Von Dr. Ludger Laurenz
Was wichtig ist:
- Der Dürretrend der letzten Jahre beruht in weiten Teilen von Europa primär auf dem 22-jährigen Hale-Zyklus der Sonne.
- Die solar verursachte Schwankungsbreite der Dürreintensität und Jahresniederschlagssumme ist viel größer als Änderungen, die dem anthropogen verursachten Klimawandel angelastet werden.
- Das Ausmaß des solaren Einflusses sprengt alle Vorstellungen, die Wissenschaftler bisher über den möglichen Einfluss der Sonnenaktivität auf Wettertrends hatten.
- In der Klimawissenschaft gängige Frequenzanalysen sind blind gegenüber dem in diesem Beitrag gezeigten Hale-Muster in Niederschlagssumme und Dürreindex.
- Der solare Einfluss ermöglicht mehrjährige Langfristprognosen mit Vorhersage extremer Jahre mit Dürre wie 2018 oder hoher Niederschlagssumme wie 2023.
- Der Nachweis solaren Einflusses wirft viele neue Fragen auf und stellt bisherige Behauptungen über die Ursache aktueller Klimaveränderungen infrage.
Mit dieser Projektskizze zum solaren Einfluss möchte ich die Aufmerksamkeit von Forschungseinrichtungen, die sich mit Klimathemen und den Ursachen für aktuelle Klimaveränderungen beschäftigen, auf den solaren Einfluss lenken. Natürliche Faktoren wie zyklisch variierende Sonnenaktivität dürfen bei der Suche nach den Ursachen für aktuelle Klimaveränderungen nicht ausgeklammert werden.
Der für Münster nachgewiesene solare Einfluss auf den Dürretrend (Klimanachrichten 20.05.2025) ist auf ganz Deutschland und große Teile von Europa übertragbar. Das ist die Zusammenfassung dieses Beitrages.
Vorweg wird die Methode des Nachweisverfahrens beschrieben. Basis für die Recherche bildet der ca. 22-jährige Hale-Zyklus der Sonne und der Dürreindex SPEI.
Zum Hale-Zyklus
Der Zyklus der magnetischen Aktivität der Sonne (Hale-Zyklus) setzt sich aus zwei 11-jährigen Schwabe-Zyklen zusammen und dauert ca. 22 Jahre. Die Dauer des Hale-Zyklus schwankt zwischen 20 und 23 Jahren. Der Zyklus ist sowohl in der Sonnenfleckenzahl als auch sehr gut durch Satteliten-Beobachtungen in sonnenphysikalischen Messdaten nachweisbar.
Mit dem Wechsel von einem auf den nächsten Hale-Zyklus startet die Sonne innerhalb weniger Wochen ein neues Aktivitätsprogramm, das sich alle 22 Jahre nach gleichem Muster wiederholt. Einzelne Monate, Monatsgruppen oder auch ganze Jahre des 22-jährigen Hale-Zyklus werden durch ein spezifisches Aktivitätsmuster der Sonne geprägt, das auf die Erdatmosphäre einwirkt und zeitweise Wettertrends erzeugt. Der Einfluss des Hale-Zyklus auf die Troposphäre und deren Zirkulationssystem ist in hunderten von Publikationen belegt. Wie die Übertragung variierender Sonnenaktivität auf die Erdatmosphäre abläuft, hat Svetlana Veretenenko in ihren letzten Veröffentlichungen eindrucksvoll beschrieben.
Die Anfangsjahre der ca. 22-jährigen Hale-Zyklen der Sonne sind erst seit 2021 bekannt: 1881, 1903, 1926, 1946, 1968, 1988 und 2011 (Robert Leamon). Mit Hilfe der Startjahre der Hale-Zyklen ist solarer Einfluss in historischen Wetterdaten relativ einfach nachweisbar (Laurenz 2024).
