Feb27

Der meteorologische Begriff beschreibt ein Hochdruckgebiet im Winter, das über den Kontinenten liegt. Weil sich über dem Festland die Luft in der kalten Jahreszeit stärker abkühlt als über den Meeren und kalte Luft schwer ist, sinkt sie zu Boden. Und wenn ein Hochdruckgebiet nur am Boden ausgeprägt ist ohne Verbindung in höhere Luftschichten, spricht man von einem Kältehoch. Bildet sich nun ein Bodenhoch über den Kontinenten, entsteht ein Druckgefälle und eine Verbindungen zu den Meeren, was zu einer bodennahen Luftströmung Richtung Meere führt.

Ein Kältehoch befindet sich zwischen 2’000 bis 3’000 Metern. Es kommt auch vor, dass ein warmes Höhenhoch über einem kalten Bodenhoch liegt. In diesen Fällen kommt es zu einem “doppelt” hohen Luftdruck, was zu Rekordwerten führt.

Eisgebilde © GNU Free Documentation License

Eisgebilde © GNU Free Documentation License

Im Winter bilden sich regelmässig grossflächige Kältehochs in Sibirien und Kanada, kleinflächige in den Alpen und Karpaten. Solche Kältehochs beeinflussen die Zirkulation in der Atmosphäre über der Nordhalbkugel entscheidend. In Sibirien, über Russland und der Mongolei kann ein Kältehoch mehrere Wochen andauern und zu Minustemperaturen führen, die zu den tiefsten zählen, die man auf der Erde messen kann.

Auch ist das Sibirienhoch eines der grundlegenden Aktionszentren des europäischen Wettergeschehens. Wenn sich im Winter die Westdrift abschwächt, wandern Ableger des Hochs bevorzugt nach Osteuropa und bringen, so wie jetzt, sibirische Kälte nach Mittel- und Südeuropa. Und aufgrund der warm-gemässigten Winde an der Westseite der Hochs erwärmt sich Nordeuropa.

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Jan16

In der als Atmosphäre bezeichneten Kugelsphäre der Erde entstehen durch das Zusammenwirken meteorologischer und optischer Gesetze faszinierende Erscheinungen von Abendrot über Himmelblau zu Halos, Höfen, Regenbögen, Polarlichter und vieles mehr.

Vertikaler Aufbau der Erdatmosphäre

Vertikaler Aufbau der Erdatmosphäre

Die unterste Lufthülle der Erde, die Troposphäre  besteht zu 76%  aus Stickstoff und 23% Sauerstoff. Die restlichen 1% teilen sich verschiedene Edelgase, Kohlendioxid und Wasserdampf. Dazu kommen Dunst- und Aerosolpartikel, die die Lichtschwächung beeinflussen.

Das Wettergeschehen selbst spielt sich vor allem in der Troposphäre ab. Es ist eine Schicht, die etwa 8 Kilometer an den Polen (wo sie im Winter bis zu 2 Kilometer niedriger ist als im Sommer) und 18 Kilometer am Äquator hoch reicht, wobei in noch höheren Schichten nur noch vereinzelt Wolken vorkommen, z. B. die leuchtenden Nachtwolken oder die faszinierenden Schauspiele der Meteore und Polarlichter.

Diese Erscheinungen lassen sich in Kategorien einordnen: Lichtbrechung an Wassertropfen, Brechung an Luftschichten, Beugung und Interferenzen, Lichtstreuung, selbstleuchtende Erscheinungen, sowie leuchtende Nachtwolken.

Das Phänomen der Polarlichter z. B. gehört zu den selbstleuchtenden Erscheinungen.

Aurora boreali, Island © Paul Morris, freie Nutzung

Aurora boreali, Island © Paul Morris, freie Nutzung

Oder die leuchtenden Nachtwolken sind Ansammlungen von Eiskristallen in der Mesopause, wo das absolute Temperaturminimum der Erdatmosphäre erreicht wird. Die meisten Sichtungen in Mitteleuropa gibt es von Anfang Juni bis Ende Juli, zur Zeit der Sommersonnenwende in der Dämmerung Richtung Norden.

