the Little Ice Age, an epoch which is characterized by severe cold and hardship over Europe, North America and Asia. The long-lasting minimum of Solar Cycle 23 as well as the overall weak maximum of Cycle 24 reveal the possibility for a return to Grand Solar Minimum conditions within the next decades. The quantification of the implications of such a projected decrease in solar forcing is of ultimate importance, given the on-going public discussion of the role of carbon dioxide emissions for global warming, and the possible role a cooling due to decreasing solar activity could be ascribed to. Since there is still no clear consensus about the actual strength of the Maunder Minimum, we used 3 acknowledged solar reconstruction datasets that show significant differences in both, total solar irradiance (TSI) and spectral irradiance (SSI) to simulate a future Grand Solar Minimum under RCP6.0 conditions. The results obtained were compared to a RCP6.0 simulation that was carried out using the CCMI recommendations for a 21st century solar forcing. We used the ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry (EMAC) chemistry-climate model that incorporates interactive ozone chemistry, a high-resolution shortwave radiation scheme, a high model top (0.01 hPa) and is coupled to a 3D ocean general circulation model. We focused on the regional responses to a future Grand Solar Minimum and interannual variability patterns (i.e. the Northern and Southern Annular Mode (NAM/SAM)).

Aus den Poster-Conclusions:

Our analysis of the wintertime NH variability shows that a reduced solar irradiance, comparable to that of the Maunder Minimum, leads to more NAO(-) and weak vortex events. Additionally the coupling between the stratosphere is stronger in both cases, weak but in particular strong vortex events.

Eine geringe Sonnenaktivität führt zu einer negativen NAO. Das passt bestens mit dem Ergebnis von Baker et al. 2015 (siehe oben), die eine positive NAO für die solar starke Phase der Mittelalterlichen Wärmeperiode fanden.

 

Überraschung: Ausdehnung des antarktischen Meereises vor 100 Jahre ähnlich wie heute

Die Satellitenmessungen zum arktischen Meereis umfassen nicht einmal 40 Jahre. Das ist nicht besonders viel, wenn man bedenkt, dass viele natürliche Klimarhythmen mit Perioden von 60 Jahren und mehr schwingen. Zum Glück gibt es das Gebiet der Klimarekonstruktion. Anhand von historischen Dokumenten und Sedimentbohrkernen kann die Entwicklung der Eisbedeckung abgeschätzt nachvollzogen werden. Im November 2016 ließen Tom Edinburg und Jonathan Day mit einem Artikel in The Cryosphere aufhorchen, in dem sie Schiffslogbücher aus der Zeit der antarktischen Entdeckerzeit auf Hinweise zum Meereis durchforsteten:

Estimating the extent of Antarctic summer sea ice during the Heroic Age of Antarctic Exploration
In stark contrast to the sharp decline in Arctic sea ice, there has been a steady increase in ice extent around Antarctica during the last three decades, especially in the Weddell and Ross seas. In general, climate models do not to capture this trend and a lack of information about sea ice coverage in the pre-satellite period limits our ability to quantify the sensitivity of sea ice to climate change and robustly validate climate models. However, evidence of the presence and nature of sea ice was often recorded during early Antarctic exploration, though these sources have not previously been explored or exploited until now. We have analysed observations of the summer sea ice edge from the ship logbooks of explorers such as Robert Falcon Scott, Ernest Shackleton and their contemporaries during the Heroic Age of Antarctic Exploration (1897–1917), and in this study we compare these to satellite observations from the period 1989–2014, offering insight into the ice conditions of this period, from direct observations, for the first time. This comparison shows that the summer sea ice edge was between 1.0 and 1.7° further north in the Weddell Sea during this period but that ice conditions were surprisingly comparable to the present day in other sectors.

Das überraschende Resultat: Vor 100 Jahren sah es hinsichtlich der Meereisbeckung ähnlich aus wie heute, mit Ausnahme des Weddellmeeres. Eine Studie von Hobbs et al. 2016 schaut ebenfalls in das letzte Jahrhundert zurück, diesmal anhand von geowissenschaftlichen Meereisrekonstruktionen. Wieder werden die starken Diskrepanzen zwischen realer Meereisentwicklung und Modellsimulationen beklagt:

Century-scale perspectives on observed and simulated Southern Ocean sea ice trends from proxy reconstructions
Since 1979 when continuous satellite observations began, Southern Ocean sea ice cover has increased, whilst global coupled climate models simulate a decrease over the same period. It is uncertain whether the observed trends are anthropogenically forced or due to internal variability, or whether the apparent discrepancy between models and observations can be explained by internal variability. The shortness of the satellite record is one source of this uncertainty, and a possible solution is to use proxy reconstructions, which extend the analysis period but at the expense of higher observational uncertainty. In this work, we evaluate the utility for change detection of 20th century Southern Ocean sea ice proxies. We find that there are reliable proxies for the East Antarctic, Amundsen, Bellingshausen and Weddell sectors in late winter, and for the Weddell Sea in late autumn. Models and reconstructions agree that sea ice extent in the East Antarctic, Amundsen and Bellingshausen Seas has decreased since the early 1970s, consistent with an anthropogenic response. However, the decrease is small compared to internal variability, and the change is not robustly detectable. We also find that optimal fingerprinting filters out much of the uncertainty in proxy reconstructions. The Ross Sea is a confounding factor, with a significant increase in sea ice since 1979 that is not captured by climate models; however, existing proxy reconstructions of this region are not yet sufficiently reliable for formal change detection.

Eine Arbeit von Ellen & Abrams 2016 schaut sogar 300 Jahre zurück und zeigt, dass die Zunahme des Meereises von 1979-2016 Teil eines längerfristigen Wachstumstrends im 20. Jahrhundert darstellt:

Ice core reconstruction of sea ice change in the Amundsen-Ross Seas since 1702 A.D.
Antarctic sea ice has been increasing in recent decades, but with strong regional differences in the expression of sea ice change. Declining sea ice in the Bellingshausen Sea since 1979 (the satellite era) has been linked to the observed warming on the Antarctic Peninsula, while the Ross Sea sector has seen a marked increase in sea ice during this period. Here we present a 308 year record of methansulphonic acid from coastal West Antarctica, representing sea ice conditions in the Amundsen-Ross Sea. We demonstrate that the recent increase in sea ice in this region is part of a longer trend, with an estimated ~1° northward expansion in winter sea ice extent (SIE) during the twentieth century and a total expansion of ~1.3° since 1702. The greatest reconstructed SIE occurred during the mid-1990s, with five of the past 30 years considered exceptional in the context of the past three centuries.

 

Peinliches Versagen: Klimamodelle bekommen antarktisches Meereis einfach nicht in den Griff

Eine interessante Sägezahnentwicklung: 35 Jahre legte das antarktische Eis zu, dann nahm es plötzlich rapide ab. Über den Verlauf und die wahrscheinliche Verknüpfung mit Ozeanzyklen haben wir gestern an dieser Stelle berichtet. Klimamodelle konnten die Eiszunahme nicht nachvollziehen. Pfiffige Forscher aus Giessen nutzten das Erstaunen und erklärten kurzerhand, dass der Fall ganz klar wäre: Das wachsende antarktische Meereis sei natürlich eine Folge des menschengemachten Klimawandels. Auf diese Idee muss man erst mal kommen. Lesen Sie selbst, hier die Pressemitteilung der Uni Giessen vom 30. Januar 2017:

Überraschende Zunahme des Meereises am Südpol offenbar Folge des Klimawandels

Wie Satellitenaufzeichnungen zeigen, hat die Ausdehnung des Meereises in der Antarktis seit 1979 deutlich zugenommen. Dieser Befund ist überraschend, da am Nordpol das Meereis in den letzten Jahrzehnten deutlich als Folge der globalen Klimaerwärmung abgenommen hat. Auch für die Südpolregion sagen die gängigen Klimamodelle eine ähnliche Entwicklung voraus. Ein deutsch-chinesisches Forscherteam rund um die Physiker Prof. Dr. Armin Bunde, Dr. Josef Ludescher und Dr. Naiming Yuan  der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) ist nun der Frage nachgegangen, ob sich die beobachtete Zunahme des Meereises noch im Rahmen seiner natürlichen Schwankungen bewegt und damit lediglich die erwartete Abnahme des Meereises kurzfristig maskiert – oder ob die Zunahme selbst, so erstaunlich das klingt, menschengemacht sein kann.

Zur Klärung dieser Frage setzten die Forscher moderne Methoden der Statistischen Physik ein, mit denen die natürlichen Schwankungen des Meereises modelliert und damit von menschengemachten Trends unterschieden werden können. Die Berechnungen ergaben, dass eine natürliche Schwankung mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann. Damit gehen die Wissenschaftler davon aus, dass auch für die Zunahme des Meereises der menschengemachte Klimawandel verantwortlich sein muss. Als Ursachen kämen zum Beispiel Blockaden in Folge der Klimaerwärmung in Frage, die dafür sorgen, dass in der Antarktis die warmen Nordwinde ausbleiben. Signifikant ist die Zunahme des Meereises vor allem in der Region Rossmeer.

