Albedo

Aus Klimawandel
Die Albedo der Erde vom Weltraum aus gesehen. Gut zu erkennen sind die hellen Eisschilde in hohen Breiten und die Innertropische Konvergenzzone als dünnes Wolkenband über dem tropischen Pazifik und Atlantik.

Die Albedo (lateinisch albedo = „Weißheit“ oder "Helligkeit"; v. lat. albus = weiß) ist ein Maß für die Helligkeit eines Körpers.

Definition

Genauer ist die Albedo das Rückstrahlvermögen (physikalisch: Reflexionsgrad[1] [2]) von diffus reflektierenden, also nicht selbst leuchtenden Oberflächen. Sie wird bestimmt durch den Quotienten aus reflektierter zu einfallender Lichtmenge. Die Werte, die die Albedo annehmen kann, reichen von 0 (kein Licht reflektiert) bis 1 (alles Licht reflektiert). Sie können auch in Prozent ausgedrückt werden (0 - 100%). Je größer also der Anteil der reflektierten Strahlung ist, desto heller ist die Oberfläche und um so höher ist die Albedo.

Prozent des reflektierten Sonnenlichtes in Abhängigkeit von unterschiedlichen Oberflächen

Albedoarten

Es werden verschiedene Arten der Albedo unterschieden:

  • Die sphärische Albedo (auch Bondsche Albedo genannt) ist das Verhältnis des von einer Kugeloberfläche in alle Richtungen reflektierten Lichts zu der auf den Kugelquerschnitt einfallenden Strahlung.
  • Die geometrische Albedo ist das Verhältnis des von einer vollen bestrahlten Fläche zum Beobachter gelangenden Strahlungsstrom zu dem, der von einer diffus reflektierenden, absolut weißen Scheibe (ein sogenannter Lambertscher Strahler) gleicher Größe bei senkrechtem Lichteinfall zum Beobachter gelangen würde.

Albedo verschiedener Oberflächen

Die Oberflächenbeschaffenheit eines Körpers bestimmt seine Albedo. Glatte Oberflächen wie Wasser, Sand, Schnee haben einen relativ hohen Anteil spiegelnder Reflexion. Ihre Albedo ist deshalb stark abhängig vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlung.

Albedo der Wolken

Die Albedo eines Planeten mit Wolken ist sehr unterschiedlich zu Planeten ohne Wolken. Wolken reflektieren mehr Licht zurück ins Weltall, als ein blauer Himmel. Die Albedo der Wolken hängt von verschiedenen Faktoren ab. Hierzu gehören ihre Höhe, ihre Größe und die Anzahl und Größe der in ihnen enthaltenen Tropfen.

Die Farbe der Wolken reicht von hellem Weiß zu dunklem Grau, da die Wassertropfen Licht streuen. Große Tropfen haben eine große Oberfläche und reflektieren mehr Licht, als zahlreiche kleinere Tropfen. Eine große Cumulonimbus-Wolke mit dicken Tropfen ist für die Umgebung dunkel, da das Licht kaum durch die Wolke kommt. Vom Weltraum aber würde dieselbe Wolke sehr hellweiß aussehen, da sie in Wahrheit eine hohe Albedo hat. Im Gegensatz hierzu ist eine Cirrus-Wolke (bestehend nur aus Eisteilchen) fast transparent. Vom Weltall aus aber sähe sie grauer aus, da ihre Albedo gering ist.

Da eine Wolke für gewöhnlich eine höhere Albedo hat, als der Erdboden neben ihr, reflektiert sie mehr Strahlung zurück ins Weltall, als die Oberfläche dies in Abwesenheit von Wolken tun würde. Sie ermöglichen daher das Eindringen von weniger Sonnenlicht, das die Atmosphäre aufheizt.

Albedo und Klimaänderungen

Für das Weltklima und die Erwärmung der Erde ist die Albedo von großer Bedeutung. Veränderungen von Landschaft und Klima können zu Veränderungen in der Albedo führen, die sich auf den Strahlungshaushalt der Erde auswirken und damit zu einer Erwärmung oder Abkühlung führen.

Eine Änderung der Albedo kommt in den folgenden Fällen besonders zum Tragen:

Verlust von Schnee und Eisflächen

Vor allem der Verlust von Meereis im Nordpolarmeer ist einer der wichtigsten regionalen Effekte des Klimawandels. Hier wird eine Oberfläche mit hoher Rückstrahlung (Eis) durch eine Oberfläche mit sehr niedriger Albedo (Meerwasser) ersetzt. Die Folge ist eine deutlich erhöhte Aufnahme von Energie, die zu einer regional weit stärkeren Erwärmung führt, als sie für den Rest der Welt zu erwarten ist.

Änderung der Vegetation

Der Verlust von Wäldern und die gleichzeitige Ausdehnung landwirtschaftlich genutzten Landes führt zu einer Erhöhung der Albedo, da Ackerland heller als Waldfläche ist. Die hieraus reduzierende kühlende Wirkung kann jedoch die anderen nachteiligen Faktoren des Verlustes von Regenwald (CO2 Zunahme in der Luft und Verlust an Biodiversität) nicht ausgleichen.

Einzelnachweise

  1. ↑ H. D. Baehr und K. Stephan, Wärme- und Stoffübertragung, Springer, Berlin 2008, Seite 661
  2. ↑ Vgl. hierzu: Abb.2.5 - Spektrale Reflektivität von Oberflächen (Schnee, Wüstensand, Nadelbaum, Gras, offenes Meer) in: Anja Hünerbein, Fernerkundung des solaren aufwärtsgerichteten Strahlungsflusses über Wolken mit räumlich hochaufgelösten Satellitenmessungen, Dissertation, Berlin 2006, Kapitel 2.3 - Das Reflexionsvermögen der Erdoberfläche, Seite 16 ff. (bzw. Seite 9 f. von 12 der PDF-Datei)

Siehe auch

Unterricht

Mit folgendem Experiment kann man die Wirkung von unterschiedlichen Albedowerten nachempfinden. Benötigt werden dazu eine Lupe, eine Zeitung und eine feuerfeste Unterlage. Dieses Experiment sollte nur im Freien ausprobiert werden! Außerdem funktioniert es auch nur gut bei sonnigen Wetter. Mit Hilfe der Lupe zentriert man die Sonnenstrahlen auf die schwarze Schrift der Zeitung. Nach einiger Zeit beginnt die schwarze Schrift der Zeitung leicht zu brennen, so dass man nach und nach den schwarzen Text aus der Zeitung herausbrennen kann.

  • Warum kann man schwarze Schrift besonders gut herausbrennen?
  • Warum beginnt der helle Hintergrund der Zeitung nicht auch zu brennen?

Weblinks

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