Leuchtende Nachtwolken über dem Nationalpark Soomaa, Estland © Martin Koitmäe, eigenes Werk, GNU Free Documentation License

Leuchtende Nachtwolken über dem Nationalpark Soomaa, Estland © Martin Koitmäe, eigenes Werk, GNU Free Documentation License

Das Abend- und Morgenrot zählt man zu den Lichtstreuungseffekten. Die rote Farbe der Wolken entsteht, weil das Sonnenlicht an Luftmolekülen gestreut wird, wobei das blaue Licht sich stärker streut als das Rote. Für ein intensives Himmelsrot müssen viele Wassertröpfchen in der Atmosphäre vorhanden sein. Neben Wassertröpfchen können auch Staubteilchen z. B. von einem Vulkanausbruch farbige Dämmerungserscheinungen hervorrufen.

Abendrot © E. Zingg

Abendrot © E. Zingg

Lichtbrechung an Wassertropfen ruft den Regenbogen hervor. Das Sonnenlicht tritt in den Tropfen ein und wird dabei gebrochen. An der Innenwand des Tropfens wird ein Teil des Lichts reflektiert und tritt dann unter nochmaliger Brechung aus dem Tropfen aus. Die Farbverteilung des Regenbogens beruht darauf, dass der Brechungsindex des Wassers von der Wellenlänge des Lichts abhängig ist und so wird weisses Licht in seine einzelnen Farbkomponenten zerlegt.

Regenbogen © gemeinfrei

Regenbogen © gemeinfrei

Durch Lichtbeugung entstehen irisierende Wolken. Irisieren tritt häufig bei Wolken auf, die sich schnell bilden. Dann zeigen besonders die Ränder der Wolken eine purpurrote, blaue und grüne Farbe. Die Wassertröpfchen, die das Irisieren hervorrufen, sind sehr klein. Kleine Tröpfchen erzeugen grosse Kränze mit breiten Abschnitten gleicher Farbe. Die Tröpfchengrösse bestimmt die Grösse der Kränze, so dass die Farbe trotz gleichem Abstand zur Sonne unterschiedlich ist.

Irisierende Wolke © Brocken Inaglory, eigenes Werk, CC BY-SA 3.0

Irisierende Wolke © Brocken Inaglory, eigenes Werk, CC BY-SA 3.0

Wenn du das Tal sehen möchtest, steige auf den Berg.
Willst du die Bergspitze erblicken, schwinge dich zur Wolke empor.
Willst du jedoch die Wolke verstehen, schliesse die Augen und denke nach. Khalil Gibran

Viel Spass beim Beobachten des Himmels!

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Jan09

Von explosiver oder rapider Zyklogenese oder eben Bombogenese spricht man, wenn eine explosionsartige Senkung des Kerndrucks von mindestens 24 Millibar (100Pa) und mehr in 24 Stunden stattfindet. Eine Bombogenese entwickelt sich bei 60° geografischer Breite vorwiegend über dem Meer und dies nur im Winter.

Dieses Bild zeigt einen Sturm über der Bering-See, welcher sich zu einer Bombogeneses entwickelte © Satellitenaufnahme : NOAA / Uni. Wisconsin-Madison

Dieses Bild zeigt einen Sturm über der Bering-See, welcher sich zu einer Bombogenese entwickelte © Satellitenaufnahme : NOAA / Uni. Wisconsin-Madison

Dieses Wetterphänomen ist das Equivalent zu den tropischen Wirbelstürmen →  WIE ENTSTEHT EIN WIRBELSTURM?

Ein mächtiger Nor'easter März 2014 © Public Domain

Ein mächtiger Nor’easter März 2014 © Public Domain

Statistisch betrachtet kommt es im Bereich des Golfstromes und an der Nordostküste Asiens im Nordwestpazifik zu solchen Entwicklungen.

Ursache ist das Zusammentreffen von kontinentaler Kaltluft und feucht-warmer Meeresluft. Daher sind auch viele Nor´easter sogenannte “Bomben”.