„Der genaue Mechanismus muss noch erforscht werden“, sagt Prof. Bunde. „Eine Trendumkehr ist unseren Berechnung zufolge in den nächsten Jahrzehnten aber eher nicht zu erwarten.“ Eine Prognose darüber, ob das in den gängigen Klimamodellen befürchtete Abschmelzen des antarktischen Meereises ausbleiben wird, möchten die Gießener Forscher aber nicht abgeben. Trotzdem bestehe Anlass zur Hoffnung: „Ich würde mir größere Sorgen um zukünftige Überschwemmungen machen, wenn die antarktischen Temperaturen ähnlich wie in der Arktis steigen und das Meereis am Südpol ebenso auf dem Rückzug wäre“, erklärt Prof. Bunde.

Publikation: Naiming Yuan, Minghu Ding, Josef Ludescher & Armin Bunde: Increase of the Antarctic Sea Ice Extent is highly significant only in the Ross Sea. Scientific Reports 7, 41096;doi: 10.1038/srep41096 (2017). http://www.nature.com/articles/srep41096

War die Pressemitteilung vielleicht als Witz gemeint? Anfang 2017 war das Eis ja bereits dramatisch abgestürzt. Wie kann man da natürliche Schwankungen ausschließen, eine Trendwende anzweifeln? Ein sehr unglückliches Timing. Da die Forschung sicher ein bis zwei Jahre Vorlauf hatte, konnten die Forscher gar nicht so schnell auf die aktuellen Ereignisse reagieren, die ihre Ergebnisse arg in Zweifel ziehen. Auf jeden Fall will man mehr Geld: „Der genaue Mechanismus muss noch erforscht werden“.

Aber auch die NASA bekleckerte sich nicht mit Ruhm. Im Mai 2016 erklärte man dort, die mehrjahrzehntige Eiszunahme wäre vollkommen erklärbar, auch wenn die Modelle sie nicht reproduzieren können:

Study Helps Explain Sea Ice Differences at Earth’s Poles

Why has the sea ice cover surrounding Antarctica been increasing slightly, in sharp contrast to the drastic loss of sea ice occurring in the Arctic Ocean? A new NASA-led study finds the geology of Antarctica and the Southern Ocean are responsible.

A NASA/NOAA/university team led by Son Nghiem of NASA’s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, used satellite radar, sea surface temperature, land form and bathymetry (ocean depth) data to study the physical processes and properties affecting Antarctic sea ice. They found that two persistent geological factors — the topography of Antarctica and the depth of the ocean surrounding it — are influencing winds and ocean currents, respectively, to drive the formation and evolution of Antarctica’s sea ice cover and help sustain it. “Our study provides strong evidence that the behavior of Antarctic sea ice is entirely consistent with the geophysical characteristics found in the southern polar region, which differ sharply from those present in the Arctic,” said Nghiem.

Weiterlesen beim NASA JPL.

Wie gesagt, dann kam der Absturz des Eises, und alle machten ganz lange Gesichter. Neben den Ozeanzyklen könnten auch Stürme zum Einbruch der antarktischen Meereisbedeckung geführt haben, wie die American Geophysical Union am 21. Juni 2017 mitteilte:

Extraordinary storms caused massive Antarctic sea ice loss in 2016

A series of unprecedented storms over the Southern Ocean likely caused the most dramatic decline in Antarctic sea ice seen to date, a new study finds.

Antarctic sea ice – frozen ocean water that rings the southernmost continent – has grown over the past few decades but declined sharply in late 2016. By March of 2017 – the end of the Southern Hemisphere’s summer – Antarctic sea ice had reached its lowest area since records began in 1978. In a new study, scientists puzzled by the sudden ice loss matched satellite images of Antarctica with weather data from the second half of 2016 to figure out what caused so much of the ice to melt. They found that a series of remarkable storms during September, October and November brought warm air and strong winds from the north that melted 75,000 square kilometers (30,000 square miles) of ice per day. That’s like losing a South Carolina-sized chunk of ice every 24 hours.

Weiterlesen auf AGU.org.

Die Rolle der Winde wurde bereits 2016 von Turner und Kollegen beleuchtet. Angesichts der Pleiten, Pech und Pannen räumen die Klimamdellierer mittlerweile freimütig ein, dass ihre Simulationen des antarktischen Meereises großer Quatsch sind. In der Fachsprache heißt das dann “lack of skill”. Beispiel Yang et al. 2016:

Assessment of Arctic and Antarctic sea ice predictability in CMIP5 decadal hindcasts
This paper examines the ability of coupled global climate models to predict decadal variability of Arctic and Antarctic sea ice. We analyze decadal hindcasts/predictions of 11 Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) models. Decadal hindcasts exhibit a large multi-model spread in the simulated sea ice extent, with some models deviating significantly from the observations as the predicted ice extent quickly drifts away from the initial constraint. The anomaly correlation analysis between the decadal hindcast and observed sea ice suggests that in the Arctic, for most models, the areas showing significant predictive skill become broader associated with increasing lead times. This area expansion is largely because nearly all the models are capable of predicting the observed decreasing Arctic sea ice cover. Sea ice extent in the North Pacific has better predictive skill than that in the North Atlantic (particularly at a lead time of 3–7 years), but there is a re-emerging predictive skill in the North Atlantic at a lead time of 6–8 years. In contrast to the Arctic, Antarctic sea ice decadal hindcasts do not show broad predictive skill at any timescales, and there is no obvious improvement linking the areal extent of significant predictive skill to lead time increase. This might be because nearly all the models predict a retreating Antarctic sea ice cover, opposite to the observations. For the Arctic, the predictive skill of the multi-model ensemble mean outperforms most models and the persistence prediction at longer timescales, which is not the case for the Antarctic. Overall, for the Arctic, initialized decadal hindcasts show improved predictive skill compared to uninitialized simulations, although this improvement is not present in the Antarctic.

Im Juli 2017 dann ein offener Hilferuf im renommierten Fachblatt Nature. John Turner und Josefino Comiso fordern die Modellierergemeinde auf, die Sache endlich in den Griff zu bekommen:

Solve Antarctica’s sea-ice puzzle

John Turner and Josefino Comiso call for a coordinated push to crack the baffling rise and fall of sea ice around Antarctica.

[...] in Antarctic waters, sea-ice cover has been stable, and even increasing, for decades3. Record maxima were recorded in 2012, 2013 and 2014. […] So it came as a surprise to scientists when on 1 March 2017, Antarctic sea-ice cover shrank to a historic low. Its extent was the smallest observed since satellite monitoring began in 1978 (see ‘Poles apart’) — at about 2 million square kilometres, or 27% below the mean annual minimum. Researchers are struggling to understand these stark differences5. Why do Antarctica’s marked regional and seasonal patterns of sea-ice change differ from the more uniform decline seen around most of the Arctic? Why has Antarctica managed to keep its sea ice until now? Is the 2017 Antarctic decline a brief anomaly or the start of a longer-term shift6, 7? Is sea-ice cover more variable than we thought? Pressingly, why do even the most highly-rated climate models have Antarctic sea ice decreasing rather than increasing in recent decades? […]

Current climate models struggle to simulate the seasonal and regional variability seen in Antarctic sea ice. Most models have biases, even in basic features such as the size and spatial patterns of the annual cycle of Antarctic sea-ice growth and retreat, or the amount of heat input to the ice from the ocean. The models fail to simulate even gross changes2, such as those driven by tropical influences on regional winds9. Because ice and climate are closely coupled, even small errors multiply quickly.

Ganzen Beitrag auf nature.com lesen

 

Ozeanzyklen steuern antarktisches Meereis

Im Jahr 2016 begann eine Entwicklung, die wohl alle überrascht hat: Das antarktische Meereis begann plötzlich zu schrumpfen, ohne dass es irgendjemand vorhergesagt hätte. Während es 2015 noch im 12-Monatsdurchschnitt mehr als 13 Millionen Quadratkilometer umfasste, liegt der Wert heute bei weniger als 11 Millionen km2. Ole Humlum hat den Verlauf auf Basis von NSIDC-Daten aufgezeichnet (Abb. 1, rote Kurve):

Abbildung 1: Entwicklung der arktischen (blau) und antarktischen (rot) Meereisbedeckung. Abbildung: Climate4You. Daten: NSIDC.

 

Noch immer befindet sich das antarktische Eis im freien Fall, wie weit geht der Absturz noch? Da es sich um ein laufendes 12-Monatsmittel handelt, schauen wir auch auf den tagesgenauen Verlauf (Abb. 2). Die dicke graue Kurve zeigt den Median 1981-2010 an, die rote Kurve 2016 und die hellblaugrüne Kurve 2017. Interessant: Seit diesem Oktober könnte der Absturz beendet sein. Momentan haben wir ähnliche Eisausdehnungswerte wie im Vorjahr. Kommt jetzt bald die Trendwende?

Abbildung 2: Entwicklung des antarktischen Meereises. Abbildung: NSIDC.

 

Was ist hier passiert? Turner et al. 2017 fassten das Geschehen im Juli 2017 in den Geophysical Research Letters zusammen:

Unprecedented springtime retreat of Antarctic sea ice in 2016
During austral spring 2016 Antarctic sea ice extent (SIE) decreased at a record rate of 75 × 103 km2 d−1, which was 46% faster than the mean rate and 18% faster than in any previous spring season during the satellite era. The decrease of sea ice area was also exceptional and 28% greater than the mean. Anomalous negative retreat occurred in all sectors of the Antarctic but was greatest in the Weddell and Ross Seas. Record negative SIE anomalies for the day of year were recorded from 3 November 2016 to 9 April 2017. Rapid ice retreat in the Weddell Sea took place in strong northerly flow after an early maximum ice extent in late August. Rapid ice retreat occurred in November in the Ross Sea when surface pressure was at a record high level, with the Southern Annular Mode at its most negative for that month since 1968.