Zum Dürreindex SPEI
Der SPEI (Standardized Precipitation Evapotraspiration Index) ist ein weltweit genutzter Dürreindex. Beim SPEI sind Dürredaten für unterschiedlich zurückreichende Zeiträume von 1 bis 48 Monate berechnet. Zum Beispiel werden zur Berechnung des SPEI (48) die Niederschlagssumme und Verdunstung der zurückliegenden 48 Monate akkumuliert. Für meine letzten Dürre-Studie zum DWD-Standort Münster (Klimanachrichten 20.05.2025) nutzte ich den SPEI (48) mit über 4 Jahre bilanzierten Werten. Die SPEI-Daten sind weltweit ermittelt und abrufbar (SPEI).
In dieser Studie verwende ich den SPEI (12), mit über die letzten 12 Monate akkumulierten Wetterdaten und stelle fest, dass sich der solare Einfluss damit auch einzeljahresspezifisch nachweisen lässt. Beim SPEI (12) liegen für jedes Jahr 12 Monatswerte vor. Ich habe mich bei meiner Analyse für den SPEI 12 des Monats Juni entschieden. Beim SPEI 12, Juni, werden die Niederschläge und Verdunstung der 12 Monate seit Juli des Vorjahres bilanziert. Dürren über einen so langen Zeitraum wirken sich nicht nur auf das Pflanzenwachstum, sondern auch auf die Grundwasserneubildung und Pegelstände der Flüsse aus. Meine Wahl fällt auf den Zeitraum Juli bis Juni des Folgejahres, weil ich in früheren Untersuchungen festgestellt habe, dass sich der solare Einfluss in Mitteleuropa im Zeitraum von Juli bis Juni des Folgejahres akkumuliert und dadurch stärker differenziert als im Zeitraum von Januar bis Dezember.
Berechnung des SPEI-Mittelwertes aus 6 seit 1903 abgelaufenen Hale-Zyklen
So wird der SPEI-Mittelwert berechnet: Zum ersten Jahr des Hale-Zyklus gehören entsprechend die weiter oben genannten 6 Kalenderjahre 1903, 1926, 1946, 1968, 1988 und 2011. Aus diesen 6 Kalenderjahren wird jeweils der SPEI (12) -Mittelwert für das Zyklusjahr 1 berechnet. So kann für jedes weitere der 22-Hale-Zyklusjahre ein Mittelwert ermittelt werden. Durch Aneinanderreihung der 22 Mittelwerte entstehen die Kurven in den folgenden Abbildungen.
In allen Bundesländern ähnlich starker solarer Einfluss
Zur Kennzeichnung des solaren Einflusses in Deutschland dienen die SPEI-Daten aus 12 Landeshauptstädten. Der Trend des SPEI für die 12 Städte ist in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 1: Dürreintensität im Verlauf des 22-jährigen Hale-Zyklus in 12 Bundesland-Hauptstädten 1903–2023, Mittel von 6 Hale-Zyklen. Beim SPEI 12, Juni, werden Niederschlag und Verdunstung der letzten 12 Monate von Juli des Vorjahres bis Juni akkumuliert.
Alle 12 Kurven verfolgen einen gemeinsamen Trend und liegen eng beieinander. Das ist der Beleg für solaren Einfluss, der sich im Rhythmus von ca. 22 Jahren wiederholt und im gesamten Bundesgebiet mit fast gleicher Stärke zeigt. Ein weiteres Zeichen für solaren Einfluss ist die Häufung extrem trockener Jahre auf das Zyklusjahr 9. So fallen zum Beispiel seit 1853 in Münster allein 6 der 20 niederschlagsärmsten Jahre auf das Zyklusjahr 9.
Die Spannbreite des solaren Einflusses reicht von fast -1,5 (mäßige bis extreme Dürre im Zyklusjahr 9) bis 1,0 (deutlich zu feucht im Zyklusjahr 21). Die durch die Sonnenaktivität verursachte Spannbreite sprengt alle Vorstellungen, die Klimawissenschaftler bisher über den möglichen solaren Einfluss auf Wettertrends hatten.
Zwischen den Städten liegt in Abbildung 1 hinsichtlich der Dürreintensität kein Niveauunterschied, der eigentlich wegen der zwischen ca. und 500 und 1000 mm schwankenden Jahresniederschlagssumme zu erwarten gewesen wäre. Das liegt an der Definition des SPEI. Der Normalzustand – mit dem SPEI-Wert von 0 – wird aus dem historischen Mittel des jeweiligen Standortes berechnet. Dadurch werden Niveauunterscheide in der Jahresniederschlagssumme kompensiert.