Alle Stürme sind Zyklone. Der Begriff Bombogenese drückt aus, dass zwei Voraussetzungen gegeben sein müssen: wie bei einer Bombe kommt es zu einer explosiven Entwicklung und es bahnt sich ein Sturm an.

Ein Zyklon ist im Wesentlichen eine gigantische Luftsäule, die im Gegenuhrzeigersinn über der Nordhemisphäre aufsteigt. Durch den Aufstieg der Luft entsteht ein Vakuum, was zu einem tiefen atmosphärischen Druck im Kern führt.

Der Osten der Vereinigten Staaten durchläuft zur Zeit dieses Wetterphänomen.

Frozen Niagra Falls

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Okt31

Der neuste Katastrophenfilm aus den USA heisst Geostorm und läuft jetzt in den Kinos an.

Nachdem eine beispiellose Serie von Naturkatastrophen die Erde bedroht hat, wird im Film, mithilfe eines weltumspannenden Satellitensystems, das Wetter kontrolliert. Und vorerst scheint das Projekt erfolgreich zu sein, bis dann das System zurückschlägt. → Geostorm

Wie realistisch ist die Fiktion im Film und wie weit fortgeschritten ist die Wissenschaft schon in ihrer Einflussnahme auf das Wetter- und Klimageschehen im realen Leben?

Wie Wetter und Klima schon heute manipuliert werden!

Hagelkanonen auf einem internationalen Kongress, 1901 © gemeinfrei

Hagelkanonen auf einem internationalen Kongress, 1901 © gemeinfrei

Die Kontrolle über Sonne, Wind und Regen ist ein uralter Menschheitstraum. In vielen Kulturen gab es Regenmacher, die mit spirituellen Kräften die Wettergötter gnädig zu stimmen versuchten. In der modernen Welt haben Wetter- und Klimaingenieure diese Rolle übernommen. Beim sogenannten Geo-Engineering geht es inzwischen nicht mehr nur um Verfahren, mit denen man es regnen lassen kann, sondern um Techniken, mit denen man den vom Menschen verursachten Klimawandel entgegenwirken möchte. Zumindest wird dies so behauptet.

Ein hochkomplexes System

Das Wetter ist ein chaotisches System und als solches hochkomplex, in dem schon minimale Veränderungen grosse Folgen haben können. Das ist der oft zitierte Schmetterlingseffekt, wonach wörtlich der Flügelschlag eines Falters ausschlaggebend ist, ob ein Sturm entsteht oder nicht. Welche Tat nun welchen Effekt zur Folge haben wird, ist nicht vorhersehbar und bleibt unbeantwortet!

Geimpfte Wolken

Die bisher im grossen Stil angewandte Methode das lokale Wetter den eigenen Bedürfnissen anzupassen, ist die Wolkenimpfung.

Prinzip der Wolkenimpfung © gemeinfrei

Prinzip der Wolkenimpfung © gemeinfrei

Das Prinzip, das der Mensch anwendet, ist der Natur abgeschaut. Mit Flugzeugen oder Raketen werden winzige Salzkristalle aus Silberiodid in den Wolken verteilt, die als Kondensationskeime die Tropfenbildung anregen. Die natürliche Wolkenbildung wird vom Vorhandensein von Aerosolen gesteuert. → Siehe Beitrag Phänomene in der Atmosphäre.

Zum Beispiel sorgten die Veranstalter der Olympischen Spiele 2008 in Peking für künstlichen Sonnenschein bei der Eröffnungsfeier. Umgekehrt kann durch das gezielte Abregnen Dürren entgegengewirkt werden – auch das hat China und viele andere Staaten schon versucht.

Wirksamkeit umstritten

Wie wirksam der Wolkenbeschuss mit Silberiodid oder anderen Chemikalien ist, ist unter Wissenschaftlern sehr umstritten. Aussagekräftige statistische Untersuchungen gibt es bis jetzt keine. Unbestritten ist aber, dass der Mensch mit seinen Wettermanipulationen einen Flügelschlag im chaotischen System bewirkt. So sollen beispielsweise in China Versuche des Wetteränderungsamtes, Regen nach Peking zu bringen, einen heftigen Schneesturm über der Hauptstadt losgetreten haben.