Die Autoren geben den ersten Hinweis auf mögliche Gründe: Der SAM-Ozeanzyklus – der auch als Antarktische Oszillation bekannt ist – nahm zur Zeit der rapiden Eisschmelze einen extrem negativen Wert an. Der Absturz könnte also rein natürliche Gründe im Zusammenhang mit der natürlichen Klimavariabilität haben. Im Jahr 1968, als die SAM zuletzt einen Tiefstand erreichte, gab es noch keine Satelliten, die die Eisausdehnung hätten messen können. Auch Paul Homewood erklärt die Eisänderungen in einem Artikel mit der SAM:

So, what’s happening in Antarctica? According to Paul Homewood, the simple answer was weather. Changing wind patterns, Homewood wrote on his site, caused by the Southern Annular Mode flipping negative allowed winds to penetrate from the north. That elevated temperatures while “pushing sea ice towards the coast.”

Nun ist es so, dass die globalen Ozeanzyklen über die sogenannte “Stadionwelle” sensu Judith Curry miteinander zeitversetzt verbunden sind. Insofern wundert es nicht, dass es auch Zusammenhänge mit den pazifischen Ozeanzyklen gibt, wie von Meehl et al. in Nature Geoscience im Juli 2016 beschrieben wurden:

Antarctic sea-ice expansion between 2000 and 2014 driven by tropical Pacific decadal climate variability
Antarctic sea-ice extent has been slowly increasing in the satellite record that began in 19791, 2. Since the late 1990s, the increase has accelerated, but the average of all climate models shows a decline3. Meanwhile, the Interdecadal Pacific Oscillation, an internally generated mode of climate variability4, transitioned from positive to negative5, with an average cooling of tropical Pacific sea surface temperatures5, a slowdown of the global warming trend6, 7, 8 and a deepening of the Amundsen Sea Low near Antarctica1, 9, 10, 11, 12 that has contributed to regional circulation changes in the Ross Sea region and expansion of sea ice10. Here we show that the negative phase of the Interdecadal Pacific Oscillation in global coupled climate models is characterized by anomalies similar to the observed sea-level pressure and near-surface 850 hPa wind changes near Antarctica since 2000 that are conducive to expanding Antarctic sea-ice extent, particularly in the Ross Sea region in all seasons, involving a deepening of the Amundsen Sea Low. These atmospheric circulation changes are shown to be mainly driven by precipitation and convective heating anomalies related to the Interdecadal Pacific Oscillation in the equatorial eastern Pacific, with additional contributions from convective heating anomalies in the South Pacific convergence zone and tropical Atlantic regions.

Die Autoren weisen darauf hin, dass das antarktische Meereis bis 2016 gewachsen sei, die Modelle aber fälschlicherweise eine Abnahme simuliert haben. Die Interdekadische Pazifische Oszillation habe sich mittlerweile in den negativen Bereich entwicklelt, was einen Rückgang des antarktischen Eises nach sich führen würde. Potzblitz – genau das ist eingetreten. Gerald Meehl und Kollegen hatten es richtig geahnt. Nun muss es in die Modelle eingebaut werden.

Aber es ist dann doch etwas komplexer: In einigen Bereichen wächst das Eis, in einigen schrumpft es, im Rhythmus des El Nino. Pope et al. erläuterten die Zusammenhänge im Juni 2017 in den Geophysical Research Letters:

The impacts of El Niño on the observed sea ice budget of West Antarctica
We assess the impact of El Niño-induced wind changes on seasonal West Antarctic sea ice concentrations using reanalysis data and sea ice observations. A novel ice budget analysis reveals that in autumn a previously identified east-west dipole of sea ice concentration anomalies is formed by dynamic and thermodynamic processes in response to El Niño-generated circulation changes. The dipole features decreased (increased) concentration in the Ross Sea (Amundsen and Bellingshausen Seas). Thermodynamic processes and feedback make a substantial contribution to ice anomalies in all seasons. The eastward propagation of this anomaly is partly driven by mean sea ice drift rather than anomalous winds. Our results demonstrate that linkages between sea ice anomalies and atmospheric variability are highly nonlocal in space and time. Therefore, we assert that caution should be applied when interpreting the results of studies that attribute sea ice changes without accounting for such temporally and spatially remote linkages.

Ein bedeutender Ost-West-Dipol: Viel Eis im Osten, wenig im Westen und andersherum. Erst wenn diese Muster ordentlich von den Modellen nachvollzogen werden können, sollte man den Zukunftprognosen auch trauen.

 

Um Antwort wird gebeten: Der Fall “Nordsee”

Vielleicht erinnern Sie sich: Am 10. September 2017 analysierten wir an dieser Stelle eine Meldung der Tagesschau, die auf einer fragwürdige Antwort des Bundesumweltministeriums auf eine Kleine Anfrage der Grünen fußte (“Bundesumweltministerium blamiert sich: Nordsee erwärmt sich NICHT schneller als die Ozeane“). Da hier ganz offensichtlich wissenschaftlich einiges im argen lag, wandte sich Sebastian Lüning kurzerhand an den NDR-Rundfunkrat mit Bitte um Klärung:

Sehr geehrte Damen und Herren,

Am 9.9.2017 berichteten Sie in der Tagesschau über die Erwärmung der Nordsee, die angeblich doppelt so schnell abläuft wie im Rest der Weltozeane. http://www.tagesschau.de/inland/nordsee-temperatur-101.html

Dabei stützten Sie sich auf die Antwort des Bundesumweltministeriums anlässlich einer Kleinen Anfrage der Grünen. Leider ist die Aussage aus wissenschaftlicher Sicht falsch. Die Entwicklung der Nordseetemperaturen ist 2016 in einer umfassenden Analyse des Helmholtz-Zentrum Geesthacht dargestellt worden (Fig. 3.3 in Quante & Colijn, https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-39745-0 ). Der Temperaturanstieg während er letzten 45 Jahre (seit Beginn der 1970er Jahre) beträgt laut Temperaturkurve im Buch lediglich wenige Zehntelgrad (z.B. rote Kurve, ERSSTv3b). Nach Glättung von Effekten durch Ozeanzyklen im Zusammenhang mit der Nordatlantischen Oszillation kommt für die Nordsee eine ähnliche Erwärmungsrate heraus wie für die globalen Ozeane. Graphiken und Analyse hier: http://kaltesonne.de/?p=45770

Ich möchte Sie bitten, die fehlerhaften Zahlen in einem überarbeiteten neuen Beitrag an gleicher Stelle zu korrigieren. Das Bundesumweltministerium hat hier leider falsch informiert, was dem Tagesschau-Team im Rahmen des allgemeinen Faktenchecks hätte auffallen müssen. Die fehlerhafte Berichterstattung ist besonders ärgerlich, da sie im Vorfeld der Bundestagswahlen stattfindet und den Grünen auf Kosten von CDU und SPD eine Bühne bietet. Insofern sollten Sie mit Ihrer Korrektur auch nicht bis nach der Bundestagswahl warten. 

Mit freundlichen Grüßen

Dr. habil. Sebastian Lüning

Es dauerte nur eine Woche, bis der Schlitz im elektronischen Briefkasten klapperte. Marcus Bornheim, Zweiter Chefredakteur ARD-aktuell ging auf den Fall ein und schrieb:

 

 

Zunächst einmal vielen Dank an Herrn Bornheim, dass er die Kritik ernst nimmt und die Beweggründe der ARD-Redaktion darlegt, auch wenn die Antwort aus inhaltlicher Sicht nicht überzeugt. Herr Bornheim erlaubte uns dankenswerterweise den Abdruck seines Schreibens hier im Blog. Sein Antwortschreiben wurde von Günter Hörmann, dem Vorsitzender NDR Rundfunkrat per Email zugesandt, dem Sebastian Lüning die verbliebenen Ungereimtheiten in einer Folgeemail mitteilte:

Sehr geehrter Herr Dr. Hörmann,

Ganz herzlichen Dank für die schnelle Bearbeitung meiner Kritik.

1) Herr Bornheim erklärt, es sei lediglich um die deutsche Nordsee gegangen. Dies verwundert, da diese starke Einschränkung aus dem Titel und dem ersten Teil der Meldung keinesfalls hervorgeht:

Nordsee erwärmt sich schneller als Ozeane
Die Nordsee ist stärker als die Ozeane von der Erwärmung der Meere betroffen. Dort stieg innerhalb der vergangenen 45 Jahre die Durchschnittstemperatur um 1,67 Grad, während es bei den Ozeanen 0,74 Grad waren. Das hat Folgen.
Die Nordsee hat sich in den vergangenen 45 Jahren doppelt so schnell erwärmt wie die Ozeane. [...].”
http://www.tagesschau.de/inland/nordsee-temperatur-101.html

Es reicht selbstredend nicht aus, die starke regionale Einschränkung erst im zweiten Teil der Meldung zu tätigen, wenn ein Großteil der Leser vermutlich schon zum nächsten Artikel gesprungen ist.

2) Des weiteren ist es unerklärlich, weshalb in einem Beitrag von 2017 lediglich Daten bis 2010 verwendet werden, insbesondere wenn es genau in jenem Jahr eine Trendwende in der Temperaturentwicklung gegeben hat, die offenbar bewusst ausgeklammert wurde – womöglich, um den Trend dramatischer aussehen zu lassen als er in Wirklichkeit ist. An mangelnden Daten kann es nicht gelegen haben, denn die liegen tagesaktuell vor. Außerdem hätte auf jeden Fall die kürzliche Geesthachter Nordseestudie verwendet werden müssen.