Um den solaren Einfluss auf den aktuellen 2011 beginnenden Zyklus übertragen zu können, sind zur Orientierung in Abbildung 1 an der unteren Achse die Kalenderjahre ab 2011 angegeben.
Ähnlich starker solarer Einfluss auf den Dürretrend in Mittel- und Westeuropa
In 7 europäischen Ländern ist der solare Einfluss auf den Dürretrend ähnlich stark wie in Deutschland, s. Abbildung 2.
Abbildung 2: Dürreintensität im Verlauf des 22-jährigen Hale-Zyklus in 7 europäischen Hauptstädten, Mittelwert von 6 Hale-Zyklen aus dem Zeitraum 1903-2023
Der Verlauf der Kurven ist identisch mit dem in Deutschland (schwarze Linie). Der Einfluss des Hale-Zyklus der Sonne ist in den 7 Hauptstädten fast gleich stark ausgebildet. Nur die Kurve von Dublin (hellgrau) fällt durch geringe Abweichungen auf. Das dürfte an der Randlage zu Mitteleuropa liegen.
Schwacher solarer Einfluss auf den Dürretrend in Nord- und Osteuropa
Abbildung 3: Dürreintensität im Verlauf des 22-jährigen Hale-Zyklus in 5 europäischen Hauptstädten mit schwachem Hale-Zyklus-Einfluss, Mittelwert von 6 Hale-Zyklen aus dem Zeitraum 1903-2023
Kein Einfluss des Hale-Zyklus im Mittelmeerraum und Osteuropa
In den Hauptstädten des Mittelmeerraumes mit Athen, Rom und Madrid sowie in Osteuropa mit Kiew, Moskau, sowie Wien und Reykjavik weicht der Kurventrend von dem Trend in Mitteleuropa ab, s. Abbildung 3. Ein Einfluss des Hale-Zyklus der Sonne ist nicht zu erkennen.
Abbildung 4: Dürreintensität im Verlauf des 22-jährigen Hale-Zyklus in 7 europäischen Hauptstädten ohne Hale-Zyklus-Einfluss, Mittelwert von 6 Hale-Zyklen aus dem Zeitraum 1903-2023
Mit den SPEI 12-Analysen aus verschiedenen europäischen Städten kann die Ausdehnung von solarem Einfluss auf den Dürretrend in Europa grob skizziert werden, s. Abbildung 5.
Abbildung 5: Einflusszonen des Hale-Zyklus der Sonne auf den Dürretrend in Europa
Gelber Kreis: Starker solarer Einfluss. Braunes Feld: schwacher solarer Einfluss
In der gelben Zone mit starkem Einfluss des Hale-Zyklus sind in historischen Zeiträumen immer wieder starke Dürren aufgetreten: M. Ionita et al. 2023: Past megadroughts in central Europe were longer, more severe and less warm than modern droughts.
Ursache des Waldsterbens ab 2018: „unglückliches“ Zusammentreffen von drei Faktoren
Das Team von Frau Ionita (Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), Bremerhaven) stellt ebenfalls eine Beziehung zwischen der Sonnenaktivität und dem Auftreten von Dürreperioden fest, allerdings nicht für Einzeljahre, wie in meiner Studie, sondern für jahrzehntelange Phasen mit niedriger Sonnenaktivität. In Jahrzehnten mit niedriger Sonnenaktivität (TSI) war die Häufigkeit von langen Dürrephasen in den letzten 1000 Jahren wesentlich höher als bei hoher Sonnenaktivität.
Extreme Dürren mit großflächigem Waldsterben werden in Mitteleuropa durch das Zusammenwirken von drei Faktoren ausgelöst:
- Regelmäßige Regenarmut in den Hale-Zyklus-Jahren 8 bis 12 (2018 bis 2022)
- Längere Phasen mit niedriger Sonnenaktivität (ca. 2010 bis 2040?)