Noch problematischer wird es, wenn nicht das lokale Wetter, sondern das globale Klima manipuliert wird. Es bestehen theoretische und praktische Ansätze, die sich noch im Experimentierstadium befinden und in Pilotprojekten erprobt werden. So verwundert es nicht, dass das “Klima Engineering” in Fach- und politischen Kreisen bereits als Wunderwaffe zur Erreichung der Ziele des Weltklima-Vertrags angesehen wird.  Der Glaube daran, dass die Erderwärmung alleine durch Reduzierung der Treibhausgase zu stoppen sei, bröckelt.

Verschiedene Ansätze

Die Ideen der Klimaingenieure gehen in zwei Richtungen: Die einen wollen kühlen, die anderen wollen Treibhausgase aus der Luft holen. Wie geht das?

Eine “Kühlung” mit gigantischen Spiegeln im All oder reflektierenden Schwebeteilchen in der Atmosphäre könnte die Erde vor zu viel Sonneneinstrahlung bewahren. Eine Speicherung von Treibhausgasen in unterirdische Gesteinsschichten hätte zur Folge, dass das Kohlendioxid aus der Atmosphäre ausgeschieden würde. Auch eine Algendüngung mit Treibhausgasen würde eine Verminderung in der Atmosphäre bewirken, denn Mikroorganismen verbrauchen grosse Mengen an Kohlendioxid und nehmen einen Teil, wenn sie sterben und absinken, mit auf den Meeresgrund. So wird spekuliert!

Unerwünschte Folgen

Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass die einleuchtend klingenden Lösungen auch unverhoffte Resultate bringen können. So wuchsen bei einem Experiment zur Algendüngung mit Eisensulfat nicht nur die Meeresalgen. Es tauchten plötzlich Schwärme von Kleinkrebsen auf, die mit ihrem grossen Appetit auf Algen das Klimaexperiment torpedierten. Es blieben nicht mehr Algen übrig als ohne Düngung und es wurde auch nicht mehr Kohlendioxid im Meer versenkt.

Auch die Ansätze zur Verminderung der Sonneneinstrahlung, zeigen Nachteile. Wissenschaftlichen Berechnungen zur Folge würde die Kühlung den Wasserkreislauf bremsen und in vielen Regionen Dürren und Trockenheit verursachen.

Droht den Wetter- und Klimamanipulanten in der Realität Ähnliches wie im Film und schlägt das Wetter unerwartet zurück?

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Sep26

Flüssige oder feste Partikel ganz unterschiedlicher Grösse, Form und Zusammensetzung nennt man Aerosole. Sie sind die Gegenspieler der Treibhausgase, da sie die bodennahen Luftschichten vorwiegend abkühlen. Sie entstehen wie Treibhausgase durch natürliche Vorgänge, z. B. bei Vulkanausbrüchen und Wüstenstürmen, und durch menschliche Aktivitäten, z. B. bei der Verbrennung von fossilem Brennstoff. Aerosole können Russ- oder Salzpartikel, Staub, Mineralpartikel, Dunst, chemische Substanzen wie Sulfate, kohlenstoffhaltige Partikel oder biologische Partikel wie Bakterien und Pollen sein.

