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Albedo

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Albedo

Warum schwitzen wir im Sommer in einem schwarzen T-Shirt so viel mehr als in einem weißen T-Shirt? Das liegt mitunter an der Albedo deines Shirts. Was ist die Albedo und wie kann man sie berechnen? Und was hat das Ganze mit dem Klimawandel zu tun?

Albedo – Definition und Albedo-Effekt

Unter Albedo versteht man das Reflexionsvermögen von Licht beziehungsweise die Sonneneinstrahlung einer Fläche, die nicht spiegelt. Ein Synonym für die Albedo ist der Reflexionsgrad.

Das Reflexionsvermögen stellt dabei den Anteil dar, der von der Oberfläche reflektiert wird. Trifft solare Strahlung auf eine Oberfläche, wird ein Teil absorbiert. Das bedeutet, dass dieser Teil von der Oberfläche aufgenommen und zum Beispiel in Energie umgewandelt wird. Der andere Teil der solaren Strahlung wird reflektiert, das heißt, die Strahlung wird wieder in die Atmosphäre abgegeben.

Je höher der Anteil der reflektierten Strahlung ist, desto höher das Reflexionsvermögen und infolgedessen die Albedo.

Du möchtest mehr über die Atmosphäre erfahren? Dann schau dir einfach unsere Erklärung dazu an!

Eine weiße Fläche hat eine Albedo von circa 100 %, das bedeutet, dass die Fläche ausschließlich Strahlung reflektiert, aber keine aufnimmt. Umgekehrt hat eine schwarze Fläche eine Albedo von nahezu 0 %. Sie nimmt dementsprechend lediglich Strahlung auf und reflektiert keine.

Man unterscheidet zwischen planetarer Albedo und Bodenalbedo. Seltener wird auch zwischen langwelliger und kurzwelliger Albedo unterschieden. Diese Unterscheidung beruht dann auf der Wellenlänge der Strahlung, die auf die Oberfläche trifft.

Albedo – planetare Albedo

Unter der planetaren Albedo versteht man das Reflexionsvermögen des Gesamtsystems der Erde, also der Atmosphäre. Sie liegt bei ungefähr 30 % und spielt eine große Rolle im Strahlungshaushalt der Erde.

Der Strahlungshaushalt beziehungsweise die Strahlungsbilanz der Erde nimmt alle Strahlungen und deren Änderungen in der Atmosphäre zusammen. Änderungen können zum Beispiel über die Veränderung der Albedo, zum Beispiel durch die Änderung der Landschaftsverhältnisse oder der Oberflächenbeschaffenheit, entstehen.

Die Strahlungsbilanz lässt sich in den solaren Bereich, der von der Albedo beeinflusst wird, und in den terrestrischen Bereich unterteilen.

Albedo – Bodenalbedo

Die Bodenalbedo ist die Albedo des Erdbodens. Damit beschreibt die Bodenalbedo das Reflexionsvermögen der Erdoberfläche und somit die Strahlung, die wieder in die Atmosphäre und das All zurück reflektiert wird. Zu den Flächen, auf die sich die Bodenalbedo bezieht, gehören unter anderem Wasserflächen, Wüsten, Gletscher und Wiesen.

Wasserflächen haben eine deutlich geringere Albedo als schneebedeckte Flächen. Die Albedo von Wasser liegt bei circa 1 bis 10 %. Die Albedo von Schnee liegt bei circa 80 bis 95 %. 1

Einflüsse auf die Albedo

Die Albedo kann durch verschiedene Faktoren stark oder weniger stark beeinflusst werden. Dieser Einfluss kann auch zu einer Veränderung im Strahlungshaushalt der Erde führen.

Einflüsse auf die Albedo – Wolken

Wolken haben eine hohe Albedo und erhöhen dadurch die planetare Albedo – also die gesamte Reflexion des Planeten. Durch Wolken wird der solare Strahlungsfluss reduziert, der von der Erde normalerweise aufgenommen werden würde. Das bedeutet, dass die Erde sich weniger stark erwärmt, da weniger Strahlen an der Erdoberfläche ankommen. Wolken haben also einen abkühlenden Effekt, wenn sie Sonnenstrahlen reflektieren.

Unter solarem Strahlungsfluss versteht man die Strahlung, die von der Sonne auf die Erde abgegeben wird. Als Synonyme werden dafür Begriffe wie solare Strahlung oder Sonneneinstrahlung verwendet.

