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? Was genau ist der Albedo Effekt? Und was hat das Ganze mit dem Klimawandel zu tun?
Albedo – Geographie
In der Geographie ist die Albedo ein wichtiger Kennwert. Vor allem im Bereich der Klimatologie ist die Albedo von großer Bedeutung.
In den nächsten Kapiteln lernst Du mehr über die Albedo, den Albedo-Effekt und die Einflüsse auf die Albedo.
Albedo – Definition
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.
Wenn Du mehr über den Klimawandel und die Atmosphäre lernen möchtest, solltest Du Dir die passende Erklärung dazu anschauen.
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
Albedo Effekt
Der Albedo Effekt beschreibt die Rückstrahlung von Sonnenstrahlen und ist vorrangig in der Klimaforschung bedeutungsvoll.
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.
Albedo – Einflüsse
Die Albedo kann durch verschiedene Faktoren stark oder weniger stark beeinflusst werden. Dieser Einfluss kann auch zu einer Veränderung im Strahlungshaushalt der Erde führen.
Albedo Einflüsse – 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.
Albedo Einflüsse – 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.
Albedo Einflüsse – 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 – Erde
Die Albedo der Erde 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 – Werte
Die Albedo kann Werte zwischen 0 und 100 % erreichen. Wie hoch die Albedo ist, hängt von den verschiedenen Faktoren ab, die die Albedo beeinflussen. Die Albedo lässt sich durch eine Formel berechnen. Messen lässt sich die Albedo mit einem Albedometer.
Albedo Werte – Albedo berechnen
Das Verhältnis von reflektierter Strahlung und Gesamtstrahlung stellt die Albedo dar. Daraus folgt dann folgende Formel zur Berechnung der Albedo:
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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:
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Das bedeutet, dass der Schnee einen Reflexionsgrad von 86,6 % hat.
Albedo Werte – 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.
Albedo Werte – Reflexionsgrad
In der folgenden Tabelle findest Du Beispiele für verschiedene Oberflächen und ihre entsprechende Albedo oder Reflexionsgrad.
| Oberfläche | Albedo in Prozent |
| Wasser | 1–10 % je nach Winkel der Sonneneinstrahlung |
| Frischer Schnee | 80–95 % |
| Wolken | 60–90 % |
| Dünensand | 30–60 % |
| tropischer Regenwald | 10–12 % |
| Laubwald | 15–20 % |
| Nadelwald | 5–12 % |
| Wiesen, Weiden | 12–30 % |
| Wohnsiedlungen | 15–20 % |
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
- spektrum.de: Albedo. (27.05.2022).
- Roedel; Walter. (2017). Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre. Springer Verlag.
- Klose. (2016). Meteorologie. Springer Verlag.
- zamg.ac.at: Energiebilanz der Erde. (30.06.2022).
- spektrum.de: Strahlungsbilanz. (30.06.2022).
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