Jeder kennt und liebt das strahlende Weiß von frisch gefallenem Neuschnee. In Verbindung mit Sonnenschein ist diese Strahlung für uns aber sogar gefährlich. Doch woran liegt es eigentlich, dass uns Neuschnee so grell erscheint? Wir klären euch im Artikel über die Albedo, ein Maß für das Rückstrahlvermögen, auf. Mit diesem Wissen könnt ihr dann auf der nächsten Après-Ski Party glänzen.
Um die Albedo zu verstehen, nähern wir uns erst einmal dem allseits bekannten Schneeweiß. Schneeflocken bestehen aus winzigsten Eiskristallen, die für sich genommen eigentlich transparent sind. In einer Schneedecke treten sie jedoch zu tausendfach auf. Das einfallende Licht wird beim Eintritt in die Schneedecke gebrochen und an den unzähligen Oberflächen reflektiert. Das passiert zum Beispiel auch in einer Quellwolke; hier wird das Sonnenlicht an den Wassertröpfchen reflektiert.
Neuschnee hat die höchste Albedo
Das Reflexions- oder Rückstrahlvermögen von Oberflächen, die selbst kein Licht ausstrahlen, wird als Albedo bezeichnet. Frisch gefallener Neuschnee besitzt mit einer Albedo von bis zu 0,95 die höchstmögliche Albedo natürlicher Oberflächen. 0,95 bedeutet, dass 95% der einfallenden Strahlung, in diesem Fall die kurzwellige Sonnenstrahlung, reflektiert wird. Bei älterem Schnee liegt die Albedo teilweise deutlich niedriger (0,5 bis 0,8). Das kann zum Beispiel an der Verdichtung der Schneedecke liegen oder an Staub- oder Schadstoffablagerungen auf der Schneedecke, die das Rückstrahlvermögen mindern. Die angesprochene Quellwolke kann eine Albedo bis zu 0,9 erreichen. Bei Wolken kommt es aber generell auf die vertikale Mächtigkeit und die Position des Betrachters an.
Warum gibt es die kältesten Nächte über Schneeflächen?
Andere Oberflächen wie zum Beispiel Asphalt oder Sand in der Wüste besitzen eine sehr niedrige Albedo (0,15 bis 0,3) und absorbieren viel Sonnenlicht. Daher erwärmen sie sich deutlich stärker als Schnee. Außerdem wird auch die langwellige Strahlung (auch Wärmestrahlung genannt) vom Schnee sehr gut reflektiert. Daher wird es besonders in klaren Nächten über Schnee sehr kalt, da keine Wolken die Wärmestrahlung reflektieren und die negative Energiebilanz zur stetigen Abkühlung führt. Außerdem wirkt eine lockere Schneedecke mit vielen Lufteinschlüssen wie ein isolierendes Polster und unterbindet einen Bodenwärmestrom, der zu eine Erwärmung der Luft führen könnte.
Albedo im Jahresverlauf
Die Karte der mittleren Albedo im März zeigt beispielhaft die Unterschiede in Mitteleuropa. Durch die Schneebedeckung erreicht die Albedo im Alpenraum und in Nordeuropa höhrere Werte über 0,5 (beige Farben). Ansonsten schwankt die Albedo in Mitteleuropa zwischen 0,10 (Waldflächen, grünliche Farben) und 0,25 (unbestellte Ackerflächen, bräunliche Farben). Im Sommer sind die Unterschiede bei der Albedo dann weniger groß.
Zu viel Strahlung ist gefährlich
Neben dem sichtbaren Licht der Sonne reflektiert Schnee allerdings auch ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung). Besonders die UV-A und UV-B Strahlung ist für uns gefährlich. Erschwerend kommt hinzu, dass die UV-Strahlung im Gebirge ohnehin intensiver ist. Durch die Höhe über dem Meeresniveau ist die Luftsäule, die die Sonnenstrahlung durchdringt, auf den Bergen kleiner. Eine kleinere Luftsäule bedeutet also, das weniger Strahlung gestreut oder reflektiert wird. Pro hundert Höhenmeter nimmt die UV-Strahlung um etwa 2% zu. Auf 2500 Metern ist das also bereits eine Zunahme um 50% gegenüber dem Meeresniveau.
Diffuse Strahlung bedenken!
Dementsprechend ist das Risiko für die Haut Schaden zu erleiden erhöht. Das gilt auch für die Netzhaut des Auges. Zuviel Strahlung kann zu schmerzhafter Schneeblindheit führen. Daher sollte man immer auf Sonnencremes, aber auch auf angemessene, UV-filternde Sonnenbrillen achten. Unterschätzt wird häufig auch die Strahlung bei einem bedeckten Himmel. Die Strahlung durchdringt auch eine dünne Wolkendecke und kann manchmal sogar noch intensiver sein als bei einem blauen Himmel. Das liegt daran, dass bei einem bewölkten Himmel sowohl direkte als auch diffuse Strahlung bei uns ankommen. Diffuse Strahlung ist der Anteil der Sonnenstrahlung, der zunächst gestreut wird und dann auf die Erde trifft. In diesem Fall geschieht diese Streuung an unzähligen Wolkentröpfchen.
Die Rolle der Albedo im Klimasystem
Das Reflexionsvermögen von Schnee, Meeresoberflächen und Wolken ist für den Energiehaushalt der Erde von großer Bedeutung. Die Luftmasse über einer schneebedeckten Fläche kühlt sich zum Beispiel aufgrund des oben beschriebenen Effekts immer weiter ab. Das führt zu einer Vergrößerung der Schneefläche und somit einer weiteren Abkühlung usw. Man spricht von einer positiven Rückkopplung. Diese kann jedoch auch in umgekehrte Richtung ablaufen.
Schnellere Erwärmung der Arktis durch Eis-Albedo-Rückkopplung
Damit wären wir bei einem der sogenannten Kipppunkte im globalen Klimawandel: Das Schmelzen des arktischen Eises. Schmilzt nämlich das Eis in der Arktis, werden große, dunkle Meeresflächen frei. Diese absorbieren das Sonnenlicht zu einem größeren Teil und das Meer erwärmt sich. Somit wird der Schmelzprozess weiter beschleunigt. Eine negative Rückkopplung führt zwar in den neuen eisfreien Regionen wieder verstärkt zur Eisbildung, jedoch handelt es sich hier meist nur um dünnes Eis. Mit der zunehmenden Erwärmung der Arktis nimmt dieser negative Feedback Prozess ab.
Diese Eis-Albedo-Rückkopplung hat die Durchschnittstemperatur der Arktis in den letzten 50 Jahren bereits um drei Grad ansteigen lassen. Somit läuft die Erwärmung dort dreimal so schnell wie auf dem Rest der Erde ab. Wissenschaftler erwarten in den nächsten Jahrzehnten ein komplettes Abschmelzen des arktischen Eises im Sommer. Bis 2050 sei die Wahrscheinlichkeit groß, dass sich die Arktis mindestens in einem Jahr komplett eisfrei zeige.
September 11, 2024
