Freitag, 9. Januar 2015

Das Notch-Delay Modell - rückwärts getestet und vorausgeschaut. Teil 2

In diesen Artikel wird das in Teil 1 erklärte Notch-Delay-Modell von Dr. David Evans in der Praxis eingesetzt: Erst einmal in der Vergangenheit, um zu sehnen, ob es funktioniert - und dann in der Zukunft - denn was in den ca. nächsten 11 Jahren passieren wird, das ist in den Solaren Zyklen (Sonnenflecken und Solare Einstrahlung) schon vorprogrammiert. Oder wie Dr. Evans sagt: It's already in the cake - es ist schon im Kuchen drin.

Hier nochmal die Notch-Delay-Funktion:


  • Das braune Rechteck zeigt eine um 1 W/m² erhöhte Einstrahlung
  • Die gestrichelte violette Linie zeigt den Anteil der Energie, die ohne Umwege direkt das Erdsystem aufheizt - um ca. 1 Zehntel Grad.
  • Die dicke blaue Linie zeigt den Temperaturanstieg, der zeitversetzt nach dem Beginn der Energiezufuhr einsetzt. Nach fünf Jahren sind es 0.2 Grad mehr, nach 10 Jahren 1 Grad und nach 14 Jahren 1.5°C.




Anmerkung: Das ist eine mathematische Funktion, die bei 1 Watt/m² erhöhter Einstrahlung und einer Beharrung dort von ca 20 Jahren ausgeht. Ändert sich der Anstieg oder die Zeitlänge, ändert sich auch alles andere Entsprechend. Allerdings schwankt die solare Einstrahlung gerade in Bereich von ca 1 Watt/m².

Es ist nun kein geheimnisvoller Verstärker in der Atmosphäre vorhanden, der das macht. Sondern wahrscheinlich das Magnetsystem der Sonne, das um die obige Funktion zeitversetzt (ca. 11 Jahre) nach Auftreten der Sonnenflecken und nach Eintreffen der Solaren Einstrahlung auf der Erde eine 14-fach stärkere Erwärmung verursacht.




Ist CO2 der Hauptantrieb für die Erwärmung?

Zuerst wird hier überprüft, ob CO2 zusammen mit FCKW und anderen Einflüssen entsprechend dem GISS Modell zur gemessenen Temperaturkurve der Globaltemperatur passen würde, also ohne die Notch/delay (4fach) Funktion, die im ersten Teil erklärt wurde.



Das Modell vermag der Temperaturkuve in etwa zu folgen, aber die natürliche Variabilität mit Schwankungen von fast einem Grad,also die blaue Zickzack-Kurve kann es nicht erklären.

Das Solar-Modell ohne CO2 im Test

Nun wird allein das Notch-Delay-Solar-Modell verwendet, ohne CO2 und FCKW. Aber Vulkane Ruß, etc. und die Auswirkungen Atombomben-Tests (wie z. B. Verdunkelung durch Staub und vermehrte Wolkenbildung) werden mit einberechnet.

Das Modell passt recht gut und die vielen kleinen Schwingungen werde auch wiedergegeben. Nur stimmen sie etwas nur zur Hälfte überein. Das liegt daran, dass die Solarzyklen mal länger, mal Kürzer sind. Das ist nicht im Modell enthalten.


Hier derselbe Graph verkürzt ab 1900:




Und hier wird erklärt, wie das Notch-Delay-Modell (lila) durch Einfügung der Atombomben-Kurve  (schwarz) auf das komplette Solar-Modell (rot)abgesenkt wird.



Nun wird noch ein Modell ausprobiert, bei dem das CO2 mit 40% und die Sonnenaktivität mit 57% für die Erwärmung angenommen werden:

Mit hinein kommen:

  • CO2 (grün)
  • FCKW (gelb)
  • Atombombentest-Auswirkungen (schwarz)
  • Vulkane
  • Notch-Delay-Modell



Auch dieses Modell passt sehr gut zusammen.