3) Schließlich ist die Angabe des Zeitraums “in den vergangenen 45 Jahrenin Ihrem Artikel von 2017 offensichtlich falsch, wenn Herr Bornheim in seiner Entgegnung nun von einem Startpunkt 1962 spricht (vorletzter Absatz seines Schreibens). 

Ich hoffe, dass der Gedankenaustausch Ihre Redaktion dazu motiviert, die Fakten ähnlicher Beiträge in Zukunft genauer zu prüfen, bevor sie ausgestrahlt werden. Dies wäre umso wichtiger, da es sich beim Klimawandel um ein politisch hochsensibles Thema handelt, bei dem eine präzise und korrekte Darstellung der Fakten unverzichtbar ist. Im Sinne der Transparenz würde ich die Antwort von Herrn Bornheim gerne im Blog www.kaltesonne.de veröffentlichen. Es wäre schön, wenn ich dazu Ihre Erlaubnis erhalten könnte.

Mit freundlichen Grüßen

Dr. Sebastian Lüning

Zum Abschluss der Korrespondenz versicherte Marcus Bornheim, dass die Anregungen gehört wurden und durchaus in die zukünftige redaktionelle Arbeit einfließen könnten.

Fazit: Es ist wichtig, auf Mißstände in der Klimadiskussion hinzuweisen. Ausgangspukt in diesem Punkt waren fragwürdige Aussagen des Bundesumweltministeriums. Auch Ministerien müssen sich der Kritik stellen. Die ungeprüfte Weiterverbreitung von schlampig recherchierten oder aufgebauschten Meldungen ist das zweite große Problem. Erwähnt sei noch, dass nicht nur die Tagesschau auf die Ministeriumsmeldung hereinfiel, sondern eine Vielzahl von Medien. Es scheint also im digitalen Zeitalter ein grundsätzliches Problem in den Medien mit dem Faktencheck zu geben. Unser Tip zur Klimaberichterstattung: Lieber etwas später berichten, nachdem die Fakten klar sind, anstatt sofort mit copy-paste auf Sendung zu gehen. Die Klimadiskussion ist hochpolitisch, da sollte man durchaus zunächst ein wenig hinter die Kulissen leuchten, bevor man Aussagen für bare Münze nimmt.

 

Das große Insektensterben: Folge von Biogas und intensiver Landwirtschaft

Heute ein Hinweis auf einen absolut sehenswerten achtminütigen  Bericht von Reinhard Laska in der ZDF-Sendung Frontal 21 am 10. Oktober 2017:

Ausgesummt und unbestäubt: Die Folgen des Insektensterbens

Naturschützer schlagen Alarm: Sie beobachten in Deutschland einen dramatischen Artenschwund bei wildwachsenden Pflanzen, Vögeln sowie Insekten wie etwa Bienen und Schmetterlinge.

Auch Singvögel seien in ihrer Existenz bedroht, weil ihnen Lebensraum und Nahrung verloren gehe. Das gelte auch für viele Fledermausarten, die in den Monokulturen keine Nahrung mehr finden und regelrecht verhungern.

Die Wissenschaftler machen dafür die intensive Landwirtschaft verantwortlich, die durch immer größere Ackerflächen, den massiven Einsatz von Pestiziden und maßlose Überdüngung den Lebensraum von Tieren und Pflanzen immer kleiner werden lässt. Der starke Druck, Lebensmittel so billig wie möglich anzubieten, führe zu der extremen Intensivierung der Landwirtschaft. Viele Forscher und Naturschützer fordern deshalb eine grundlegende Umorientierung der Agrarpolitik, um der fortschreitenden Zerstörung der biologischen Vielfalt Einhalt zu gebieten.

Frontal 21 über das verheerende Insektensterben und die Folgen für Natur und Agrarlandschaften.

Die Ursachen werden klar genannt: Die intensive Landwirtschaft mit riesigen Mengen an Pestiziden. Die Anbaufläche des Mais in Deutschland hat sich in den letzten Jahren fast verdoppelt. Auch hier nennt die Sendung in vorbildlicher Art und Weise Ross und Reiter: Die staatlich subventionierte Biogaserzeugung mit sozialistisch anmutenden Festpreisen ist einer der Hauptauslöser der Maimonokulturen. Interessant: Der Begriff “Klimawandel” taucht im Bericht nicht auf. Offenbar haben die Naturschützer erkannt, dass man nun endlich die wahren Probleme angehen muss. Der philosophische Hinweis auf den Klimawandel und die religiös anmutende Forderung nach fringender und drastischer CO2-Reduktion wird hier kaum weiterhelfen, so schick Zeitgeist-nah die bequeme Argumentation auch erscheinen mag.

Hier können Sie sich den Beitrag im Online-Video auf der ZDF-Webseite anschauen.

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In der Heimat des IPCC beschäftigt man sich mit tollkühnen Klimaklagen. Am 15. August brachte SRF den folgenden Beitrag:

Das Klima kommt vor die Gerichte

Weltweit nimmt die Zahl der gerichtlichen Klagen gegen die Klimapolitik von Regierungen zu – und es kommt auch zu Klagen gegen die Verursacher der Klimaerwärmung.

Die Klimaseniorinnen, so nennen sie sich, machen geltend, dass sie als ältere Frauen ganz besonders von der Klimaerwärmung betroffen sind. Statistisch sind die Todesfälle bei grosser Hitze in dieser Gruppe der Bevölkerung besonders häufig.

Die Klimaseniorinnen machen nun geltend, dass der Staat, sprich: die Eidgenossenschaft mehr tun muss, um ihre Gesundheit zu schützen – und das heisst: eine aktivere Klimapolitik betreiben muss. Sie gehören zu einer weltweiten Bewegung, die in ganz vielen Ländern Klagen eingereicht hat, um Private und Regierungen zu zwingen, die Emissionen an CO2 ganz drastisch zu senken.

Neben den klagenden schweizerischen Klimasenioren kommen auch Klimaklagen gegen die Niederlande und RWE im Programm vor. Besonders kurios ist der Fall gegen den großen deutschen Energieversorger. Sie kennen den Fall sicher: Ein peruanischer Bauer hat Angst vor einerm Staudammbruch eines Gletschersees und möchte von RWE einen Teil seiner Schutzmauerkosten bezahlt bekommen. Die Hamburger Rechtsanwältin erklärt im Interview die Gründe Ihrer Klage, die in erster Instanz gescheitert ist und nun in die nächste Instanz geht.

Unerwähnt bleibt im Radio, dass hinter der ganzen Aktion die Aktivistengruppe Germanwatch steckt, die hier unter dem Deckmäntelchen des peruanischen Bauers Testballons ausprobiert. Interessant ist auch, dass der Bauer explizit Klagen gegen die peruanische Regierung und Firmen aus Peru ausschloss. So erzählt es die Anwältin im Interview. Weshalb? Für den Betrieb der aktuellen Staumauer und die Füllhöhe des Sees ist der peruanische Staat verantwortlich. Hier wäre sicher der eigentliche Ansprechpartner für den Bauern zu sehen. Bei näherer Betrachtung entpuppt sich die ganze Aktion schnell als Farce.

 

Wissenschaftliche Integrität und Berufsethik in den Klimawissenschaften

US-Präsident Trump arbeitet sich Schritt für Schritt durch die klimapolitischen Hinterlassenschaften seines Amtsvorgängers. Dabei stößt er auf fragwürdige Konstellationen, die Stirnrunzeln verursachen. Vor kurzem entmachtete Trump den Chef des Advisory Committee for the Sustained National Climate Assessment, Richard Moss. Dieser hat eine lupenreine Aktivisten-Vergangenheit, war er doch viele Jahre Vizepräsident und Managing Director des World Wildlife Fund im Bereich des Klimawandels. Interessenskonflikte waren hier vorprogrammiert. Es ist gut, dass diese Verflechtung jetzt beendet wurde.

Die Besetzung von Klimagremien mit wissenschaftlicher Schiedsrichterfunktion durch Aktivisten ist ein Unding – und leider kein Einzelfall.Wenn man sich die Autorenschaft der IPCC-Klimaberichte anschaut, so stößt man auf eine größere Zahl an Aktivisten der unterschiedlichsten Farbschattierungen. Ähnlich gut vertreten ist übrigens auch das Potsdamer PIK. Mittlerweile haben viele ehemalige PIK-Mitarbeiter auch Stellen an anderen Instituten im In- und Ausland gefunden, so dass einige IPCC-Berichtsartikel gleich von mehreren Mitgliedern der großen PIK-Familie verantwortet werden, ohne dass dies sofort klar wird. Der Export von PIK-Wissenschaftlern dient letztendlich vor allem dazu, die Kontrolle über die internationalen IPCC-Berichte zu behalten. Ob dies auch im derzeit in Vorbereitung befindlichen 6. Klimabericht der Fall sein wird?

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Egal auf welcher Seite der Klimadiskussion man sich selber verortet, gelten für alle Beteiligten der Debatte die Regeln der wissenschaftlichen Integrität und Berufsethik. Hierdurch wird gewährleistet, dass überhaupt eine Klimadiskussion stattfinden kann. Leider halten sich nicht alle Beteiligten an diese Grundregeln, die eigentlich common sense sein sollten. Die American Geophysical Union (AGU) hat im August 2017 ihre Regeln aktualisiert und veröffentlicht. Das 34-seitige pdf finden Sie hier.

