Albedo

Albedo

Albedo ist ein lateinisches Wort. Es bedeutet 'Weißheit' und wird dazu genutzt zu beschreiben, wie hell (weiß) etwas ist. Es ist notwendig, die Albedo der Erde in Zahlen zu quantifizieren, um das weltweite Klima zu verstehen.

Farben

Weißes Licht (oder Licht von der Sonne) besteht aus mehreren Farben, die wir nicht sehen, weil sie gemischt sind und zusammen eben weißes Licht ergeben. Wir sehen sie getrennt, wenn wir einen Regenbogen betrachten oder wenn wir ein Prisma benutzen. Trifft weißes Licht auf einen Gegenstand, dann kann dreierlei passieren: das Licht kann reflektiert werden, durchgelassen werden oder absorbiert werden. Ein Spiegel reflektiert alles Licht, das auf ihn trifft. Transparente Objekte (wie Wasser oder Glas) sind für Licht durchlässig.

Da Licht aus verschiedenen Farben besteht, kann ein Teil reflektiert werden und ein anderer Teil absorbiert werden. Werden alle Farben reflektiert, so hat das Objekt die Farbe weiß. Wird keine Farbe reflektiert (alle werden absorbiert), so ist das Objekt dunkel - wir sagen auch schwarz. Absorbiert ein Objekt alle Farben, mit Ausnahme z.B. der roten Farbe, so sehen wir die rote Farbe und sagen: Das Objekt ist rot. Das absorbierte Licht wird in Wärme umgewandelt. Dies ist der Grund, warum im Sommer dunkle Objekte wärmer sind als helle. Sie absorbieren alle Farben des Lichtes.

1.  Ein Gegenstand erhält eine Farbe durch das Licht, das er in unsere Augen sendet. Alle anderen Farben absorbiert er.
Bild: J. Gourdeau

Definition der Albedo

Als Albedo bezeichnen wir das Verhältnis des Lichtes, das von einem Objekt reflektiert wird, zu dem, welches beim Objekt ankommt und aufgenommen wird. 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%).

Albedo verschiedener Oberflächen in Prozent:

Frischer Schnee 80-85
Alter Schnee 50-60
Gras 20-25
Wald 5-10

Albedo der Erde

Die durchschnittliche Albedo für unseren Planeten ist 0,3: Dies bedeutet, dass 30% des Sonnenlichtes, das die Erde erreicht, wieder in den Weltraum zurückgeworfen wird. Betrachte die Tabelle, um die durchschnittliche Albedo verschiedener Oberflächen zu sehen! Regenwälder haben auf der Erde die niedrigste Albedo.

In heutiger Zeit beträgt die durchschnittliche Temperatur auf der Erde 15°C. Wäre unser Planet von Wäldern bedeckt (Ewoks Planet), so würde die durchschnittliche Temperatur 24°C betragen. Lebten wir auf einem Planeten aus Wüsten, so würde die Temperatur 13°C betragen. Wäre die Erde von Ozeanen bedeckt, wie im Film 'Waterworld', so wäre sie 32°C, da die Ozeane dunkler sind und somit eine geringere Albedo haben. Ein von Eis bedeckter Planet wäre sehr kalt, -52°C (siehe Bild zwei).

2.  Hypothetische Temperaturen für eine Bedeckung der Erde mit verschiedenen Oberflächen, die verschiedene Albedos haben.
Bild: J. Gourdeau.

Albedo der Wolken

Die Albedo unseres Planeten mit Wolken ist sehr verschieden von einem Planeten ohne Wolken. Wolken reflektieren mehr Licht zurück ins Weltall, als es ein blauer Himmel tut. 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 es zahlreiche kleinere Tropfen tun würden. Stehen wir unter einer großen Cumulonimbus-Wolke mit dicken Tropfen, so ist 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 fast transparent. Vom Weltall aus aber sähe sie grauer aus, da ihre Albedo gering ist.

Stellen wir uns vor, wir säßen in einer Raumfähre und würden die Erde bewundern. Wir würden beobachten, dass Wolken in Abhängigkeit von ihren Eigenschaften mehr oder weniger Licht ins Weltall reflektieren (dass sie also verschiedene Albedos haben).

3.  Albedo verschiedener Wolken. Bild: J. Gourdeau

Der europäische Satellit METEOSAT misst Sonnenlicht, das von den Wolken und der Erdoberfläche reflektiert wird. Wasser absorbiert eine Menge an Sonnenlicht, daher erscheint es dunkel. Dicke Wolken habe eine hohe Albedo und erscheinen daher auf Satellitenbildern hell. Dünne Cirrus-Wolken haben eine geringe Albedo und sind gewöhnlich halbdurchlässig für Sonnenlicht.

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4.  Satellitenbild im Bereich des sichtbaren Lichtes, aufgenommen über Europa im November 2003.
© 2003 EUMETSAT.

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.

Hier besteht eine Verknüpfung zwischen Wolken und Klima. Aber es gibt noch einen anderen Weg, wie Wolken mit unserem Klima wechselwirken: Schauen wir hierzu in den nächsten Text ...

Last modified: Sunday, 16 September 2018, 5:53 PM