Aerosolverteilung: Staub: orange/rot, Meersalz: blau, kohlenstoffhaltige Partikel: grün, Sulfat: weiss © Quelle: NASA

Aerosolverteilung: Staub: orange/rot, Meersalz: blau, kohlenstoffhaltige Partikel: grün, Sulfat: weiss © Quelle: NASA

Weil die Aerosole die Sonneneinstrahlung hauptsächlich reflektieren und die Wärmestrahlung absorbieren, und als Kondensationskeime die Bildung von Wolken und Niederschlag beeinflussen, ist der Effekt auf das tägliche Wetter und das langfristige Klima enorm wichtig. Nebst dem Einfluss in der Atmosphäre können Aerosole auch das Reflexionsvermögen des Erdbodens beeinflussen. So setzen sich z. B. aus Verbrennungsprozessen stammende Kohlenstoffpartikel auf Schnee- und Eisoberflächen ab, absorbieren dort Sonnenlicht, erwärmen sich und führen dadurch zu einem Abschmelzen. Ohne diesen Prozess hätte der Boden ein geringeres Reflexionsvermögen. Wir ahnen also, dass es sich bei diesen Prozessen um sehr komplizierte Systeme handelt. So erstaunt es nicht, dass der wissenschaftliche Kenntnisstand über Aerosole und ihre klimatischen Wirkungen in mancher Hinsicht noch gering ist.

Wenden wir uns dem Saharastaub zu, von dem wir in Europa bei starken Südstürmen vor allem im Frühling und Herbst betroffen sind.

Saharastaub

Mehrmals pro Jahr wird aus den Wüstengebieten Nordafrikas und Arabiens mit einer starken südlichen Höhenströmung Staub in die Alpen verfrachtet. Wenn die Staubkonzentration in der Luft so gross ist, dass sie den Himmel abdunkelt und rötlich oder gelblich färbt, spricht man von “Götterdämmerung”. Am 21.02.2004 war so ein Tag, die Strassenbeleuchtung erlosch nicht. Hunderte von Anrufen gingen bei den Sicherheitsverantworlichen ein; Grund der Aufregung waren Staubteilchen verursacht durch den Saharastaub.

Satellitenbild einer gewaltigen Staubwolke aus der Sahara, 25. September 2008 © earthobservatory.nasa.org

Satellitenbild einer gewaltigen Staubwolke aus der Sahara, 25. September 2008 © earthobservatory.nasa.org

Woher kommt der Staub?

In den Wüstengebieten Nordafrikas und Arabiens und teilweise auch aus trockenen Gebieten Spaniens gelangen bei starkem Wind und grosser Turbulenz Partikel einige Kilometer in die Atmosphäre. Partikel grösser als 5/1000 mm fallen rasch aus, die kleinen, die kleiner als 5 Micrometer oder 5/1000 mm und damit kleiner als Wolkentröpfchen sind, bleiben in der Atmosphäre und werden über weite Strecken mit der atmosphärischen Strömung transportiert, z. B. mit dem Scirocco über das Mittelmeer in die Alpen.

Saharastaub über Kufstein/Tirol am 22.2.2004 © Henryart, CC BY-SA 3.0

Saharastaub über Kufstein/Tirol am 22.2.2004 © Henryart, CC BY-SA 3.0

Der rote Wüstensand aus der Sahara bahnt sich nicht nur seinen Weg nach Europa. Wie eine US-Studie zeigt, sorgen Partikel aus der Taklamakan und der Sahara, die mit ostwärts um die Erde ziehenden Luftströmungen die Sierra Nevada erreichen, für ergiebige Niederschläge.

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Sep12

Unter Wirbelsturm versteht man sturmartige oder orkanartige Windsysteme mit einer vertikalen, bzw. senkrechten Drehachse. Ausser dieser Gemeinsamkeit unterscheiden sich die Systeme in ihrer Entstehung, Struktur und Grösse. Eine genaue Unterscheidung ist deshalb wichtig.

So unterscheidet man:

Hurrikan "Irma" während der Phase der Spitzenintensität: "Irma" hat einen Durchmesser von 600 Kilometern.  © MODIS image captured by NASA’s Aqua satellite - EOSDIS Worldview, gemeinfrei

Hurrikan “Irma” während der Phase der Spitzenintensität: “Irma” hat einen Durchmesser von 600 Kilometern.  © MODIS image captured by NASA’s Aqua satellite – EOSDIS Worldview, gemeinfrei

Wie steht es um den Hurrikan “Irma”, der zur Zeit Schlagzeilen macht?

