Kryosphäre im Klimasystem: Unterschied zwischen den Versionen
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Zur Kryosphäre der Erde gehören die großen [[umfasst::Eisschilde]] der Antarktis und Grönlands, die [[umfasst::Gletscher]] der Gebirge, das [[umfasst::Meereis]] sowie das Eis auf Flüssen und Seen, das Eis der [[umfasst::Permafrost]]- und der saisonal gefrorenen Böden sowie die saisonal stark schwankenden [[umfasst::Schnee (Kryosphäre)|Schneemassen]]. Gegenwärtig sind etwa 10% der Landoberfläche und 6,5% des Ozeans im Jahresdurchschnitt mit Eis bedeckt. Schnee liegt im späten Winter auf bis zu 50% der Landmasse der Nordhalbkugel. Die Bestandteile der Kryosphäre verändern sich in Masse und Ausdehnung auf sehr unterschiedlichen Zeitskalen. Schnee und Meereis unterliegen ausgeprägten saisonalen Schwankungen. Eisschilde haben sich dagegen deutlich nur mit dem Wechsel von Kalt- und Warmzeiten verändert. | Zur Kryosphäre der Erde gehören die großen [[umfasst::Eisschilde]] der Antarktis und Grönlands, die [[umfasst::Gletscher]] der Gebirge, das [[umfasst::Meereis]] sowie das Eis auf Flüssen und Seen, das Eis der [[umfasst::Permafrost]]- und der saisonal gefrorenen Böden sowie die saisonal stark schwankenden [[umfasst::Schnee (Kryosphäre)|Schneemassen]]. Gegenwärtig sind etwa 10% der Landoberfläche und 6,5% des Ozeans im Jahresdurchschnitt mit Eis bedeckt. Schnee liegt im späten Winter auf bis zu 50% der Landmasse der Nordhalbkugel. Die Bestandteile der Kryosphäre verändern sich in Masse und Ausdehnung auf sehr unterschiedlichen Zeitskalen. Schnee und Meereis unterliegen ausgeprägten saisonalen Schwankungen. Eisschilde haben sich dagegen deutlich nur mit dem Wechsel von Kalt- und Warmzeiten verändert. | ||
In Eis und Schnee sind ca. 30 Mill. km<sup>3</sup> Wasser bzw. 68,7% des globalen Süßwassers gebunden. Gegenüber den 1338 Mill. km<sup>3</sup> Wasser des Ozeans ist das zwar wenig. Eine deutliche Erhöhung bzw. Verminderung der globalen Eis- und Schneemasse verändern dennoch merklich den [[verursacht::Meeresspiegeländerungen|Meeresspiegel]] und damit auch die Grenze zwischen Land und Meer. In der letzten [[Eiszeitalter|Kaltzeit]] lag der Meeresspiegel um 120 m tiefer als heute, ein totales Abschmelzen des antarktischen und grönländischen Eisschildes würde den Meeresspiegel um fast 70 m erhöhen. Heutige Schelfmeere wie z.B. die Nordsee lagen vor 20 000 Jahren zu einem großen Teil trocken bzw. waren mit Eis bedeckt, heutige Tiefländer könnten künftig im Meer versinken. | In Eis und Schnee sind ca. 30 Mill. km<sup>3</sup> Wasser bzw. 68,7% des globalen Süßwassers gebunden. Gegenüber den 1338 Mill. km<sup>3</sup> Wasser des Ozeans ist das zwar wenig. Eine deutliche Erhöhung bzw. Verminderung der globalen Eis- und Schneemasse verändern dennoch merklich den [[verursacht::Meeresspiegeländerungen|Meeresspiegel]] und damit auch die Grenze zwischen Land und Meer. In der letzten [[Vergangenheit::Eiszeitalter|Kaltzeit]] lag der Meeresspiegel um 120 m tiefer als heute, ein totales Abschmelzen des antarktischen und grönländischen Eisschildes würde den Meeresspiegel um fast 70 m erhöhen. Heutige Schelfmeere wie z.B. die Nordsee lagen vor 20 000 Jahren zu einem großen Teil trocken bzw. waren mit Eis bedeckt, heutige Tiefländer könnten künftig im Meer versinken. | ||
== Albedo == | == Albedo == | ||
[[Bild:Albedo-Eis2.jpg|thumb|300px|Die Eis-Albedo-Rückkopplung]] | [[Bild:Albedo-Eis2.jpg|thumb|300px|Die Eis-Albedo-Rückkopplung]] | ||