Darin geht es um Themen wie das Verhältnis zwischen Student und Dozent, Diskriminierung, Mobbying, wissenschaftliches Fehlverhalten oder ethische Verpflichtungen von Gutachtern wissenschaftlicher Artikel. Hier ein Auszug:

D. Harassment, Bullying, and Discrimination
AGU members work to maintain an environment that allows science and scientific careers to flourish through respectful, inclusive, and equitable treatment of others. As a statement of principle, AGU rejects discrimination and harassment by any means, based on factors such as ethnic or national origin, race, religion, citizenship, language, political or other opinion, sex, gender identity, sexual orientation, disability, physical appearance, age, or economic class. In addition, AGU opposes all forms of bullying including threatening, humiliating, coercive, or intimidating conduct that causes harm to, interferes with, or sabotages scientific activity and careers. Discrimination, harassment (in any form), and bullying create a hostile environment that reduces the quality, integrity, and pace of the advancement of science by marginalizing individuals and communities. It also damages productivity and career advancement, and prevents the healthy exchange of ideas.

Wissenschaftliche Kritik ist erwünscht, jedoch ist die Ausgrenzung aufgrund abweichender wissenschaftlicher Ansichten nicht legitim. Zudem darf die Herkunft keine Rolle im wissenschaftlichen Diskurs spielen. Pauschalverdächtigungen von Beschäftigten der Energieindustrie als Söldner des Kapitals stellen eine Diskriminierung dar. Die Bezeichnung als “Klimaleugner” gehört ganz klar in die Kategorie Mobbing. Aber auch die klimaskeptische Seite muss sich an die Regeln halten. Begriffe wie “Lügner” oder “Lüge” gehören nicht in die Debatte, wenn eine vorsätzliche schwere Täuschung nicht klar ist. Ein weiterer Auszug:

B. Ethical Obligations of Editors of Scientific Journals
To uphold integrity in the AGU publishing process, AGU Editors are expected to do the following:

1. Provide unbiased consideration to all manuscripts offered for publication, judging each on its merits without regard to ethnic origin, race, religion, citizenship, language, political or other opinion, gender, gender identity, sexual orientation, disability, appearance, age or economic class seniority, or institutional affiliation of the author(s).

2. Process all manuscripts promptly, with fairness, equity, and respect.

3. Take full responsibility for acceptance or rejection of a manuscript, working in the best interest of science and excellence and utilizing the recommendations of peer reviewers. Manuscripts may be rejected without review if considered inappropriate for the journal, and Editors may consult with Associate Editors or reviewers to aid in this decision.

4. Ensure the peer review process is objective, fair, and thorough. Be vigilant in avoiding conflict of interest, bias, discrimination, harassment, bullying or ad hominem attacks among reviewers and authors.

Dies sind ausgezeichnete Grundsätze, die von vielen Herausgebern befolgt werden. Leider gibt es aber auch hier Schwarze Schafe, haben sich Seilschaften herausgebildet, die kritische Stimmen am Mainstream bereits an der Tür abweisen und nicht einmal zum Review zulassen. Der KS-Redaktion ist ein Fall aus jüngster Zeit bekannt, bei der ein klimapolitisch brisantes Manuskript ein halbes Jahr in der Reviewschleife festgehalten wurde, bevor es dann letztendlich abgelehnt wurde. War es wirklich purer Zufall, dass am Ende das sogenannte Cut-Off-Publikationsdatum eines bestimmten internationalen Klimaberichts überschritten wurde, nach dessen Ablauf keine neuen Papers zum Thema mehr in den Bericht aufgenommen worden konnten?

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In eigener Sache: Vielleicht haben Sie es schon bemerkt: Wir haben jetzt ein Logo! Die Kälte in blau, die Sonne in gelb, der Kreis als Stellvertreter für die natürlichen Klimarhythmen. Wir hoffen, Ihnen gefällt es auch. Wir möchten uns bei allen beteiligten Helfern ganz herzlich bedanken! Wir hatten viele tolle Entwürfe. Schade, dass man nur ein Logo haben kann.

Neben dem Wiedererkennungswert soll das Logo auch eine Art Gütesiegel unserer Arbeit sein. Wir berichten aus der Wissenschaft und über die Wissenschaft. Im Kalte-Sonne-Blog unterrichten wir Sie über Forschungsresultate, die Sie meist nicht in der Zeitung finden. Zu unbequem, zu überraschend. Wir weisen auf Denkfehler und Auslassungen hin, sparen aber auch nicht an Lob, wenn wir auf besonders gelungene Fachartikel oder Medienberichte treffen. Unsere Kritiker lieben uns natürlich nicht. Wer mag es schon, wenn wir unbequeme Fragen stellen oder auf logische Defizite hinweisen. Aber auch das ist Wissenschaft, ob es den Kritikern passt oder nicht. Sie müssen es aushalten. Mit Pauschalunterstellungen und Beschimpfungen überschreiten einige Kommentatoren leider viel zu oft die Grundregeln der wissenschaftlichen Integrität und Berufsethik. Es ist wichtiger denn je, dass alle Seiten der Klimadiskussion gehört werden, ohne Diskriminierung, ohne wissenschaftliches Mobbing. Sieger der Debatte kann am Ende nur einer sein, die Wahrheit. In diesem Sinne, bleiben Sie uns gewogen, und danke für Ihre Unterstützung und Ihr Interesse am Thema.

 

 

 

Verwitterungsprozesse an der Erdoberfläche neutralisieren CO2 offenbar doch schneller als gedacht

Gute Nachrichten von der Florida State University am 1. August 2017. Das CO2 der Atmosphäre könnte sich durch Verwitterungsprozesse an der Erdoberfläche nun doch schneller zersetzen und neutralisieren als vormals angenommen:

Chemical weathering could alleviate some climate change effects

There could be some good news on the horizon as scientists try to understand the effects and processes related to climate change. A team of Florida State University scientists has discovered that chemical weathering, a process in which carbon dioxide breaks down rocks and then gets trapped in sediment, can happen at a much faster rate than scientists previously assumed and could potentially counteract some of the current and future climate change caused by humans. The findings were published in the journal Scientific Reports.

Scientists have generally thought that this process takes hundreds of thousands to millions of years to occur, helping to alleviate warming trends at an exceptionally slow rate. Rather than potentially millions of years, FSU researchers now suggest it can take several tens of thousands of years. It’s not a quick fix though. “Increased chemical weathering is one of Earth’s natural responses to carbon dioxide increases,” said Theodore Them, the lead researcher on the paper and a postdoctoral researcher at Florida State and the National High Magnetic Field Laboratory. “The good news is that this process can help balance the effects of fossil fuel combustion, deforestation and agricultural practices. The bad news is that it will not begin to counteract the excessive amounts of atmospheric carbon dioxide that humans are emitting for at least several thousand years.”

As atmospheric carbon dioxide concentrations increase, the climate gets warmer. The warmer climate speeds up chemical weathering, which consumes carbon dioxide from the atmosphere and mitigates the greenhouse effect, thus leading to climate cooling. To conduct the study, the research team determined the rate at which rocks were chemically broken down over a period of rapid warming in the Early Jurassic Epoch called the Toarcian Oceanic Anoxic Event, an interval where a major extinction event occurred about 183 million years ago. Working with colleagues at Durham University in the United Kingdom and using state-of-the-art analytical instrumentation within the National MagLab’s Geochemistry Group, the researchers processed and measured the trace elements of their rock samples.

“We noticed that although chemical weathering increased significantly during this time interval, it was not as large as previously hypothesized for this event,” Them said. “What’s really striking, however, is the planet’s ability to respond to these environmental changes on such short timescales.” This increased chemical weathering process could have another downside. The researchers’ findings suggest that widespread oxygen-deficient oceans occurred because an excess of nutrients from the breakdown of rocks flowed into the oceans during the Early Jurassic Period. The researchers predict that future changes in climate and weather patterns due to a warming planet will create more precipitation and increase the amount of river water and nutrients transported to coastal regions. This is expected to increase both the size and duration of future coastal ocean deoxygenation, negatively impacting sea life in those areas.

“Understanding ancient climatic change like this helps us anticipate the timing, implications, and environmental response to better predict future climate scenarios,” said FSU Assistant Professor of Geology Jeremy Owens, a co-author on the paper. Other authors on the paper include Benjamin Gill from Virginia Tech, David Selby and Darren Gröcke from Durham University and Richard Friedman from University of British Columbia.

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In Australien gab es nun einen mysteriösen Temperaturdaten-Unfall. Offenbar sind mehrere kühle Temperaturmessungen einfach aus den Archiven verschwunden. Der Fall wird jetzt untersucht.

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In Indien hat es 2016/17 eine neue Getreide-Rekordernte gegeben. Wie passt dies zu den Klimaalarmszenarien, die die Landwirtschaft und Nahrungsmittelversorgung in den Subtropen als stark gefährdet darstellen?

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Bericht in der Zambia Daily Mail Limited am 24. August 2017:

Germany pumps €4 million in climate change research
The German government has pumped about €4 million in a project to conduct research in climate change and sustainable land management use in Zambia.