Dr David Evans will versuchen das Modell dahingehend zu verfeinern, das jeweils die Länge des vorhergehen Solarzyklus mithineinbezogen wird und somit die Kleinen Schwingungen (besser) übereinstimmen.

Und jetzt der Blick in die Zukunft - Der Versuch einer Vorausschau:

Um es nochmal aufzufrischen: David Evans benutzte eine optimierte Fourier-Umwandlung und entdeckte dabei eine Art Kerbfilter der zwischen den Änderungen des Sonnenlichts und der Temperaturen auf der Erde funktioniert. Es bedeutet, dass es eine Verzug von ungefähr 11 Jahren geben muss. Im Ergebnis heißt das, dass die Solare Einstrahlung (TSI) ein Anzeiger eines anderen Effekts ist, der von der Sonne mit einem Verzug von 11 Jahren kommt. 

Es wird vermutet dass dieser Effekt das Magnetfeld der Sonne ist, das kosmische Strahlung abschirmt. Kosmische Strahlung erzeugt mehr Kondensationskeime von Wolken, die dann wiederum mehr Sonnenlicht von der Erde abhalten, wodurch die Temperatur sinkt. Also: Ein stärkeres Sonnen-Magnetfeld bedeutet höhere Temperaturen auf der Erde. Diese Theorie ist auch als Svensmark-Effekt bekannt.
In der Praxis bedeutet das: 


  • Steigt in einem Solaren Zyklus die Solare Einstrahlung (oder die Zahl der Sonnenflecken) an, steigt mit einem Verzug von ca. 11 (10-14) Jahren die Globaltemperatur an.
  • Sinkt in einem Solaren Zyklus die Solare Einstrahlung (oder die Zahl der Sonnenflecken) ab, so sinkt mit einem Verzug von ca. 11 (10-14) Jahre auch die Globaltemperaur ab.


Der letzte Abfall der Solaren Einstrahlung (TSI) geschah irgendwo zwischen 2003 und 2005, und zwar mit einer ziemlich hohen Intensität. Das würde bedeuten dass zwischen 2003 + 11 = 2014 und 2005 + 14 = 2019 ein starker Abfall der Globaltemperatur stattfinden würde.

Der Abfall der TSI oder der Sonnenflecken ist so steil wie es letztmals in den 60er Jahren zu beobachten war, was man auch an den kühlen 70er Jahren bemerkte. Nach dem Modell könnte das bis zu einen halbes Grad sein. Dabei ist anzumerken, dass in das Modell die justierte Temperaturreihe von GISS eingegeben ist, die als leicht übertrieben gilt. Das Rechenmodell hat sich sozusagen auf die hohen Temperaturen eingestellt, deshalb könnte der Abfall auch etwas geringer sein. Dr. Evans geht von mindestens 0,2°C aus.

Die Graphik unten zeigt dem vom Modell errechneten Abfall der Temperatur als eine gestrichelte rote Linie.




Und nun kommt der Vergleich zwischen dem Solar- und dem CO2- Modell


Hier sieht man das Ergebnis. Der graue Graph ist die tatsächlich gemessene Globaltemperatur.

Der grüne Graph ist das Ergebnis eines Modells, das Vulkane, Ruß, Schnee-Reflektion, die Auswirkungen der Atombomben-Tests sowie CO2 berechnet. Nach diesem Modell geht es ungebrochen weiter Steil aufwärts mit der Temperatur. Auch konnte das Modell die vielen Ausschäge nicht feststellen, sowie größere Zyklen vor 1900.

Der rote Graph, der dem Modell mit dem Notch-Delay-Faktor und weiteren Faktoren (aber ohne Einfluss von CO2) entspricht,  fährt die Temperaturen der Vergangenheit einschließlich der vielen Ausschläge recht gut nach und verheißt einen Temperaturabfall.