Eis und Schnee, die man zusammenfassend als Kryosphäre bezeichnet, spielen eine bedeutende Rolle für den globalen [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre | Strahlungshaushalt]] und stehen in wichtigen Wechselwirkungen mit Ozean und Atmosphäre. Von besonderer Bedeutung für die Umwandlung der einfallenden Solarstrahlung in Wärmeenergie ist das deutlich höhere [[Eis-Albedo-Rückkopplung|Reflexionsvermögen von Eis und Schnee]] ([[Albedo]]) gegenüber Erdboden und Wasser. Während Ozean und Ackerboden bis zu 80-90% der einfallenden Sonnenstrahlen absorbieren und in Wärme umwandeln und damit eine Albedo von nur 10-20% haben, liegt die Albedo bei Eis und Schnee bei 50-90%. Bei einer sich ausdehnenden Eis- und Schneedecke erhöht sich daher die globale Albedo und damit der Energieverlust an den Weltraum. Die dadurch bedingte Abkühlung verstärkt die Eis- und Schneebildung weiter, wodurch sich wiederum die Albedo erhöht usw. Man spricht hier von einem positiven Rückkopplungseffekt, der auch in umgekehrter Richtung ablaufen kann: Abschmelzende Eis- und Schneeflächen vermindern die Reflexion und verstärken damit die Erwärmung der Luft, des Wassers und des Bodens, wodurch der Abschmelzvorgang weiter beschleunigt wird. Derartige Rückkopplungseffekte haben offensichtlich in der Klimageschichte eine wesentliche Rolle gespielt, z.B. bei dem Wechsel von Kalt- und Warmzeiten im Pleistozän oder in der von einigen Forschern angenommenen "Schneeball-Erde"-Periode im [[Pr%C3%A4kambrium#Proterozoikum|Proterozoikum]], und verstärken auch die gegenwärtige Erwärmung. | Eis und Schnee, die man zusammenfassend als Kryosphäre bezeichnet, spielen eine bedeutende Rolle für den globalen [[beeinflusst::Strahlungshaushalt der Atmosphäre|Strahlungshaushalt]] und stehen in wichtigen Wechselwirkungen mit Ozean und Atmosphäre. Von besonderer Bedeutung für die Umwandlung der einfallenden Solarstrahlung in Wärmeenergie ist das deutlich höhere [[verursacht::Eis-Albedo-Rückkopplung|Reflexionsvermögen von Eis und Schnee]] ([[beeinflusst::Albedo]]) gegenüber Erdboden und Wasser. Während Ozean und Ackerboden bis zu 80-90% der einfallenden Sonnenstrahlen absorbieren und in Wärme umwandeln und damit eine Albedo von nur 10-20% haben, liegt die Albedo bei Eis und Schnee bei 50-90%. Bei einer sich ausdehnenden Eis- und Schneedecke erhöht sich daher die globale Albedo und damit der Energieverlust an den Weltraum. Die dadurch bedingte Abkühlung verstärkt die Eis- und Schneebildung weiter, wodurch sich wiederum die Albedo erhöht usw. Man spricht hier von einem positiven Rückkopplungseffekt, der auch in umgekehrter Richtung ablaufen kann: Abschmelzende Eis- und Schneeflächen vermindern die Reflexion und verstärken damit die Erwärmung der Luft, des Wassers und des Bodens, wodurch der Abschmelzvorgang weiter beschleunigt wird. Derartige Rückkopplungseffekte haben offensichtlich in der Klimageschichte eine wesentliche Rolle gespielt, z.B. bei dem Wechsel von Kalt- und Warmzeiten im Pleistozän oder in der von einigen Forschern angenommenen "Schneeball-Erde"-Periode im [[Vergangenheit::Pr%C3%A4kambrium#Proterozoikum|Proterozoikum]], und verstärken auch die gegenwärtige Erwärmung. | ||
== Einfluss auf die atmosphärische und ozeanische Zirkulation == | == Einfluss auf die atmosphärische und ozeanische Zirkulation == | ||