Weiterlesen in der Zambia Daily Mail Limited

Vielleicht ein ganz gutes Projekt. Musste der Klimawandel wirklich mit in den Titel? Vielleicht wäre ein Blick in die Klimageschichte der letzten 1000 Jahre zunächst hilfreich. Auf unserer Kartierprojekt-Online-Karte zur Mittelalterlichen Wärmeperiode (MWP) erkennen wir eine große Wissenslücke in Sambia. Mit Ausnahme einer Torfkernstudie im Westen des Landes, wurden bisher keine Fallstudien zur klimatischen Entwicklung des Landes durchgeführt. Wäre dies nicht eine wichtige Grundlage, um den modernen klimatischen Wandel besser in den Langfristkontext einordnen zu können?

 

Alpenklima verständlich dargestellt: Günther Aigner präsentiert Temperatur- und Schneetrends aus Kitzbühel

Immer wieder lesen wir in der Zeitung, dass sich Skifahrer schon bald ein neues Hobby suchen müssen. Der Klimawandel würde den Schnee immer weniger werden lassen. Es würde mit jedem Jahr dramatischer werden. Der gutgläubige Leser erschaudert und sucht schon Adressen von Sommerrodelbahnen heraus.

Allerdings gibt es ein kleines Problem mit den Schneeschauergeschichten: Ihre wissenschaftliche Basis ist nicht robust. Bereits mehrfach haben wir an dieser Stelle darüber berichtet, dass in den meisten Fällen die natürliche Variabilität der Winter übersehen wird. Die Webplattform Zukunft Skisport hat in den letzten Jahren eine Vielzahl von Klima-Fakten, -Kurven und -Trends aus den Alpen zusammengesucht und ansprechend graphisch präsentiert. Eine wahre Fundgrube für alle, die sich einmal selber unabhängig informieren wollen, ohne vorgekaute Slogans der Presselandschaft.

Am 21. Juli 2017 gab der Betreiber von Zukunft Skisport, der Tiroler Skitourismusforscher Günther Aigner, im „Kitzbühel Country Club“ einen spannenden Überblick über rund 120 Jahre Klimageschichte in und um Kitzbühel. Mit Hilfe von amtlichen Messdaten geht er verschiedenen Fragen nach: Stimmt es, dass es früher mehr geschneit hat? Um wie viel Grad Celsius haben sich die Kitzbüheler Winter in den letzten Jahrzehnten erwärmt? Stimmt es, dass die Skisaisonen immer kürzer werden? Gibt es eine Lücke, die zwischen der öffentlicher Wahrnehmung und den amtlichen Messdaten klafft?

Der 36-minütige Vortrag ist auf Youtube verfügbar und ist hoch empfehlenswert. Aigner berichtet unaufgeregt und faktenorientiert über die Entwicklung von Schneetrends, Sommer- und Wintertemperaturen. Er zeigt, wie sehr das Geschehen von der natürlichen Variabilität geprägt ist. Eine dieser natürlichen Schwankungen mag wohl der Anlass gewesen sein, dass man sich um den Schnee begann Sorgen zu machen. Aigner erläutert das psychologische Phänomen treffend. Großwetterlagen mit Strömungen aus dem Nordatlantik vs. warmer Luft aus dem Süden scheinen die Haupttreiber der Wintertemperaturen zu sein, bei denen kein Erwärmungstrend erkennbar ist. Aigner erklärt, dass Schneemengen sowohl durch kalte Temperaturen aber auch durch Niederschläge beeinflusst werden. Zudem gilt es Trends in Schneebedeckung und maximaler Schneehöhe separat zu betrachten. Aigner berichtet aus der Praxis, dass man mit Schneedepots (“Snow Farming”) viel mehr erreichen kann als zuvor angenommen.

Hier das Vortragsvideo:

Zum Vortragenden: Der Tiroler Skitourismusforscher Günther Aigner (* 1977 in Kitzbühel) absolvierte die Diplomstudien der Sportwissenschaft und der Wirtschaftspädagogik an der Leopold-Franzens-Universität Innsbruck und an der University of New Orleans („UNO“, USA). Diplomarbeit (2004): „Zur Zukunft des alpinen Skisports. Einflussfaktoren und ihre Auswirkungen“. Nach weiterführenden Forschungstätigkeiten am Institut für Sportwissenschaft an der Universität Innsbruck bei Univ.-Prof. Dr. Elmar Kornexl folgte der Wechsel ins Tourismusmarketing. Von Juni 2008 bis Juli 2014 leitete Aigner für den Tourismusverband „Kitzbühel Tourismus” das Wintermarketing der Gamsstadt. Seit August 2014 ist der Autor hauptberuflich als Skitourismusforscher tätig und führt die Plattform „Zukunft Skisport”. Seine „Fünf Thesen zur Zukunft des alpinen Skisports“ stellte der Tiroler erstmals beim Europäischen Forum in Alpbach vor. Es folgten zahlreiche Fachvorträge im In- und Ausland sowie Beiträge und Interviews in TV-, Hörfunk- und Printmedien. Gastlektorate führten Aigner bis dato an Hochschulen in Belgrad (SRB), Baku (AZE), Sanya (CHN), Innsbruck, Salzburg, Kufstein, Krems und Seekirchen am Wallersee sowie als Referenten zum Ausbildungslehrgang der Österreichischen Staatlichen Skilehrer. Aigner ist Verfasser zahlreicher Schnee- und Temperaturstudien für namhafte Destinationen im Alpenraum – unter anderem für Kitzbühel, Lech-Zürs, Ischgl, Zell am See, Obergurgl, Sölden, Damüls, Kleinwalsertal und Obertauern.

Übrigens: Sie können das Video auf Youtube kommentieren.

 

 

Stoffliche Zusammensetzung der Sonnenkorona verändert sich im Takt des 11-jährigen Sonnenzyklus

Das Magnetfeld der Sonne steht schon seit längerem im Verdacht, der wahre Treiber der solaren Klimawirkung auf das Erdklima zu sein. Klimarekonstruktionen für die letzten Jahrtausende zeigen einen klaren Zusammenhang zwischen Sonne und Klima. Klimamodelle können ihn noch immer nicht nachvollziehen, nicht einmal qualitativ, geschweige denn quantitativ. Das scheint das Klimaestablishment wenig zu kümmern. An einer soliden Basis ihrer Modelle scheint wenig Interesse zu bestehen.

Umso wichtiger ist eine gute Kenntnisse des solaren Magnetfeldes. Das University College London meldete am 3. August 2017 eine kleine Sensation. Man hatte entdeckt, dass sich die stoffliche Zusammensetzung in der Sonnenkorona – der heißen Atmosphäre der Sonne – im Takte des 11-jährigen Sonnenzyklus verändert (via Science Daily):

Solving the mystery of the sun’s hot atmosphere

The elemental composition of the Sun’s hot atmosphere known as the ‘corona’ is strongly linked to the 11-year solar magnetic activity cycle, a team of scientists from UCL, George Mason University and Naval Research Laboratory has revealed for the first time.

The study, published in Nature Communications and funded by the NASA Hinode program, shows that an increase in magnetic activity goes hand in hand with an increase of certain elements, such as Iron, in the solar corona. It is thought that the results could have significant implications for understanding the process leading to the heating of the Sun’s corona.

“Elemental composition is an important component of the flow of mass and energy into the atmospheres of the Sun and other stars. How that composition changes, if it does indeed change, as material flows from the surface of the Sun to its corona influences ideas we have about the heating and activity in atmospheres of other stars,” said Dr Deborah Baker (UCL Space & Climate Physics).

Through its 11-year cycle, the Sun moves from relatively quiet periods at solar minimum, to intense magnetic activity at solar maximum, when large numbers of sunspots appear and there is an increase in radiation.

“Previously, many astronomers thought that elemental composition in a star’s atmosphere depended on the properties of the star that don’t change, such as the rotation rate or surface gravity. Our results suggest that it may also be linked with the magnetic activity and heating processes in the atmosphere itself, and they change with time, at least in the Sun,” said the study’s lead author, Dr David H. Brooks (George Mason University).

The Sun’s surface, the photosphere, has a temperature of around 6000 degrees, but the outer atmosphere, the corona — best seen from Earth during total solar eclipses — is several hundred times hotter. How the corona is heated to millions of degrees is one of the most significant unsolved problems in astrophysics. The solution will help scientists better understand the heating of other stars.

“Why the Sun’s corona is so hot is a long-standing puzzle. It’s as if a flame were coming out of an ice cube. It doesn’t make any sense! Solar astronomers think that the key lies in the magnetic field, but there are still arguments about the details,” added Dr Brooks.

The team of scientists analysed observations from the Solar Dynamics Observatory at a time of low activity (solar minimum) starting in 2010, and through till 2014 when huge magnetic active regions crossing the solar disk were common.

An unknown mechanism preferentially transports certain elements, such as Iron, into the corona instead of others, giving the corona its own distinctive elemental signature. The team think that the mechanism that separates the elements and supplies material to the corona may also be closely related to the transport of energy, and that understanding it may provide clues to explain the whole coronal heating process.

“Our observations started in 2010, near the last solar minimum, and so observations of the global coronal spectrum for a complete solar cycle have not been possible. The fact that we detected this variation of the Sun in a relatively small period of time really highlights the importance of observing stars over complete stellar cycles, which we hope to do in the future. Currently we tend to just have snapshots of stars, but these are potentially missing some important clues,” said Dr Baker.

Whilst it would require long-term planning, the scientists expect that observing full stellar cycles would provide new insight into the nature of the atmospheres of stars and how they are heated to million degree temperatures.