Dr. Evans räumt einen möglichen Einfluss von CO2 ein und spricht daher von einem Funktionieren seines Modells, wenn is tatsächlich mindestens einen Abfall von 0,1°C gibt - wohlgemerkt vom GISS-Temperaturgraph, der immer noch einen leichten Aufwärtstrend für die Letzten Jahre zeigt. Er selbst aber geht von niedrigeren Temperaturen aus. Die nächsten Jahre dürften spannend werden - stark rauf oder stark runter?

Hiermit endet die Einführung in das Notch-Delay-Modell von Dr. Evans.

Das ganze ausführlicher in originalen englischen Artikeln finden sie hier als Zusammenfassung mit Links zu den einzelnen Unterartikeln. Dort findet sich auch eine sehr große, interaktive Excel-Tabelle, auf der das Modell genau erklärt wird und auch nachgerechnet werden kann:

http://sciencespeak.com/climate-nd-solar.html

*****


Und nun noch ein paar Gedanken von mir dazu.

1. Das wirklich interessante daran ist die Tatsache, dass die solare Einstrahlung mit der Zahl der Sonnenflecken ja nur ungefähre um ein Watt/m² schwankt (bei ca 1370 W/m² gesamtleistung, also im Promille-bereich). Jedoch tritt mit einem Zeitverzug von ca 11 Jahren eine Kraft auf, die ca. 15 mal stärker ist und das Klima (anscheinend durch Sonnenstrahlen reflektierende Wolken) wesentlich beeinflusst.

Deshalb braucht man die das Mathematische Modell gar nicht zum Überprüfen. Das war nur nötig zur Erarbeitung der o.g. Tatsache.

2. Dr. Evans benutzt die etwas übertriebene NASA-Temperatur-Datenreihen von GISS. Die etwas realistischeren Satelliten-Messungen von RSS  (Remote Sensing Systems - interessanterweise auch von der NASA) zeigt für die letzten 14 Jahre sowieso schon einen leichten Abwärtstrend. Daher nehme ich auch an, dass der Abfall kein halbes Grad bedeutet.

3. Der Theorie mit den Auswirkungen des atmosphärischen Atombomben-Tests stand ich skeptisch gegenüber. Als ich aber die 11-Jahres-Zyklen der Globaltemperatur in den 50er und 60er Jahren ansah, kamen sie mir seltsam geschrumpft und verstümmelt vor. Da macht diese Theorie schon Sinn.

4. Schaut man sich normale Temperaturgraphen an, z.B. auf Woodfortrees, dann erkennt man die 11-Jahreswellen nicht auf dem ersten Blick. Sie werden entstellt

a) durch Einkerbungen, die meist von den Auswirkungen von Vulkanausbrüchen stammen. Durch googeln mit vulkan und der entsprechenden Jahreszahl kommt auch leicht zu den entsprechenden Vulkanausbrüchen.

b) durch Spitzen nach oben, die meist von El-Nino-Ereignissen stammen. Auch diese findet man leicht im Internet. Nach einem El-Nino-Ereignis kommt gleich darauf La-Nina, erkenntlich durch einen Ausschlag nach unten.

Wenn man diese Abweichungen (auch nur gedanklich) herausfiltert, werden die 11-Jahreswellen gut sichtbar.

5. Mir fielen schon vor einiger Zeit die 11-Jahreszyklen und die teilweise Übereinstimmung mit den Sonnenflecken auf, nur passte es nicht zusammen, dass die Temperatur manchmal schon vor den Sonnenflecken anstieg. Mit dem nun erforschten Verzug des Temperaturanstiegs durch die Notch-Delay-Theorie passt das Ganze nun plötzlich.

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Und hier mal ein Graph von Woodfortrees zum selber Überprüfen. 