Im Atlantik sind die Bedingungen für die Entstehung tropischer Wirbelstürme besonders günstig.

Hurrikan "Irma": der Weg von den Kapverdischen Inseln nach Westen © gemeinfrei

Hurrikan “Irma”: der Weg von den Kapverdischen Inseln nach Westen © gemeinfrei

Die Verlaufsbahnen der tropischen Wirbelstürme von 1985 bis 2005 © Hintergrund: NASA, created using jdorje/Tracks by Nilfanion on 2006-08-05, gemeinfrei

Die Verlaufsbahnen der tropischen Wirbelstürme von 1985 bis 2005 © Hintergrund: NASA, created using jdorje/Tracks by Nilfanion on 2006-08-05, gemeinfrei

Der Kapverde-Typ-Hurrikan, zu dem “Irma” gehört, entwickelt sich aus tropischen Wellen, die sich durch Instabilitäten im «African Easterly Jet» bilden. Diese Wellen ziehen dann, aufgrund der Passatwinde, westwärts auf den offenen Atlantik und entwickeln sich, bei guten Umgebungsbedingungen, nahe der Kapverde-Inseln in tropische Wirbelstürme. Generell bilden sich Stürme in den Monaten August und September.

Was ist ein «African Easterly Jet»?

Es ist ein Bereich der unteren Troposphäre über Westafrika, wo die saisonale mittlere Windgeschwindigkeit bei östlicher Richtung maximal ist. Sie bilden sich aufgrund eines Temperaturkontrastes zwischen der Sahara und dem Golf von Guinea. Es herrschen maximale Windgeschwindigkeiten in 3 Kilometer Höhe nördlich des Monsuntrogs. Der Jet bewegt sich im Januar nordwärts und erreicht im August seine nördlichste Position mit den stärksten Windgeschwindigkeiten im September, wenn er wieder Richtung Süden wandert. In diesem System bilden sich zusammen mit Konvektionszellen tropische Wellen. Daraus können tropische Zyklone entstehen.

Wie eine Zyklone entsteht, wird in der Grafik gezeigt.

Schematischer Aufbau eines tropischen Wirbelsturms © gemeinfrei

Schematischer Aufbau eines tropischen Wirbelsturms © gemeinfrei

Wenn im Spätsommer und Herbst grosse Wassermengen verdunsten, steigen diese mit der warmen Luft auf und beginnen wegen der Corioliskraft zu drehen. Ein Wirbel entsteht mit einem “Auge” in der Mitte, wo sich eine wind- und niederschlagsfreie Zone befindet. Direkt um das Auge liegt die Augenwand (Eyewall ), die aus sich hoch auftürmenden Wolken besteht und in der im Allgemeinen die höchsten Windgeschwindigkeiten auftreten. Die Windrichtung in der Eyewall wird durch die Zentrifugalkraft beeinflusst (Gradientwind). In starken Hurrikanen können sich mehrere Eyewalls ausbilden. Wie im Beispiel “Irma” kann eine äussere Eyewall die Innere ersetzen. Man spricht dann von einer zyklischen Eyewall-Neubildung (eyewall replacement cycle).

Der Hurrikan Irma

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Jun27

Bei den Milanković-Zyklen (→ Gab es eine Schneeball Erde vor 750 Millionen Jahren?) handelt es sich um ein Modell die Kalt- und Warmzeiten mit den periodischen Variationen der Erdbahnparameter, welche eine Änderung der Sonneneinstrahlung bewirken, zu erklären. Es werden die langperiodischen Variationen der Solarkonstante und ihre Ausprägung auf die Jahreszeiten mathematisch beschrieben. Sie erklären die natürlichen Klimaschwankungen und sind für die Klimatologie und Paläoklimatologie von grosser Bedeutung. Die wichtigsten Parameter wie die Exzentrität, die Präzession und die Neigung der Erdachse und die daraus errechneten Zyklen sind in den beiden unteren Grafiken dargestellt. Diese Entdeckung ist dem kroatischen Mathematiker und Geophysiker Milutin Milanković zu verdanken.

