BIRMINGHAM / LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende der University of Warwick beschreiben einen Moment im 11-jährigen Sonnenzyklus, an dem extreme Space-Weather-Ereignisse praktisch „über Nacht“ enden. Zählen sie die Sonnenflecken genau zu diesem Zeitpunkt, lässt sich die Stärke des nächsten Zyklus bereits sechs bis sieben Jahre vor dem Maximum abschätzen. Der Ansatz verknüpft eine klare Beobachtungssignatur mit einem physikalischen Mechanismus rund um die differentielle Rotation der Sonne. Für Betreiber von Netzen, Satelliten und Navigationssystemen rückt damit eine deutlich längere Planungszeit in greifbare Nähe.
Im Kern geht es um eine zeitliche Signatur, die sich bisher zwischen den klassischen Phasen eines 11-jährigen Sonnenzyklus versteckt hat: Sandra Chapman und ihr Team vom Centre for Fusion, Space and Astrophysics an der University of Warwick beschreiben einen scharfen „Cutoff“-Moment, in dem die schlimmste Form von Space Weather fast schlagartig abklingt. Während Sonnenflecken über den Zyklus hinweg wachsen, ein Maximum bilden und wieder zurückgehen, argumentieren die Forschenden, dass sich gerade die extremen Ereignisse für moderne Infrastrukturen nicht einfach geduldig nach unten „auslaufen“. Der entscheidende Punkt ist zeitlich eng begrenzt und taucht innerhalb jedes Zyklus auf – und genau dort soll die Zählung der Sonnenflecken besonders aussagekräftig sein.
Technisch betrachtet knüpft die Arbeit an zwei Ebenen an: eine beobachtbare Korrelation und eine physikalische Begründung. In einem Artikel aus dem Jahr 2024 in Scientific Reports zeigten Chapman und Mitautor Thierry Dudok de Wit, dass der saubere Cutoff extremen Space Weather auftritt, wenn mehr als 90 % der Flächen aktiver Regionen in einen Bereich innerhalb von etwa 15 Grad um den solaren Äquator migriert sind. Dieser Bandbereich fällt mit einer Änderung der Rotationsdynamik zusammen – dort wird die differentielle Rotation der Sonne schwächer, weil der Stern sich in diesem Streifen nahezu „rigider“ dreht. Chapman beschreibt entsprechend, dass die Sonne nicht einfach sanft einschläft und sanft wieder erwacht, sondern die stärksten Störungen einen klar abgrenzbaren Schaltpunkt haben.
Gerade die lange Vorlaufzeit ist für die Anwendung entscheidend: Die gängige Prognosepraxis wird üblicherweise erst relativ spät konkret, wenn sich Vorläufer in den polaren Magnetfeldern messen lassen – häufig erst ein bis zwei Jahre vor dem Sonnenmaximum. Das ist zwar wissenschaftlich plausibel, aber betrieblich knapp. Denn wenn starke Zyklen die Ionosphäre stärker beeinflussen, leidet darunter nicht nur die Funknavigation, auch Flugrouten über Ozeane können neu geplant werden, Satelliten unterliegen höheren Belastungen und Netzbetreiber müssen im Ernstfall schnell reagieren. Die Tragweite ist nicht theoretisch: Der geomagnetische Sturm im März 1989 brachte in kurzer Zeit das Hydro-Quèbec-Netz zum Kollaps und traf Millionen Menschen, während der Carrington-Sturm 1859 zwar ein anderes technisches Umfeld traf, aber den Grundkonflikt zwischen solaren Energiespitzen und empfindlicher Erdtechnik bereits damals offenlegte.
Dass der Ansatz nicht nur auf „Retrospektive“ setzt, sondern auch in der Gegenwart testbar ist, zeigt der Bezug auf Solar Cycle 25. Offizielle Konsensprognosen hatten den Zyklus eher schwach erwartet; die Warwick-Gruppe identifizierte dagegen früh Hinweise auf Stärke. Der praktische Abgleich kam mit dem Sturm im Mai 2024, der unter dem Namen „Gannon“ geführt wird: Er war das erste extreme Ereignis von Cycle 25 und zugleich der stärkste geomagnetische Sturm seit mehr als zwei Jahrzehnten. In Großbritannien wurde dabei am Landulph-Substationsstandort in Cornwall ein modellierter maximaler geomagnetisch induzierter Strom von 68 A beobachtet; zugleich waren Polarlichter bis weit nach Süden sichtbar, in den Daten auch bis in Bereiche wie Mexiko und Puerto Rico. Für die Glaubwürdigkeit ist genau dieser Punkt wichtig: Eine Methode, die aus einer frühen Zyklusphase heraus etwas über die spätere Intensität im Extremfall ableiten kann, erhält damit eine harte Validierungsbasis.