Paper: David H. Brooks, Deborah Baker, Lidia van Driel-Gesztelyi, Harry P. Warren. A Solar cycle correlation of coronal element abundances in Sun-as-a-star observations. Nature Communications, 2017; 8 (1) DOI: 10.1038/s41467-017-00328-7

 

Immer wieder gerne: Stefan Rahmstorf und sein Sonnentrick

Gute Nachrichten Ende Juli 2017 auf Kirchhellen.Online:

Seltenes Urgetreide trotzt dem Klimawandel
Bäckerei Kläsener setzt auf das Urgetreide, das der Hof Overgünne in Kirchhellen anbaut – Emmer ist mineralstoffreich und für den Klimawandel gewappnet

Weiterlesen auf Kirchhellen.Online

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Der Eduard Zimmermann der Klimawissenschaften, Stefan Rahmstorf, warnte am 29. Juli 2017 in seinem Blog “Klimawandel XY Ungelöst” – aka Klimalounge – vor klimatischen Neppern, Schleppern und Bauernfängern:

Der globale CO2-Anstieg: die Fakten und die Bauernfängertricks
Die Fakten zum globalen CO2-Anstieg sind klar, eindeutig und unumstritten – dennoch recycelt die Welt dazu immer wieder gerne uralte Klimaskeptikermythen. Sind die Wälder am CO2-Anstieg schuld?

Konkret reibt sich Eduard Zimmermann Stefan Rahmstorf am Artikel “Kurzschluss bei der Energiewende” von Daniel Wetzel in der Welt, in dem der es doch tatsächlich gewagt hatte, Rahmtorfs Lieblingsprojekt in Frage zu stellen. Zuvorderst geht es um den anthropogenen Anteil am Gesamt-CO2-Haushalt, kein richtig spannendes Thema. Ebsenso geht es um Größenordnungen und ihre Signifikanz. Je nach Giftigkeitsgrad können auch kleine Dosen eine Wirkung entfalten. Alte Kamellen. Bei Betrachtung seiner Abbildung 5 muss Rahmstorfs Ernsthaftigkeit jedoch in Frage gestellt werden. Es handelt sich um eine seiner Lieblingsabbildungen, die er regelmäßig bringt und dadurch aber auch nicht besser wird. Hier zunächst die Abbildung:

 

Abbildung 2.  Abbildung aus Rahmstorfs Blogbeitrag “Der globale CO2-Anstieg: die Fakten und die Bauernfängertricks” vom 29.7.2017.

 

Rahmstorfs Abbildungstext lautet:

Verlauf von globaler Temperatur, CO2-Konzentration und Sonnenaktivität. Temperatur und CO2 sind relativ zueinander so skaliert, wie es dem physikalisch erwarteten CO2-Effekt auf das Klima entspricht (d.h. beste Abschätzung der Klimasensitivität). Die Amplitude der Sonnenkurve ist so skaliert, wie es der beobachteten Korrelation von Sonnen- und Temperaturdaten entspricht. (Details sind hier erläutert.) Diese Grafik kann man sich hier erzeugen und dort auch einen Code kopieren, mit dem sich die Grafik als Widget in die eigene Website einbauen lässt (wie in meiner home page) – dort wird sie dann automatisch jedes Jahr mit den neuesten Messdaten aktualisiert. Dank an Bernd Herd, der dies programmiert hat.

Erster Hinweis: Entgegen Rahmstorfs Einlassung gibt es momentan gar keine “beste Abschätzung der Klimasensitivität“. Der 5. Klimazustandsbericht des IPCC hat diesen Wert bewusst offengelassen, da kein Konsens unter den beteiligten Berichtsautoren erzielt werden konnte. Stattdessen wurden eine sehr weite Spanne von 1,5-4,5°C Erwärmung pro CO2-Verdopplung angegegen, die von “bewältigbar” bis “katastrophal” reicht.

Zweiter Hinweis: Die Skalierung der Sonnenkurve wurde so gestaucht, dass man Trends kaum noch erkennen kann. Zudem wurde bewusst eine Sonnenkurve gewählt, die nicht wirklich repräsentativ ist, wenn man solare Aktivitätsrekonstruktionen über Isotope und kosmische Strahlung miteinbezieht. Eine wissenschaftlich robustere Version der Graphik sieht so aus:

Abbildung 2: Entwicklung der globalen Temperatur (GISS), CO2 -Konzentration und Sonnenaktivität (Steinhilber et al. 2009).

 

Rahmstorf beklagt Bauernfänger- und Taschenspielertricks und fällt dabei selber beim Schnelltest glatt durch. Ist der Mann, der so gerne auf Grünen-Veranstaltungen spricht, wirklich so glaubwürdig wie er vorgibt?

 

Natürliche Klimavariabilität: Invasoren-Arten traten auch schon früher auf

Immer wieder lesen wir Geschichten in der Zeitung, in denen der Niedergang einer Pflanze oder Tierart beklagt wird, die durch andere Neuankömmlinge verdrängt wird. In der Regel wird der Klimawandel dafür verantwortlich gemacht. Die Trends basieren meist auf Daten von wenigen Jahrzenten. Nur in den seltensten Fällen machen sich die Forscher die Mühe, weiter in die Klimageschichte einzutauchen und die Verbreitung der betreffenden Arten zu rekonstruieren.

Ein Forscherteam der University of the Witwatersrand um Jennifer Fitchett hat es jetzt besser gemacht. Die Forscher untersuchten einen Sedimentkern aus dem Hochland in Lesotho, der Veränderungen im Pflanzenbewuchs der letzten 4000 Jahre dokumentiert. Dabei entdeckten sie, dass die vermeintlichen modernen Invasoren-Arten bereits mehrfach in der Region auftauchten, also keineswegs ein modernes Phänomen darstellen. Jenniffer Fitchett und ihr Team gehen davon aus, dass es sich um Dürreindikatoren handelt, wobei die Pflanzen bevorzugt dürregeschädigte Böden besiedeln. Hier die Pressemitteilung der University of the Witwatersrand vom 20. Juli 2017:

‘Invasive’ species have been around much longer than believed

Pollen record of plant, that is currently being eradicated, extends much further back than the 100 years it is believed to be growing in the Lesotho Highlands.

The DST-NRF Centre of Excellence for Palaeoscience funded researchers based in the School of Geography, Archaeology and Environmental Studies and in the Evolutionary Studies Institute of the University of the Witwatersrand have used fossil pollen records to solve an on-going debate regarding invasive plant species in eastern Lesotho. Their study, Chrysocoma ciliata L. (Asteraceae) in the Lesotho Highlands: an anthropogenically introduced invasive or a niche coloniser?, published in Biological Invasions, confirms that a shrub believed to be an invasive in the eastern Lesotho Highlands has been growing in the region for over 4,000 years.

Dr Jennifer Fitchett of the School of Geography, Archaeology and Environmental Studies, and her co-authors Professors Marion Bamford (ESI, Wits), Stefan Grab (GAES, Wits) and Anson Mackay (University College London Environmental Change Research Centre and Geography Department) have been investigating the palaeoenvironments of eastern Lesotho through the use of pollen, diatom and sedimentary records. In a case of ‘accidental science’, the group discovered the pollen of Chrysocoma cilliata at intermittent locations throughout the depth of the sediment profile they were studying. This was unexpected, as Chrysocoma ciliata is believed to be an invasive species introduced to the eastern Lesotho Highlands by cattle herders at the turn of the 20th century. The species was found to extend much further back in the pollen record than the 100 years that it is believed to have been growing in the region.

Chrysocoma cilliata came to the attention of environmental managers as it proliferates under drought conditions, and rapidly colonises degraded landscapes. In particular, the plant grows easily in abandoned cattle stations, where over-grazing has resulted in the loss of both top soil and vegetation. As the shrub was believed to be an invasive species, introduced to the region from the South African Karoo to the west, the primary management response was to attempt to eliminate the crop. In recent years, Dr Clinton Carbutt of Ezemvelo KwaZulu-Natal Wildlife suggested on the basis of vegetation surveys that the species may in fact not be an invasive, but rather a species that thrives under conditions that the more typical alpine wetland groups struggle to survive. The pollen evidence for Chrysocoma cilliata dating back to 4,000 years before present supports this hypothesis.

Although this study proves that the species was not introduced to the region 100 years ago with the introduction of cattle grazing, as has previously been suggested, it is not possible at this stage to prove that it was not accidentally introduced by early inhabitants of the eastern Lesotho highlands. Archaeological records provide evidence for settlement in the eastern Lesotho highlands by Stone Age groups as far back as 80,000 years ago. There is strong archaeological evidence to suggest that these groups migrated both seasonally and inter-annually to warmer regions, with water providing the primary attraction of the otherwise uninhabitable cold highlands. It is thus possible that they may have accidentally transported seeds of this plant into the region. If this were the case, the plant would be more accurately classified as an archetype invasive. However, until the presence or absence of this species prior to 80,000 years ago can be confirmed, Chrysocoma ciliata can most accurately be termed a niche coloniser, most probably native to the eastern Lesotho highlands.

This study highlights the importance of palaeoscience research in addressing global change challenges. In addition to determining the provenance of plant species, and hence resolving debates regarding their status as invasives, the analysis of plant and animal fossils can provide valuable information relating to climate change, and critical biological thresholds under changing conditions.