- Warmphasen der atlantischen Multidekadischen Oszillation AMO mit längerer Sonnenscheindauer und höherer Sommertemperatur (ca. 2010 bis 2030): Horst-Joachim Lüdecke, Gisela Müller-Plath & Sebastian Lüning: Central-European sunshine hours, relationship with the Atlantic Multidecadal Oscillation, and forecast
In den Jahren von 2018 bis 2022 haben alle drei Faktoren additiv das Risiko für extreme Dürre in Mitteleuropa verstärkt. Auf Basis dieser drei Faktoren hätte mit den Erkenntnissen aus diesem Beitrag schon mehrere Jahre vor 2018 eine hohe Wahrscheinlichkeit von extremem Dürrestress für die Waldökosysteme in Mitteleuropa ab 2018 prognostiziert werden können.
Auch in den Jahren von 2027 bis 2029 besteht ein erhöhtes Risiko für extreme Dürre. In diesen drei Jahren durchläuft der Hale-Zyklus die dürreanfälligen Zyklusjahre 17 bis 19. Der Dürredruck durch die insgesamt niedrige Sonnenaktivität (TSI) besteht weiterhin. Aufgrund der aktuell sehr warmen Phase der AMO ist bis 2029 weiterhin mit außergewöhnlich hoher Sonnenscheindauer und dadurch verstärktem Dürrestress zu rechnen.
12-Monats-Niederschlagssumme in allen Bundesländern mit gleichem solaren Einfuss
Angeregt durch den Nachweis von solarem Einfluss auf den Dürretrend mit Hilfe der Mittelwerte von mehreren Hale-Zyklen habe ich untersucht, wie sich die Jahresniederschlagssumme in den einzelnen Bundesländern im Mittel von 7 Hale-Zyklen, die seit 1881 abgelaufen sind, darstellt, s. Abbildung 5. Dabei wird wie beim SPEI 12, Juni, der 12-Monatszeitraum von Juli bis Juni des Folgejahres berücksichtigt. Das Sonnensignal ist in dem 12-Monatszeitraum von Juli bis Juni des Folgejahres stärker ausgebildet als im traditionellen 12-Monatszeitraum von Januar bis Dezember.
Abbildung 6: 12-Monats-Niederschlagssumme Juli bis Juni des Folgejahres im Verlauf des 22-jährigen Hale-Zyklus in 12 Bundesländern, im Mittel von 7 Hale-Zyklen 1881 – 2024
Auch bei der Erstellung dieser Darstellung wurde ich von der Parallelität der Kurvenverläufe als Beleg für solaren Einfluss überrascht. Das Niveau der Jahresniederschlagssumme schwankt zwischen den Bundesländern erheblich. Trotz der Schwankungen folgen die Kurven dem gemeinsamen Trend, der durch die Variation der Sonnenaktivität im Verlauf des 22-jähreigen Hale-Zyklus geprägt wird. Je höher die Niederschlagssumme in einem Bundesland, umso stärker sind die von Jahr zu Jahr zu beobachtenden absoluten Ausschläge. Der Kurventrend passt gut zu dem niedrigen Niederschlagsniveau 2018/2019 (Jahreszahl im Abbildung 5 unten) und dem gemessenen extrem hohen Niederschlagsniveau in 2023/24.
Abbildung 6 kann für Langfristprognosen genutzt werden. Sobald das Jahr 1 eines neuen Hale-Zyklus von Solarphysikern festgelegt ist, kann der Niederschlagstrend einzelner Jahre oder auch Monate für die nächsten 20 Jahre prognostiziert werden. Im Mai 2025 habe ich in Klimanachrichten.de eine auf der Sonnenaktivität basierte monatliche Niederschlagsprognose für Deutschland vorgestellt (Solarbasierte Niederschlagsprognose von 2025 bis 2030 für Deutschland).