Wolken wirken nicht nur abkühlend auf die Erde, sondern auch erwärmend. Wolken reflektieren nämlich auch terrestrische Strahlung. Diese Strahlung wird dann wieder auf die Erdoberfläche zurückgestrahlt und es kommt zur Erwärmung.

Die terrestrische Strahlung ist die Strahlung, die von der Erdoberfläche ausgeht. Diese Strahlung stammt meist aus radioaktiven Quellen.

Diese radioaktiven Quellen können zum Beispiel von Baustoffen oder Dachziegeln stammen.

Du interessierst dich mehr für das Thema Wolken und die Bildung von Wolken? Dann schau dir auf jeden Fall die Erklärung dazu an.

Einflüsse auf die Albedo – Veränderungen in der Landschaft

Auch Veränderungen in der Landschaft haben einen Einfluss auf die Albedo. Schmilzt der Schnee auf einer Fläche, so verringert sich die Albedo dieser Fläche, da die schneebedeckte Fläche kleiner wird.

Auch die Rodung von Wald kann zur Veränderung der Albedo führen. Dabei kann sich die Albedo entweder erhöhen oder verringern. Es kommt dabei darauf an, was nach der Rodung mit der Fläche passiert. Wird sie zu Ackerland umfunktioniert, kann sich die Albedo erhöhen, weil ein Acker vorwiegend deutlich heller als ein Wald ist und somit die Strahlungen besser reflektieren kann.

Einflüsse auf die Albedo – Oberflächenbeschaffenheit

Die Oberflächenbeschaffenheit stellt einen wichtigen Faktor für die Höhe der Albedo dar. Während helle, glatte Oberflächen wie Neuschnee eine hohe Albedo haben, haben raue, dunkle Flächen wie ein Nadelwald eine niedrige Albedo.

Das Phänomen der unterschiedlichen Reflexion im Zusammenhang von der Oberflächenbeschaffenheit lässt sich physikalisch erklären.

Bei der Reflexion an rauen, unebenen Flächen spricht man von einer diffusen Reflexion. Die Strahlen werden also unregelmäßig und in verschiedene Richtungen abgestrahlt, was zu einer geringeren Reflexion führt. Ein Beispiel für eine raue Oberfläche ist Gras oder ein Wald.

Bei glatten Flächen spricht man von einer direkten Reflexion. Hierbei können die Strahlen gebündelt und regelmäßig reflektiert werden. Das kann man zum Beispiel bei Glas beobachten.

Du möchtest mehr über die Reflexion von Strahlen erfahren oder das Thema wiederholen? Dann schau mal bei unseren Erklärungen zur Optik und dem Reflexionsgesetz im Bereich der Physik vorbei.

Albedo – Strahlungsbilanz und Strahlungshaushalt der Erde

In den vorangegangenen Abschnitten wurde bereits die Strahlungsbilanz erwähnt und wie die Albedo den Strahlungshaushalt der Erde beeinflussen kann. Aber was hat es mit der Strahlungsbilanz auf sich und was versteht man darunter?

Die Sonne strahlt Energie in alle Richtungen ins Weltall ab, dadurch gelangt Strahlung auch in die Richtung der Erde. Die elektromagnetischen Strahlen können kurz- oder langwellig sein.

Kurzwellige Strahlen sind die, die du mit den Augen sehen kannst und die dir sicherlich den ein oder anderen Sonnenbrand verpasst haben.

Langwellige Strahlen, auch Wärmestrahlung genannt, sind die Strahlen, die du als Wärme auf deiner Haut oder in der Luft spürst.

Strahlen gelangen also zur Erde und werden dann durch Flächen reflektiert oder absorbiert, das ist der Albedoeffekt. 30 % dieser Strahlung werden in Form der planetaren Albedo wieder reflektiert. Die restlichen 70 % werden aufgenommen. 4

Die Aufnahme findet dabei im Durchschnitt zu 20 % von der Atmosphäre und 50 % von der Erdoberfläche statt. Strahlen, die von der Erdoberfläche aufgenommen werden, werden in Form von Wärmestrahlung wieder abgegeben und von den sogenannten Treibhausgasen absorbiert. 4

Die Treibhausgase geben die Strahlung dann wieder in Richtung der Erde ab, wodurch es zum sogenannten Treibhauseffekt kommt.

Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre es auf der Erde deutlich kälter. Um die -18 °C wären es dann nämlich nur. Ziemlich kalt, oder?

Der natürliche Treibhauseffekt ist wichtig für die Erde und Menschen, während der menschengemachte ein Problem für Umwelt und Klima darstellt.

Du willst mehr zum Thema Treibhauseffekt und wie er den Menschen, der Umwelt und dem Klima schadet, erfahren? Dann schau dir die passende Erklärung dazu an.

Albedo der Erde im Kontext des Klimawandels

Die Albedo steht im engen Zusammenhang mit dem Klima. Veränderungen der Albedo können sowohl Erwärmungen als auch Abkühlungen mit sich ziehen. Daher ist sie ein wichtiger Faktor, wenn es darum geht, das Klima bestmöglich zu schützen.

Vielleicht hast du schon mal davon gehört, dass immer mehr Eisfläche schmilzt, dadurch verringert sich die Albedo der Erde und es kommt automatisch zu einer Erwärmung der Erde. Durch das Schmelzen des Eises entsteht Wasser. Wasser hat eine geringere Albedo als Eis, daher wird weniger Strahlung reflektiert und mehr von der Erdoberfläche aufgenommen.

Je geringer die Albedo der Erde ist, desto höher die Erwärmung und desto mehr Eisfläche schmilzt. Das liegt daran, dass die Strahlung durch die geringe Albedo weniger reflektiert und deswegen von der Erde aufgenommen wird. Man befindet sich also in einem endlosen Kreislauf, man spricht von einer negativen Rückkopplung.

Unter einer negativen Rückkopplung versteht man in Bezug auf den Klimawandel einen Prozess, der einen anderen Prozess anstößt und damit zur Erwärmung der Erde führt.

Albedo – Beispiele, messen und berechnen

Die Albedo lässt sich durch eine Formel berechnen. Messen lässt sich die Albedo mit einem Albedometer.

Albedo berechnen

Das Verhältnis von reflektierter Strahlung und Gesamtstrahlung stellt die Albedo dar. Daraus folgt dann folgende Formel zur Berechnung der Albedo:

Man multipliziert das Ganze mit 100, um die Albedo in Prozent zu ermitteln.

Wenn 150 Watt an solarer Strahlung auf frischen Schnee, der 130 Watt der Strahlen wieder reflektiert, würde die Rechnung wie folgt aussehen:

Das bedeutet, dass der Schnee einen Reflexionsgrad von 86,6 % hat.

Albedo messen

Die Albedo lässt sich mit einem Albedometer messen. Ein Albedometer besteht aus zwei halb förmigen Glaskuppeln. Eine davon ist nach oben gerichtet und misst die auftreffende Strahlung. Die andere Glaskuppel ist nach unten gerichtet und misst die reflektierende Strahlung. Aus der Differenz lässt sich dann die Strahlungsbilanz ermitteln.

Reflexionsgrad – Tabelle mit Beispielen

In der folgenden Tabelle findest du Beispiele für verschiedene Oberflächen und ihre entsprechende Albedo oder Reflexionsgrad.

OberflächeAlbedo in Prozent
Wasser1-10 % je nach Winkel der Sonneneinstrahlung
Frischer Schnee80-95 %
Wolken60-90 %
Dünensand30-60 %
tropischer Regenwald10-12 %
Laubwald15-20 %
Nadelwald5-12 %
Wiesen, Weiden12-30 %
Wohnsiedlungen15-20 %

Wenn du dir den Albedo-Effekt etwas näher veranschaulichen möchtest, kannst du bei sonnigem Wetter ein einfaches Experiment durchführen.

Dafür benötigst du:

  • 2 Gläser Eiswürfel
  • ein schwarzes Papier
  • ein weißes Papier

Fülle die beiden Gläser mit der gleichen Anzahl an Eiswürfeln und stelle sie nebeneinander in die Sonne. Unter ein Glas legst du nun das schwarze Papier und unter das andere das weiße Papier. Dann heißt es warten und beobachten, welche Eiswürfel schneller schmelzen.

Auflösung: Die Eiswürfel im Glas auf dem schwarzen Papier schmelzen schneller. Das liegt an der niedrigen Albedo einer schwarzen Fläche.

