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Kontakt

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Dr. Natalie Krivova
Telefon:+49 551 384 979-235

Mitglieder der Arbeitsgruppe

Wissenschaftler:
Natalie A. Krivova
Sami K. Solanki
Manfred Schuessler

Postdocs:
Kok Leng Yeo
Theodosios Chatzistergos

Doktoranden:
Chi-Ju Wu
Eliana Amazo Gomez (auch SOLVe-Gruppe)                                                                                                                                                                           

Projekte

Projekte, an denen die Arbeitsgruppe beteiligt ist:

SOLID (Gesamtprojekt)
SOLID (MPS)
TOSCA
SPARC-SOLARIS
NERC SOLCLI
ROMIC (Role of the middle atmosphere in climate)
Variability of the Sun and Sun-like stars

Minerva-Gruppe

Solare Variabilität und Klima

Die Sonne verändert sich auf allen der Beobachtung zugänglichen Zeitskalen, von Bruchteilen von Sekunden bis hin zu Jahrhunderten, und die Annahme ist, dass sie sich auch auf noch längeren Zeitskalen ändert. Die Ursache für solare Veränderungen auf Zeitskalen von Tagen zu Jahrhunderten ist in der einen oder anderen Weise das Magnetfeld der Sonne. Die wesentliche Ausnahme ist aufgrund der Sonnenrotation die Periode von 27.2573 Tagen. Das bekannteste zeitabhängige solare Phänomen ist der Sonnenzyklus, oder allgemeiner, der solare Aktivitätszyklus mit einer Periode von ungefähr 11 Jahren. Innerhalb dieser Zeitperiode nehmen die Anzahl der Sonnenflecken, die auf der Sonnenoberfläche erscheinen, und die von ihnen bedeckte Fläche um mehr als eine Größenordnung zu, bevor sie wieder abnehmen. Trotz zahlreicher Ähnlichkeiten unterscheidet sich jeder Zyklus von den anderen, am deutlichsten in der Amplitude, weniger deutlich in der Zykluslänge wie auch in anderen Parametern. Die Amplitude des Sonnenfleckenzyklus hat sich im 20. Jahrhundert bis zu einem Faktor 3 geändert. Eine wesentlich drastischere Änderung ereignete sich im 17. Jahrhundert, als während mehr als 50 Jahren kaum Sonnenflecken sichtbar waren (Abb. 1). Diese Periode wird als Maunder-Minimum bezeichnet.

Mit Teleskopen ermittelte, jährlich gemittelte Aufzeichnungen der Sonnenfleckenzahlen: Zürich (orange; Solar Influences Data Analysis Center, SIDC - http://www.sidc.be/) und Gruppen-Sonnenfleckenzahl (blau; Hoyt & Schatten 1998; Sol. Phys. 179, 189) Bild vergrößern
Mit Teleskopen ermittelte, jährlich gemittelte Aufzeichnungen der Sonnenfleckenzahlen: Zürich (orange; Solar Influences Data Analysis Center, SIDC - http://www.sidc.be/) und Gruppen-Sonnenfleckenzahl (blau; Hoyt & Schatten 1998; Sol. Phys. 179, 189)

Über einen Aktivitätszyklus ändern sich weit mehr Parameter als nur die Anzahl der Sonnenflecken und die von ihnen bedeckte Sonnenfläche. Einer davon ist die totale solare Bestrahlungsstärke (TSI), also der über alle Wellenlängen integrierte Strahlungsfluss der Sonne, gemessen oberhalb der Erdatmosphäre. Sie ändert sich, wie auch viele andere Indizes und Eigenschaften, synchron zu den Sonnenflecken (Abb. 2). Die totale solare Bestrahlungsstärke wurde seit 1978 mit hinreichender Genauigkeit gemessen (durch Radiometer auf Raumsonden), um intrinsische solare Änderungen zu entdecken. Zusätzlich zu der Präsenz eines elfjährigen Zyklus mit einer Amplitude von ungefähr 0.1% zeigen sich  deutlich kürzere Fluktuationen, die dem Diagramm ein verrauschtes Aussehen geben. Diese Fluktuationen sind hauptsächlich solaren Ursprungs und die Amplitude diese „Rauschens“ ändert sich mit in Phase mit dem Zyklus. Änderungen in der totalen uns spektralen Bestrahlungsstärke haben einen Einfluss auf das Klima der Erde. Da direkte Messungen erst seit 3.5 Dekaden verfügbar sind, Klimasimulationen aber wesentliche längere Zeitreihen benötigen, sind Rekonstruktionen der solaren Bestrahlungsstärke in der Vergangenheit von entscheidender Bedeutung für das Verständnis des Einflusses der Sonne auf das Klima und der Ursachen des heutigen globalen Wandels.

Das PMOD-Komposit des TSI. Tägliche Werte, gemessen von verschiedenen Experimenten, sind in unterschiedlichen Farben abgebildet. Die dicke schwarze Linie zeigt das laufende 81-tägige Mittel der täglichen Werte. Bild vergrößern
Das PMOD-Komposit des TSI. Tägliche Werte, gemessen von verschiedenen Experimenten, sind in unterschiedlichen Farben abgebildet. Die dicke schwarze Linie zeigt das laufende 81-tägige Mittel der täglichen Werte.

Die Arbeitsgruppe erforscht die solare Variabilität aus Zeitskalen von Tagen zu Millennien. Dieses umfasst:

  • Quantitative Modellierung der Variationen der totalen und spektralen Bestrahlungsstärke und des magnetischen Flusses an der Sonnenoberfläche
  • Rekonstruktion des magnetischen Flusses und der Bestrahlungsstärke seit dem Maunder-Minimum
  • Rekonstruktion des magnetischen Flusses, der Sonnenfleckenzahl und der Bestrahlungsstärke während des Holozän

Ziel dieser Forschungen ist es, die physikalischen Mechanismen zu verstehen, die für die Variationen der solaren Helligkeit verantwortlich sind, und letztlich, die zukünftigen Veränderungen der Sonne vorherzusagen.

 
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