Zum „Zick-Zack-Verlauf“ der Kurven in den Abbildungen 1, 2 und 6
Die Kurvenbilder in den Abbildungen 1, 2 und 6 sind durch einen mehr oder weniger ausgeprägten Zick-Zack-Verlauf der Kurven mit von Jahr zu Jahr wechselnder Richtung geprägt. Eine mögliche Erklärung dafür könnte die QBO liefern. Die Quasi-Biennial-Oszillation (QBO) ist eine quasi-periodische Windrichtungsschwingung in der tropischen Stratosphäre 30 bis 50 Kilometer über dem Äquator mit wechselndem Wind aus West und Ost. Die Dauer der Oszillation beträgt 20 bis 36 Monate mit einem Mittelwert von etwa 27 Monaten. Die Windrichtung in der QBO, ob aus Westen oder Osten, wirkt sich unterschiedlich auf den Wettertrend in Europa aus. Nach meinen eigenen Analysen ist der Zeitpunkt des Wechsels der Windrichtung in der QBO an den Rhythmus des Hale-Zyklus der Sonne gekoppelt. Das schlägt sich wahrscheinlich mit Zick-Zack-Mustern im Dürre- und Niederschlagstrend in Mitteleuropa nieder.
Für Skeptiker und Kritiker
Meinen Studien fehlt die statistische Absicherung. Solange der in den Abbildungen offensichtliche solare Einfluss nicht durch statistische Signifikanz und eine gutachterlich geprüfte Publikation belegt ist, sind meine Aussagen nur eine Hypothese. Allerdings ist das Muster des Hale-Zyklus in den Dürredaten von Münster, den 12 über Deutschland verteilten Städten und den 7 Hauptstädten in Europa (Abbildung 2) so einheitlich ausgebildet, dass ein Zufall bei Ausbildung des Musters ausgeschlossen werden kann. Der Antrieb für die Ausbildung des Musters kann nur eine externe koordinierende Kraft wie zyklisch variierende Sonnenaktivität sein, die den Dürretrend einzelner Jahre in weiten Teilen von Europa einheitlich prägt und einen solaren Fingerabdruck hinterlässt.
Warum wurde der solare Einfluss auf den Dürretrend in Mitteleuropa bisher nicht gefunden und publiziert? Meine Vermutung: Mit den üblichen aufwendigen statistischen Methoden zum Nachweis von Zyklen ist das Muster des Hale-Zyklus in Niederschlags- und Dürredaten nicht auffindbar. Das dürfte zum einen an der unsystematischen Schwankung der Länge der Hale-Zyklen zwischen 20 und 23 Jahren liegen. Die Länge der Hale-Zyklen schwankt seit 1881 mit den Längen von 23-20-22-20-23 Jahren.
Zum anderen liegt es eventuell an den extrem starken Einzeljahreseffekten, die in den Abbildungen 1, 2 und 6 zu erkennen sind. Die Einzeljahresausreißer werden nur sichtbar, weil die Startjahre der Hale-Zyklen aus der Sonnenfleckenanzahl und sonnenphysikalischen Messwerten fest vorgegeben sind und weil die Sonne ihr 22-jähriges Aktivitätsprogramm immer wieder nach gleichem Programm mit der Erzeugung von extremen Wetterphänomenen an denselben Stellen des 22-jährigen Hale-Zyklus abspult. Wegen der unregelmäßig schwankenden Länge der Hale-Zyklen in Kombination mit den Einzeljahreseffekten sind in der Klimawissenschaft gängige Frequenzanalysen vermutlich blind gegenüber dem in diesem Beitrag gezeigten Hale-Muster in Niederschlagssumme und Dürreindex.
Zum Nachweis geeignet ist dagegen ein simples fast schon rustikales Verfahren: Einteilen längerer historischer Wetterdatenreihen in die einzelnen Hale-Zyklen, „Zerschneiden“ der Datenreihe jeweils zu Beginn der einzelnen Hale-Zyklen und „Übereinanderlegen“ der einzelnen „Schnipsel“. An dem gemeinsamen Kurvenverlauf in den übereinander gelegten „Schnipseln“ wird solarer Einfluss sichtbar, der sich im Abstand von ca. 22 Jahren mehr oder weniger regelmäßig wiederholt.
Bedeutung des solaren Einflusses für die Klimaforschung
Eine Einschätzung meiner Erkenntnisse für die Klimaforschung fällt mir schwer. Ich bin Agrarwissenschaftler. Ich könnte mir aber vorstellen, dass der Nachweis solaren Einflusses auf die Erdatmosphäre mit Hilfe der von mir angewendeten „rustikalen Methode“ viele neue Fragen aufwirft und bisherigen Behauptungen über die Ursache aktueller Klimaveränderungen infrage stellt.