Um die Zeitachse vergleichbar zu machen, greifen Chapman und Team zusätzlich auf das Konzept des „sunclock“ zurück. Das Verfahren nutzt eine Hilbert-Transformation des Sonnenfleckenverlaufs, um die irreguläre Länge einzelner Zyklen auf eine standardisierte „Uhr“ abzubilden. Da manche Zyklen über 12 Jahre hinausgehen, andere aber schon um die neun Jahre herum enden, ist ein direkter Vergleich über Kalenderdaten schwierig. Durch die Normalisierung lassen sich dennoch wiederkehrende Muster erkennen – insbesondere die Tatsache, dass das abrupte Ende extremster Ereignisse in der sunclock-Logik eine konsistente Phase einnimmt. In einer Folgearbeit in Frontiers in Astronomy and Space Sciences wird zudem beschrieben, dass der Cutoff-Ansatz auch aus der Rohzeitreihe der Sonnenflecken ableitbar sein kann, ohne die Rand-Effekte der Hilbert-Transformation.
Mit dem etablierten Beobachtungs-„Fingerprint“ und der angedeuteten Ursache wird daraus dann ein Forecasting-Ansatz, der planungsrelevante Zeitfenster verschiebt. Für den kommenden Blick in Richtung Solar Cycle 26 nennen die Forschenden eine frühe Anwendung – unter dem Vorbehalt, dass der Cutoff von Cycle 25 noch nicht vollständig eingetreten ist – mit einem moderaten Verlauf: eine Peak-Spanne beim Sonnenfleckenzahlwert von etwa 100 bis 120. Das entspräche ungefähr der Stärke von Cycle 25 oder läge leicht darunter. Chapman verweist zudem auf die strategische Komponente: Zwei Jahre vor dem vermuteten Cutoff von Cycle 25 müsse man den Zeitpunkt noch schätzen, doch wenn die Schaltphase erreicht sei, könne man die Vorhersage für Cycle 26 deutlich präziser allein aus Beobachtungen ableiten – weiterhin mit einer typischen Warnzeit von rund sieben Jahren. Parallel stützen unabhängige statistische Auswertungen die moderate Tendenz, allerdings ohne denselben physikalischen Schaltmechanismus als erklärende Klammer.
Damit der Weg von einem vielversprechenden Muster zu einem operativen Werkzeug gelingt, müssen drei Dinge weiter überprüft werden. Erstens zählt der exakte Zeitpunkt des Cutoffs in Solar Cycle 25: Liegt er wie erwartet in etwa zwei Jahren, und folgt das Abklingen extremen Space Weather diesem Rhythmus, gewinnt der physikalische Rahmen an Stabilität. Zweitens muss der Sonnenfleckenwert zu diesem Moment die Korrelation robust reproduzieren – und zwar so, dass die Vorhersage im Vergleich zu alternativen Verfahren (etwa polar-basierte Ansätze, KI-Modelle, dynamo-orientierte Simulationen) messbar besser oder mindestens gleichwertig wird. Drittens bleibt der kausale Mechanismus entscheidend: Wenn differenzielle Rotation die Magnetfeldstrukturen verstärkt und dieser Treiber ab einer Migration in die 15-Grad-Äquatorzone „abschaltet“, dann sollte sich genau das in den nächsten Zyklen weiter bestätigen lassen. Solange die Sonne ihre Störungen produziert, flippt sie ihr Magnetfeld und „zieht“ damit das erdnahe elektromagnetische Umfeld mit – doch dieses Mal hoffen Chapman und Team, dass man den Moment erkennt, in dem der Stern die Weichen für das Kommende stellt.
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