Natürlich fehlen hier fast alle Filter des Notch-Delay-Modells. Nur die Temperaturkurve ist mit einem (blau) und mit drei (rot) Jahren geglättet, was dem Low-Pass-Filter entspricht. Und es ist zuerst nicht die Solare Einstrahlung/TSI dargestellt, sondern die Anzahl der Sonnenflecken. Die TSI ist als lila Linie erst ab 1979 zu sehen, denn ab da wurde sie von Satelliten gemessen. Man sieht den relativ steilen Abfall und auch die Abweichung nach unten beim letzten ganzen TSI-Zyklus 97/2008. Des halb geht auch Dr. Evans von einem steilen Abfall aus.

Was es sonst noch zu beachten gilt: Bei der blauen Kurve (1-Jahres-Glättung) sind noch deutlich dämpfende Einflüsse wie Vulkanausbrüche (1960, 1971, 1973, 1987) und La-Nina Ereignisse zu sehen. Und sogar mit dem 3-Jahresfilter hat man den 1994/95er, den 1998er und den 2010er EL-Nino nicht wegbekommen. Und auch die Einflüsse der Atombombenversuche sind nicht rausgefiltert.


http://woodfortrees.org/plot/sidc-ssn/from:1965/normalise/mean:13/plot/rss/mean:37/scale:2/offset:0.6/plot/rss/mean:13/scale:2/offset:0.6/plot/pmod/normalise/mean:13/offset:-0.2


Ungefähr 11-14 Jahre nach dem Abfall der Sonnenflecken fällt jeweils auch die blaue (rote) Linie ab. Der Temperaturzyklus ab 1985 sollte ca. 1996 zuende sein, das wird aber vom 94/95er El-Nino überdeckt. Und der Beginn des darauffolgenden Temperaturzyklus wird vom 1998er El-Nino verdeckt oder draufgesattelt, gefolgt von einem La-Nina-Tal.

Nachdemn 2003/4 die Sonnenflecken-Aktivität stark abgefallen ist (und die TSI steiler und noch weiter), dürfte 2014/15 oder etwa später ein starker Abfall beginnen. Bei der Frage um wieviel kann man die Antwort aus den obigen Kurven entnehmen: von Jahr zu Jahr bis über ein halbes Grad, Im 3-Jahres-Mittel immer noch um 0,3°C.

Interessant ist auch der jetzige aktuelle Sonnenflecken-Zyklus ab ca. 2009/10. Der ist bisher sehr kümmerlich und wird sich wohl auch nicht mehr zu neuen Höhen aufschwingen. Das würde bedeuten: Nach dem Temperaturabfall wird es auch nicht mehr so richtig warm.

Wenn das stimmt dann heißt es: Zieht euch warm an, Brüder! Also manchmal wäre mir ein bisschen Klimaerwärmung lieber.

Das hohe Temperatur-Plateau

Schauen wir uns obigen Graphen an, dann fällt das über ein halbes Grad höhere Niveau der 2000er Jahre über den 1990ern und 80ern auf. Woher kommt das? Bob Tisdale vertritt die Theorie, dass jeder El-Nino Energie in die Atmosphäre pumpt, die dann dort für einige Jahre verbleibt und langsam abebbt. Nun gab es eine Serie von starken El-Ninos, die viel Energie freigaben, aber kaum Zeit zum Auskühlen ließen. Das setzte sich auch in den 2000ern fort.

Nach unserer Notch-Delay-Theorie konnten die beiden starken Solarzyklen 76/87 und 87/98 zeitversetzt viel Energie in das Erdsystem und auch in die Ozeane pumpen, was eben zu den starken EL-Ninos führte. Der darauffolgende Solar-Zyklus 97/2008 war schon schwächer und hatte den schon erwähnten zusätzlichen Abfall. Das heißt, El-Ninos werden seltener und das Plateau hat Gelegenheit, sich abzukühlen. Was ein weiteres halbes Grad Absenkung bedeuten würde.

Meine einzige Hoffnung ist jetzt noch das CO2. Vielleicht wärmt es doch ein bisschen?

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