Die wichtigsten Erdbahnparameter und ihre Zyklen in den letzten 1000 Millionen Jahren; @ Bild neu gezeichnet nach Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, E. Thomas and K. Billups (2001): Trends, Rhythms, and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present, Science 292, 686-693 Milankovitch_Variations

L.: Die wichtigsten Erdbahnparameter mit ihren Zyklen in den letzten 1000 Millionen Jahren; © Nach Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, E. Thomas and K. Billups (2001): Trends, Rhythms, and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present, Science 292, 686-693. R.: Diagramm der Milanković-Zyklen berechnet für die letzte Million Jahre unter Einbezug der Zyklen der Präzession, der Neigung der Erdachse, der Exzentrizität der Erdbahn und die daraus berechneten Schwankungen der Intensität der Solarstrahlung. Einbezogen wird der aus geologischen Klima-Proxys ermittelte Wechsel der Kalt- und Warmzeiten im jüngeren Pleistozän; © CC BY-SA 3.0 zusammengetragen von Robert A. Rohde aus öffentlich zugänglichen Daten.

Die Neigung der Erdachse bewirkt ein 41’000-jähriger Zyklus, denn die Erdachse steht nicht senkrecht zur Erdbahn um die Sonne. Eine solche Neigung ist langfristigen, regelmässigen Veränderungen unterworfen: Sie ist zeitweise steiler oder flacher.

Die Exzentrizität der Erdbahn bewirkt 100’000- und 400’000-jährige Zyklen, denn im Lauf eines Jahres ist der Abstand der Erde von der Sonne nicht konstant, d. h. die Erdbahn verläuft elliptisch. Diese Exzentrizität verändert sich mit der Zeit. Zur Zeit ist der Winter auf der Nordhalbkugel sonnennäher als der Sommer, was sich klimatisch bemerkbar macht. Die Änderungen der Ellipsenform erfolgen nach einer komplizierten Überlagerung von vier Zyklen. Dominant sind eine Schwankung von 100’000 Jahren und eine zweite Schwankung von 413’000 Jahren.

Die Präzession der Erdachse bewirkt ein 23’000-jähriger Zyklus und macht die Sache zusätzlich kompliziert, weil auch die Lage des Sommers und des Winters auf der Ellipse wandert. Die Periode dieser Wanderung des Perihels beträgt 23’000 Jahre und ist eine Folge der Präzessionsbewegung der rotierenden Erde, die durch die Gravitationskräfte der Sonne, des Mondes und der anderen Planeten des Sonnensystems auf den schräg stehenden Kreisel Erde hervorgerufen wird.

Die nächste Kaltzeit kommt bestimmt

Die Summe aller astronomisch klimarelevanten Konstellationen, d. h. wenn gleichzeitig starke Exzentrizität, starke Achsenneigung und Sonnennähe im Nordsommer zusammentreffen, ergibt beispielsweise eine besonders starke sommerliche Einstrahlung in den klimaempfindlichen hohen Breiten der Nordhalbkugel. Genau dort befinden sich die grossen Landmassen Sibirien und Kanada und dort kann die positive Eis-Albedo-Rückkopplung wirksam werden.

Im Unterschied zu anderen Klimaantrieben kann bei den astronomischen Bahnparametern eine zuverlässige Klimaprognose über Jahrtausende hinweg berechnet werden. Das Erdklima ist jedenfalls auf eine allmähliche Abkühlung eingestellt, die aber – hier macht sich der 400’000-Jahreszyklus bemerkbar – wesentlich schwächer ausfallen wird als die letzten vier Kaltphasen. Man erwartet daher eine länger andauernde Warmzeit ähnlich der vor rund 400’000 Jahren. Auch der 100’000-Jahres-Zyklus wird gegenüber den 23’000- und 41’000-Jahresperioden der Präzession und der Neigung der Erdachse ein wenig in den Hintergrund treten.

Für Klimaschwankungen über Jahrzehnte bis Jahrhunderte sind die astronomischen Schwankungen allerdings unbedeutend.

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Die Lösung

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