Albedo – Das Wichtigste

  • Als Albedo bezeichnet man das Reflexionsvermögen einer Fläche
  • man unterscheidet zwischen planetarer Albedo und Bodenalbedo
  • es gibt verschiedene Faktoren, die Einfluss auf die Albedo nehmen können, dazu gehören Wolken, Veränderungen der Landschaft und die Oberflächenbeschaffenheit der Fläche
  • die Albedo steht im engen Zusammenhang zum Strahlungshaushalt der Erde und dem Klimawandel
  • die Albedo misst man mit einem Albedometer
  • Berechnen kann man die Albedo aus dem Verhältnis von reflektierter Strahlung und Gesamtstrahlung

Nachweise

  1. spektrum.de: Albedo. (27.05.2022).
  2. Roedel; Walter. (2017). Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre. Springer Verlag.
  3. Klose. (2016). Meteorologie. Springer Verlag.
  4. zamg.ac.at: Energiebilanz der Erde. (30.06.2022).
  5. spektrum.de: Strahlungsbilanz. (30.06.2022).

Häufig gestellte Fragen zum Thema Albedo

Unter Albedo versteht man das Reflexionsvermögen von Strahlung einer Fläche.

Die Albedo von Wasser liegt im Regelfall zwischen 1 und 10%. Sie ist abhängig vom Einstrahlungswinkel der solaren Strahlung.

Reflexionsvermögen ist der Anteil der Sonneneinstrahlung, der von einer Fläche reflektiert wird, während der andere Teil von der Fläche aufgenommen wird.

Die Albedo wird von Wolken, Veränderungen in der Landschaft und der Oberflächenbeschaffenheit der bestrahlten Fläche beeinflusst.

Finales Albedo Quiz

Frage

Was ist ein Synonym für Albedo?

Antwort anzeigen

Antwort

Reflexionsgrad

Frage anzeigen

Frage

Welche Flächen haben eine geringere Albedo?

Antwort anzeigen

Antwort

raue, dunklere Flächen

Frage anzeigen

Frage

Was ist ein Albedometer?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Messgerät zu Messung der Albedo und der Strahlungsbilanz.

Frage anzeigen

Frage

Was beeinflusst die Albedo?

Antwort anzeigen

Antwort

Wolken

Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter einer negativen Rückkopplung?

Antwort anzeigen

Antwort

Es handelt sich um einen Prozess der einen anderen Prozess anstößt und damit zur Erwärmung der Erde führt.

Frage anzeigen

Frage

Welche Arten der Albedo gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

planetare Albedo und Bodenalbedo

Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter Albedo?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Reflexionsvermögen von Strahlung einer Fläche


Frage anzeigen

Frage

Welche Albedo beinhaltet das gesamte System Erde/Atmosphäre?

Antwort anzeigen

Antwort

planetare Albedo

Frage anzeigen

Frage

Wie bezeichnet man die Albedo des Erdbodens bzw. der Erdoberfläche?

Antwort anzeigen

Antwort

Bodenalbedo

Frage anzeigen

Frage

Nenne 3 Beispiele für die Flächen der Bodenalbedo.

Antwort anzeigen

Antwort

Mögliche Antworten: 

  • Wiesen
  • Ackerland
  • Gletscher
  • Wüsten
  • Wasserflächen
Frage anzeigen

Frage

Nenne die Prozentzahl die die Albedo im Strahlungshaushalt der Erde ausmacht.


Antwort anzeigen

Antwort

30%

Frage anzeigen

Frage

Wie hoch ist die Albedo von Schnee?

Antwort anzeigen

Antwort

80-95%

Frage anzeigen

Frage

Wie wird der Reflexionsgrad angegeben?

Antwort anzeigen

Antwort

In Prozent.

Frage anzeigen

Frage

Welches Verhältnis stellt die Albedo dar?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Verhältnis von reflektierter Strahlung zur Gesamtstrahlung.

Frage anzeigen

Frage

Welche Arten von Strahlung gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

kurz- und langwellige Strahlung


Frage anzeigen

Frage

Wie muss die Oberfläche beschaffen sein, damit sie eine hohe Albedo hat?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Oberfläche sollte glatt und hell sein.

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe den Prozess der negativen Rückkopplung im Zusammenhang mit der Albedo.

Antwort anzeigen

Antwort

Je geringer die Albedo ist, desto höher die Erwärmung. Dadurch schmilzt mehr Eis und Schnee. Die Albedo wird niedriger, weil mehr Wasserfläche ensteht. Die Erwärmung der Erde steigt weiter an.

Frage anzeigen
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