Paper: Jennifer M. Fitchett, Marion K. Bamford, Anson W. Mackay, Stefan W. Grab. Chrysocoma ciliata L. (Asteraceae) in the Lesotho Highlands: an anthropogenically introduced invasive or a niche coloniser? Biological Invasions, 2017; DOI: 10.1007/s10530-017-1478-1

 

Zu hohe CO2-Emissionen: Hunde und Katzen müssen demnächst wohl durch Hamster ersetzt werden

Vor knapp 30 Jahren gab der Klimawissenschaftler und Hardcoreaktivist James Hansen eine vielebeachtete Temperaturvorhersage für die globale Erwärmung ab. Vor seinem geistigen Auge sah er eine Erwärmung von einem Grad Celsius die sich bis 2018 einstellen sollte. In der Realität sind jedoch laut UAH-Satellitendaten nur ein Drittel-Grad eingetreten. Faktor drei daneben. Konsequenzen für Hansen? Keine. Er wird immer noch in den Klimaaktivistenkreisen als Kultfigur gefeiert. Was interessiert uns das Geschwätz von gestern. Das gilt übrigens auch für Deutschland, wo es den Medien ziemlich egal ist, dass Hartmut Graßl’s Erwärmungsprognose von 1990 dramatisch zu scheitern droht.

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Am 29. Juli 2017 erschien im angesehenen Klimablog Climate Etc. ein Beitrag von Frank Bosse, in dem er den Stand in der Aerosolforschung beleuchtet. Zur Erinnerung: Die Schwefldioxid-Aerosole werden von den Klimamodellierern noch immer als “Joker” eingesetzt, um übertrieben angenommene Erwärmungbeträge des CO2 künstlich herunterzukühlen. Aerosolexperten gehen mittlerweile auf die Barrikaden und korrigierten die inflationäre Kühlwirkung der Aerosole drastisch nach unten. In seinem Beitrag erläutert Bosse anhand eines neuen Papers von Chung und Soden die Folgen: Die interne Variabilität des Klimas ist stärker als gedacht. Die Modelle müssen nun zwingend die Ozeanzyklen in den Griff bekommen, und dies auf jede Fall passgenau, also in Phase. Hier geht es zu Frank Bosses Artikel.

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Kommt jetzt das Aus für Hunde und Katzen? Gregory Okin, Professor an der University of California in Los Angeles, hat nun den großen Klimaschaden berechnet, den unsere Bellos und Kitties verursachen. Es wäre aus CO2-Emissionssicht nicht mehr haltbar, Hunde und Katzen zu besitzen. Stattdessen sollte man lieber auf klimafreundlichere Hamster umsteigen.

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Klimaskandale hat es etliche gegeben. Was passiert, wenn sich der IPCC-Chef seinen Mitarbeitern unsittlich nähert? Unter den Teppich gekehrt. Was passiert, wenn gehackte Forscher-Emails aufdecken, wie Daten bewusst alarmistische interpretiert und medial präsentiert werden? Interne Untersuchungen werden eingesetzt, die nach cooldown period irgendwann die Beteiligten freisprechen. Hier gibt es nichts zu sehen, gehen Sie bitte weiter. Alfred Brandenberger hat in seinem Klima-Vademecum eine Übersicht der Klimaskadale und -Skandälchen zusammengestellt. Viel Spass beim Schmökern:

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Der Astronom Florian Freistetter betreibt das beliebte Blog Astrodictium simplex. Dort brachte er im Sommer 2017 eine kleine Serie zu Klimawandel, in der er vorgab, bestimmte Mythen zu entzaubern. Schauen wir einmal spaßeshalber in einen der Artikel hinein:

Das Klima hat sich doch früher schon geändert – der Klimawandel ist nicht so schlimm! (Klimawandel-Mythen 03)
[...] Wir wissen, dass die Erde früher mal komplett mit Eis bedeckt war; wir wissen, wie das Wetter vor 2,7 Milliarden Jahren war; und so weiter. Wir wissen sehr viel über das Klima der Vergangenheit und wir wissen, dass es sich immer wieder mal geändert hat. Aber daraus folgt nicht das, was die Klimawandelleugner gerne folgern würden. Zuerst einmal folgt nicht daraus, dass die Veränderung des Klimas die JETZT gerade stattfindet, ganz “normal” ist. Das zeigt schon ein Blick auf die Zeitskalen. Die letzte Eiszeit (die wissenschaftlich offiziell eigentlich “Kaltzeit” genannt wird) war die sogenannte “Würm-Eiszeit”. [...]

Freistetter räumt natürliche Klimaveränderungen im Maßstab von 10.000 Jahren ein und lässt hierfür den Milankovic-Mechanismus über die Erdbahnparameter gelten. Das ist ok. Aber die Klimaveränderungen der letzten 2000 Jahre blendet Freistetter komplett aus, erwähnt sie mit keinem Wort. Die Arbeit der PAGES2k-Gruppe, also der Klimarekonstrukteure der letzten 2000 Jahre, wird einfach unter den Tisch fallen gelassen. Dabei hatten sie enorme Veränderungen dokumentiert. Hochpeinlich für Freistetter, wie er seine Leser hier hinters Licht führt.

Überhaupt scheint der Astroblogger und Hobbyklimatologe ein heißer Anhänger des Klimaaktivisten Stefan Rahmstorf zu sein, eine geistige Nähe, die wohl gar keine ausgwogene Beschäftigung mit dem Thema zulässt. In einem seiner Blogartikel schreibt Freistetter:

Auch der Klimaforscher Stefan Rahmstorf hat kürzlich einen sehr lesenswerten Artikel verfasst (und in der Vergangenheit jede Menge andere gute Artikel in seinem Blog verfasst – lest sie!). Und Klimafakten.de kann man ruhig auch mal einen ausführlichen Besuch abstatten.

Man könnte noch weitere Themen aus Freistetters sommerlichen Klimaserien besprechen. Allerdings ist das Niveau so erschreckend niedrig, dass es Zeitverschwendung wäre.

 

Temperaturentwicklung im Takt der Sonne: Klimamodellierer, bitte übernehmen Sie

Am 30. Juni 2017 erschien im Fachblatt The Open Atmospheric Science Journal eine Arbeit von Horst-Joachim Lüdecke und Carl-Otto Weiss, in der sie die globale Temperaturentwicklug der letzten 2000 Jahre auf wiederkehrende Element bzw. Zyklen hin untersuchten. Die Arbeit erschien im sogenannten open source Format, kann also kostenfrei heruntergeladen und gelesen werden.

Neben modernen Messdaten für die vergangenen 150 Jahre, basierten Lüdecke und Weiss ihre Analyse auf 6 publizierten und anerkannten Temperaturrekonstruktionen aus verschiedenen Teilen der Erde. Über diesen Datensatz ließen sie dann eine Spektralanalyse laufen, um mögliche Zyklen zu identifizieren. Und die Forscher wurden in der Tat fündig: Zum Vorschein kamen Zyklen mit von 1000, 460 und 190 Jahren Periodendauer gemäß der die globalen Temperaturen offenbar schwankten.

Die gefundenen Zyklendauern sind in der Wissenschaft auch aus einem anderen Bereich bekannt, nämlich der veränderlichen Sonnenaktivität. Rekonstruktionen der solaren Schwankungen auf Basis von Isotopen enthalten eben diese Zyklen. Der 1000 Jahreszyklus wird auch als Eddy-Zyklus bezeichnet, der 190-Jahreszyklus entspricht dem Suess-de Vries-Zyklus. Es liegt nahe, eine Verbindung zwischen den beiden Phänomenen anzunehmen. Da es unwahrscheinlich ist, dass das Erdklima die Sonnenaktivität bestimmt, muss der Bezug wohl andersherum sein: Die Sonne beeinflusst unsere globale Temperaturentwicklung. Nun ist es an den Klimamodellierern, diesen Bezug auch physikalisch nachzubilden. Bisher sind sie an der Reproduktion der Temperaturen der letzten 2000 Jahre kläglich gescheitert. Im 5. Klimabericht des IPCC räumen sie gut versteckt in der Mitte der viele hunderte Seiten starken Rapports ein, dass die Simulation des vorindustriellen Klimas über die letzten 500 Jahre hinaus bisher noch nicht gelungen sei. Vielleicht sollte man es daher nun einmal mit den solaren Zyklen probieren. Was spricht dagegen, ein unverbindliches Modell zu testen, in dem der Sonne eine wichtigere Stellung eingeräumt wird? Es spricht vieles dafür, dass die großen momentan bestehenden Diskrepanzen bei den vorindustriellen Klimasimulationen damit ausgeräumt werden könnten.

Hier der Abstract der Arbeit von Lüdecke und Weiss (2017):

Harmonic Analysis of Worldwide Temperature Proxies for 2000 Years
The Sun as climate driver is repeatedly discussed in the literature but proofs are often weak. In order to elucidate the solar influence, we have used a large number of temperature proxies worldwide to construct a global temperature mean G7 over the last 2000 years. The Fourier spectrum of G7 shows the strongest components as ~1000-, ~460-, and ~190 – year periods whereas other cycles of the individual proxies are considerably weaker. The G7 temperature extrema coincide with the Roman, medieval, and present optima as well as the well-known minimum of AD 1450 during the Little Ice Age. We have constructed by reverse Fourier transform a representation of G7 using only these three sine functions, which shows a remarkable Pearson correlation of 0.84 with the 31-year running average of G7. The three cycles are also found dominant in the production rates of the solar-induced cosmogenic nuclides 14C and 10Be, most strongly in the ~190 – year period being known as the De Vries/Suess cycle. By wavelet analysis, a new proof has been provided that at least the ~190-year climate cycle has a solar origin.

 

The Neglected Sun