Die große Verbreitung von Eis und Schnee in den höheren Breiten beeinflusst außerdem die atmosphärische Zirkulation. Aufgrund der geringen Einstrahlung an den Polkappen und der hohen Albedo bilden sich sehr kalte Hochdruck-Zellen. Die tiefen Temperaturen an den Polen und die hohen Temperaturen in den Tropen führen zu einem Ausgleichstransport von Energie im Meer und in der Atmosphäre von den niederen in die höheren Breiten. Die starken Temperaturgegensätze an den Rändern der polaren Kältehochs erzeugen Winde und Wirbel und beeinflussen die Bahnen der Tiefdruckzellen der mittleren und höheren Breiten. | Die große Verbreitung von Eis und Schnee in den höheren Breiten beeinflusst außerdem die [[beeinflusst::atmosphärische Zirkulation]]. Aufgrund der geringen Einstrahlung an den Polkappen und der hohen Albedo bilden sich sehr kalte Hochdruck-Zellen. Die tiefen Temperaturen an den Polen und die hohen Temperaturen in den Tropen führen zu einem Ausgleichstransport von Energie im Meer und in der Atmosphäre von den niederen in die höheren Breiten. Die starken Temperaturgegensätze an den Rändern der polaren Kältehochs erzeugen Winde und Wirbel und beeinflussen die Bahnen der Tiefdruckzellen der mittleren und höheren Breiten. | ||
Ein nicht unwichtiger Zusammenhang besteht auch zwischen der [[Globales Förderband|thermohalinen Zirkulation]] des Ozeans und der Bildung von [[Meereis]]. Die niedrigen Temperaturen am Rande der Meereisflächen führen z.B. im Nordatlantik auch zur Abkühlung der Wassermassen der thermohalinen Zirkulation und regen damit deren Tiefenwasserbildung an. Sie bewirken hier außerdem die Bildung von Eis. Entstehendes Eis entzieht dem Meer Süßwasser und erhöht damit den Salzgehalt des Oberflächenwassers und dessen Dichte, wodurch das Absinken von Wassermassen z.B. im Nordatlantik, das die thermohaline Zirkulation wesentlich antreibt, verstärkt wird. Von einer Erwärmung der Arktis wird erwartet, dass sie die thermohaline Zirkulation abschwächt. Die aus niederen Breiten stammenden Wassermassen werden weniger stark abgekühlt und der Salzgehalt weniger stark erhöht bzw. sogar verringert, weil durch Eisschmelze und höhere Niederschläge und Abflüsse der Süßwasserzufluss verstärkt wird. | Ein nicht unwichtiger Zusammenhang besteht auch zwischen der [[Globales Förderband|thermohalinen Zirkulation]] des Ozeans und der Bildung von [[Meereis]]. Die niedrigen Temperaturen am Rande der Meereisflächen führen z.B. im Nordatlantik auch zur Abkühlung der Wassermassen der thermohalinen Zirkulation und regen damit deren Tiefenwasserbildung an. Sie bewirken hier außerdem die Bildung von Eis. Entstehendes Eis entzieht dem Meer Süßwasser und erhöht damit den Salzgehalt des Oberflächenwassers und dessen Dichte, wodurch das Absinken von Wassermassen z.B. im Nordatlantik, das die thermohaline Zirkulation wesentlich antreibt, verstärkt wird. Von einer Erwärmung der Arktis wird erwartet, dass sie die thermohaline Zirkulation abschwächt. Die aus niederen Breiten stammenden Wassermassen werden weniger stark abgekühlt und der Salzgehalt weniger stark erhöht bzw. sogar verringert, weil durch Eisschmelze und höhere Niederschläge und Abflüsse der Süßwasserzufluss verstärkt wird. | ||
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Version vom 9. September 2011, 13:30 Uhr
Massenverteilung
Zur Kryosphäre der Erde gehören die großen Eisschilde der Antarktis und Grönlands, die Gletscher der Gebirge, das Meereis sowie das Eis auf Flüssen und Seen, das Eis der Permafrost- und der saisonal gefrorenen Böden sowie die saisonal stark schwankenden Schneemassen. Gegenwärtig sind etwa 10% der Landoberfläche und 6,5% des Ozeans im Jahresdurchschnitt mit Eis bedeckt. Schnee liegt im späten Winter auf bis zu 50% der Landmasse der Nordhalbkugel. Die Bestandteile der Kryosphäre verändern sich in Masse und Ausdehnung auf sehr unterschiedlichen Zeitskalen. Schnee und Meereis unterliegen ausgeprägten saisonalen Schwankungen. Eisschilde haben sich dagegen deutlich nur mit dem Wechsel von Kalt- und Warmzeiten verändert.
