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Sun-Spots und El Nino

Ulrich Cubasch

Freie Universität Berlin

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NCEP-reanalysis

GPRC Xie & Arkin

The precipitation anomaly in the tropical Pacificduring solar maximum

van Loon et al, 2006

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argument chain (van Loon et al, 2006)

more solar forcingstronger convergence zonesmore precipitation and stronger trade

windsmore upwelling of colder water in the

PacificLa Nina

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inverse argument chain (Mendoza, 1991; Handler & Andsager, 1990, Adams et

al, 2003)

less solar forcing (solar min., vulcanoes)

weaker convergence zonesless precipitation in ITCZ and weaker

trade windsless upwelling of colder water in the

PacificEl Nino

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The precipitation anomaly during solar maximum

observed

van Loon et al, 2006

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Wenn ich den Sonnenfleckenzykluskenne, kann ich ENSO und den

Regen in Kalifornien für 10 Jahre vorhersagen!?

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…..aber

ENSO hat keinen 11-Jahreszyklus!

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Eigenmodes in the tropical Pacific

White and Tourre, 2003

MTM-SVD

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Response of a delayed oscillator model to solar forcing

White et al, 2003

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The 11-yr signal in Sun’s irradiance appears to excite a damped resonant response (i.e., the QDO) in the Earth’s climate system.

The QDO is excited by a quasi-decadal external signal, not by internal noise or instability in the Earth’s climate system.

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modified from Kuni Kodera (2005)

Sun

UV

Earth

Ozone T, U

Indirect Influence

Dynamical impact

trop.

Strat.

Visible

Earth

Direct Influence

Radiative impact

trop.

Strat.

Sun

?

Possible Ways for Solar Influence on Climate

nicht stark genug (Warren et al, 2003)

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Quasi-decadal changes in tropical global-average upper ocean temperature are associated with changes in the overlying troposphere and stratosphere

(White, 2005)

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Mechanism – Influence of the 11-Year Solar Cycle

Change of meridionaltemperature gradient

Circulation changes(wind, waves, meridional

BD circulation)

Direct influence on temperature

Influence on ozone

QBO

SAO

Indirect influence, difficult to measure

? ?

?

Change of Hadley & Walker

cell

Change of Monsoon

UV radiationMesosphere

Stratosphere

Troposphere

Tropopause

Stratopause

Ocean?

Thermosphere

QDO, ENSO, QBOmodified from Matthes, 2006

?

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Summary

• The solar variability generates a ENSO like signal (with La Nina at solar maximum and El Nino at solar minimum).

• This ENSO like signal appears to be the QDO in the Pacific, which is phase locked with the solar cycle.

• The direct radiative heating anomaly is insufficient to explain the amplitude of the response.

• It is therefore likely that the anomalous heating of the stratosphere during solar maximum interacts with the ocean surface. The mechanisms are not yet clear.

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The Sun

is the key to decadal forecasting….