Die Albedo sagt aus, wie gut Flächen die Sonnenstrahlen reflektieren. Wie sich der Albedo-Effekt auf das Klima auswirkt und wie er sich auch positiv nutzen lässt, erfährst du hier.
Die Albedo ist eine Maßeinheit, die angibt, wie gut Flächen Lichtstrahlen reflektieren. Vielleicht kennst du diesen Effekt ja von Glas: Dein Nachbar öffnet gegenüber sein Fenster und auf einmal fällt ein Lichtstrahl in dein Zimmer. Das geöffnete Fenster hat die Sonnenstrahlen umgelenkt.
So ähnlich funktioniert die Reflexion auch bei anderen Oberflächen. Die Strahlen der Sonne treffen zum Beispiel auf Wolken oder Schnee. Diese reflektieren die Strahlen und lenken sie in eine andere Richtung um, meist wieder Richtung Weltall. Dagegen absorbiert zum Beispiel ein dunklerer Nadelwald einen Großteil der Strahlung. Sie bleibt somit auf der Erde. Je mehr Sonnenstrahlen eine Fläche absorbiert, umso geringer ist daher ihre Albedo.
Albedo: Wie die Reflexion der Sonnenstrahlen funktioniert
Die Albedo der verschiedenen Oberflächen auf der Erde, wie Eis, Ozeane oder Wälder, können die Sonnenstrahlen jeweils unterschiedlich reflektieren. Um daraus die Auswirkungen auf das Klima abzuleiten, sind noch weitere Einflüsse zu berücksichtigen.
Das Wissensmagazin Spektrum erklärt, welche Faktoren für die Albedo entscheidend sind:
- Die Beschaffenheit und Farbe der Flächen – Glatte, helle Flächen reflektieren stärker. Ihr Albedo-Wert liegt auf der Skala näher bei eins, was einer hundertprozentigen Reflexion entspricht. Dagegen weisen dunkle Flächen einen Albedo-Wert in der Nähe von null auf.
- Wellenlänge der Sonnenstrahlen – Das Bundesamt für Strahlenschutz erläutert, dass im Sonnenlicht kurzwellige bis langwellige Strahlen vorkommen. Laut Spektrum reflektieren Wolken zum Beispiel kurzwellige Strahlen bis zu 90 Prozent, aber langwellige nur zu 10 Prozent.
- Einfallswinkel der Strahlen – Je flacher der Einfallswinkel ist, desto mehr lenkt die Reflexion die Strahlen ab. So nimmt zum Beispiel bei Wasser die Albedo zu, wenn die Sonne tief steht. Der Stand der Erde zur Sonne beeinflusst die Reflexionsfähigkeit. Je nach Tages- oder Jahreszeit verändert die Erde ihre Position: Die Sonne erscheint höher oder tiefer am Himmel. Das Alfred-Wegener-Institut zeigt in seinem Meereisportal auf, dass die geografische Position auf der Erdkugel ebenfalls eine Rolle spielt. An den Polen treffen die Sonnenstrahlen in flachem Winkel auf. Die Folge ist eine starke Rückstrahlung. Dagegen verringert sich die Rückstrahlung am Äquator: Hier treffen die Strahlen fast senkrecht auf die Erde.
Die Albedo und ihre Klimawirkung
Die Albedo von Eis- oder Schneeflächen kann durch ihre ausgeprägte Reflexion das Klima beeinflussen.
Das Alfred-Wegener-Institut erklärt den Eis-Albedo-Effekt. Vor allem an den vereisten Polkappen der Erde kann dieser durch einen Rückkopplungseffekt die Erderwärmung beschleunigen:
- In warmen Sommern schmelzen weite Gebiete der Eisplatten ab. Die größeren, dunkleren Wasserflächen, die dabei entstehen, reflektieren die Strahlung schlechter. Das Meer erwärmt sich stärker, was zu einer zunehmenden Eisschmelze führt.
- Der Schnee und die Eisschicht reflektieren normalerweise etwa 80 bis 90 Prozent der Sonnenstrahlung. Fehlt der Eisschild und treffen die Strahlen auf das dunkle Wasser, kann es nur noch zehn Prozent davon umlenken. Die restliche Strahlung absorbiert das Wasser und erwärmt die Umgebung.
- Dieser Effekt kann sich so jedes Jahr selbst verstärken. Wissenschaftler:innen warnen, in der Arktis gehe von der Eis-Albedo-Rückkopplung eine enorme Klimawirkung aus.
Das Wissensportal des Helmholtz-Institutes berichtet, dass solche Rückkopplungseffekte auch in Gebieten mit Permafrost und bei Gletschern zu beobachten sind. Nehmen die eisfreien Flächen zu, erwärmt sich der Boden umso schneller und beschleunigt dadurch nochmals die Eisschmelze. Aus diesem Grund schützen im Sommer helle Planen das Gletschereis vor zu starker Erwärmung. Ansonsten könnte sich die Gletscherschmelze durch den Rückkopplungseffekt noch stärker beschleunigen.
Wie die Albedo das Stadtklima beeinflusst
Praktisch jede Oberfläche besitzt die Fähigkeit, mehr oder weniger gut Sonnenstrahlen zu reflektieren. Das trifft auch auf Flächen zu, die der Mensch gestaltet. So weisen Städte und urbane Gebiete ebenfalls eine Albedo auf. Die oftmals dunklen Flächen können die Sonnenstrahlen nur geringfügig reflektieren und lassen so die Temperatur der Umgebung ansteigen. Wenn du im Sommer auf der Straße unterwegs bist, hast du zwischen den Häusern bestimmt schon die Hitze gespürt, die sich in der Stadt staut.
Der Deutsche Wetterdienst erläutert, dass Flächen aus Beton, Ziegeln oder Kies eine geringere Albedo besitzen als zum Beispiel ein Park. Besonders die meist dunklen Dachziegel reflektieren wenig Sonnenstrahlen und tragen zur Erwärmung der Umgebung bei. Daher sind Wohnungen unter dem Dach im Sommer oft unerträglich heiß.
Die Wände der Gebäude und die versiegelten Flächen dazwischen erwärmen zusätzlich die Luft in der Umgebung. Ein Weiteres trägt der schwarze Asphalt auf Straßen und Plätzen bei. Der Unterschied zu naturbelassenen Flächen ist so ausgeprägt, dass Expert:innen vom Stadtklima sprechen.
Der Albedo-Effekt lässt sich jedoch auch nutzen. Durch eine günstige Gestaltung der Gebäudeflächen lässt sich die Erwärmung gezielt verringern. Das zeigen die traditionell weiß getünchten Häuser in den Mittelmeerländern. Das Fachmagazin Baulinks bestätigt, dass sich ein weißer Anstrich oder weiße Dachziegel positiv auf die umgebende Lufttemperatur auswirken.
Solche Maßnahmen gibt es unter anderem schon in der Bauverordnung von Kalifornien. Der Energy Efficiency Standard für Gebäude sieht "Cool Roofs", also kühle Dächer vor. Die mit hellen Materialien gedeckten Häuser können so die Sonnenstrahlen besser reflektieren als herkömmliche dunkle Dächer. Die UN sieht in den "Cool Roofs" noch einen weiteren Klimavorteil: Durch die Farbänderung lässt sich auch ein Teil des Energieverbrauchs der Klimaanlagen einsparen.
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