In Eis und Schnee sind ca. 30 Mill. km3 Wasser bzw. 68,7% des globalen Süßwassers gebunden. Gegenüber den 1338 Mill. km3 Wasser des Ozeans ist das zwar wenig. Eine deutliche Erhöhung bzw. Verminderung der globalen Eis- und Schneemasse verändern dennoch merklich den Meeresspiegel und damit auch die Grenze zwischen Land und Meer. In der letzten Kaltzeit lag der Meeresspiegel um 120 m tiefer als heute, ein totales Abschmelzen des antarktischen und grönländischen Eisschildes würde den Meeresspiegel um fast 70 m erhöhen. Heutige Schelfmeere wie z.B. die Nordsee lagen vor 20 000 Jahren zu einem großen Teil trocken bzw. waren mit Eis bedeckt, heutige Tiefländer könnten künftig im Meer versinken.
Albedo
Eis und Schnee, die man zusammenfassend als Kryosphäre bezeichnet, spielen eine bedeutende Rolle für den globalen Strahlungshaushalt und stehen in wichtigen Wechselwirkungen mit Ozean und Atmosphäre. Von besonderer Bedeutung für die Umwandlung der einfallenden Solarstrahlung in Wärmeenergie ist das deutlich höhere Reflexionsvermögen von Eis und Schnee (Albedo) gegenüber Erdboden und Wasser. Während Ozean und Ackerboden bis zu 80-90% der einfallenden Sonnenstrahlen absorbieren und in Wärme umwandeln und damit eine Albedo von nur 10-20% haben, liegt die Albedo bei Eis und Schnee bei 50-90%. Bei einer sich ausdehnenden Eis- und Schneedecke erhöht sich daher die globale Albedo und damit der Energieverlust an den Weltraum. Die dadurch bedingte Abkühlung verstärkt die Eis- und Schneebildung weiter, wodurch sich wiederum die Albedo erhöht usw. Man spricht hier von einem positiven Rückkopplungseffekt, der auch in umgekehrter Richtung ablaufen kann: Abschmelzende Eis- und Schneeflächen vermindern die Reflexion und verstärken damit die Erwärmung der Luft, des Wassers und des Bodens, wodurch der Abschmelzvorgang weiter beschleunigt wird. Derartige Rückkopplungseffekte haben offensichtlich in der Klimageschichte eine wesentliche Rolle gespielt, z.B. bei dem Wechsel von Kalt- und Warmzeiten im Pleistozän oder in der von einigen Forschern angenommenen "Schneeball-Erde"-Periode im ProterozoikumDer für das Attribut „Vergangenheit“ des Datentyps Seite angegebene Wert „Pr%C3%A4kambrium#Proterozoikum“ enthält ungültige Zeichen oder ist unvollständig. Er kann deshalb während einer Abfrage oder bei einer Annotation unerwartete Ergebnisse verursachen., und verstärken auch die gegenwärtige Erwärmung.
Einfluss auf die atmosphärische und ozeanische Zirkulation
Die große Verbreitung von Eis und Schnee in den höheren Breiten beeinflusst außerdem die atmosphärische Zirkulation. Aufgrund der geringen Einstrahlung an den Polkappen und der hohen Albedo bilden sich sehr kalte Hochdruck-Zellen. Die tiefen Temperaturen an den Polen und die hohen Temperaturen in den Tropen führen zu einem Ausgleichstransport von Energie im Meer und in der Atmosphäre von den niederen in die höheren Breiten. Die starken Temperaturgegensätze an den Rändern der polaren Kältehochs erzeugen Winde und Wirbel und beeinflussen die Bahnen der Tiefdruckzellen der mittleren und höheren Breiten.
Ein nicht unwichtiger Zusammenhang besteht auch zwischen der thermohalinen Zirkulation des Ozeans und der Bildung von Meereis. Die niedrigen Temperaturen am Rande der Meereisflächen führen z.B. im Nordatlantik auch zur Abkühlung der Wassermassen der thermohalinen Zirkulation und regen damit deren Tiefenwasserbildung an. Sie bewirken hier außerdem die Bildung von Eis. Entstehendes Eis entzieht dem Meer Süßwasser und erhöht damit den Salzgehalt des Oberflächenwassers und dessen Dichte, wodurch das Absinken von Wassermassen z.B. im Nordatlantik, das die thermohaline Zirkulation wesentlich antreibt, verstärkt wird. Von einer Erwärmung der Arktis wird erwartet, dass sie die thermohaline Zirkulation abschwächt. Die aus niederen Breiten stammenden Wassermassen werden weniger stark abgekühlt und der Salzgehalt weniger stark erhöht bzw. sogar verringert, weil durch Eisschmelze und höhere Niederschläge und Abflüsse der Süßwasserzufluss verstärkt wird.
Siehe auch
Weblinks
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