Die Albedo ist ein Maß für das Rückstrahlungsvermögen bzw. die Reflexionsstrahlung von diffus reflektierenden, d. h. nicht selbst leuchtenden Oberflächen. Physikalisch kann die Albedo auch als Reflexionsgrad bezeichnet werden.
Was ist der Albedo Effekt? Bedeutung, Definition, Erklärung
Die Albedo wird als dimensionslose Zahl angegeben und entspricht dem Verhältnis von Rückstrahlung zu einfallendem Licht, d. h. sie lässt sich aus dem Quotienten aus reflektierter Lichtmenge zu einfallender Lichtmenge bestimmten.
Der Wert, den die Albedo dabei annehmen kann, wird auch Albedo-Wert genannt. Er reicht von 0, (= keine Reflektion von Licht) bis 1 (= vollständige Reflektion des vorhandenen Lichts) und kann auch in Prozent angegeben werden (0 – 100%). Beispielsweise entspricht eine Albedo von 0,9 eine Rückstrahlung von 90%).
Umso heller die Oberfläche ist, desto größer ist der Anteil der von ihr reflektierten Strahlung. d. h. je höher das Rückstrahlungsvermögen, desto höher die Albedo.
Die Albedo ist insbesondere in der Meteorologie von Bedeutung. Durch sie ist es möglich, Aussagen darüber zu treffen, wie stark sich eine Oberfläche erwärmt – und somit auch die Luft, die in Kontakt mit der Oberfläche steht.
Wird bei geringer Albedo das Sonnenlicht nicht reflektiert sondern absorbiert, erwärmt sich die Oberfläche und die sie umgebende Luftschicht (vgl. Abschnitt ‚Verschiedene Oberflächen und ihre Albedo‘).
In diesem Zusammenhang ist in der Klimatologie die sog. Eis-Albedo-Rückkopplung wesentlicher Faktor.
Die Eis-Albedo-Rückkopplung beeinflusst den Strahlungsantrieb und damit die Strahlungsbilanz der Erde – womit dieser Faktor auch relevant für das Weltklima ist (vgl. Abschnitt ‚Klimaänderungen und die Albedo‘).
Arten der Albedo
Es gibt zwei verschiedene Arten der Albedo, die zu unterscheiden sind:
Die sphärische Albedo (Bondsche Albedo) und die geometrische Albedo.
Unter Ersterer versteht man das Verhältnis des von der Oberfläche einer Kugel in alle Richtungen reflektierten Lichts zu der Strahlung, welche auf den Kugelquerschnitt einfällt.
Unter Zweiterer versteht man das Verhältnis des Strahlungsstrom, welcher von einer voll bestrahlten Fläche zum Betrachter gelangt zu dem Strahlungsstrom, der von einem sog. Lambertscher Strahler, d. h. einer diffus reflektierenden, vollkommenen weißen Scheibe von gleicher Größe bei einem senkrechtem Lichteinfall zum Betrachter gelangen würde.
Verschiedene Oberflächen und ihre Albedo
Die Albedo eines Körpers wird durch seine Oberflächenbeschaffenheit bestimmt, d. h. die verschiedenen Oberflächen haben eine unterschiedliche Rückstrahlung und demzufolge unterschiedliche Albedo-Werte, beispielsweise:
- Schnee 40–90%
- Wüste 20–45%
- Wald 5–20%
Glatte Oberflächen, wie z. B. Wasser, Sand oder Schnee, besitzen einen verhältnismäßig recht großen Anteil an spiegelnder Reflexion. Ihre Albedo ist daher im Wesentlichen vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlung abhängig.
Außerdem ist die Albedo abhängig von der Wellenlänge des Lichts, das untersucht wird. Daher sollte bei der Angabe der Albedo-Werte immer der entsprechende Wellenlängenbereich (z. B. Sonnenspektrum oder sichtbares Licht) mit angegeben werden.
Wolken und ihre Albedo
Die Albedo eines bewölkten Planeten unterscheidet sich stark zu der von unbewölkten Planeten. Der Unterschied kommt daher zustande, dass durch die Wolken mehr Licht in das Weltall zurück reflektiert wird, als bei einem blauen, wolkenloser Himmel.
Die Albedo der Wolken ist von verschiedenen Faktoren abhängig:
- die Höhe der Wolke
- die Größe der Wolke
- die Anzahl sowie Größe der Tropfen, die die Wolke enthält.
Für gewöhnlich hat eine Wolke im Vergleich zum Erdboden neben ihr eine höhere Albedo. Daher reflektiert eine bewölkte Oberfläche mehr Strahlung ins Weltall zurück, als es ein Oberfläche bei klarem, unbewölkten Himmel tun würde. Wolken verhindern somit das Eindringen von Sonnenlicht, welches die Atmosphäre erwärmt – sie funkgieren für den Planeten somit ähnlich wie eine Markise im Wintergarten.
Klimaänderungen und die Albedo
Die Albedo bzw. das Rückstrahlungsvermögen des Planeten ist für dessen Erwärmung und das Weltklima von großer Bedeutung. Veränderungen von Landschaft sowie Klima können dazu führen, dass sich die Albedo verändert. Veränderungen in der Albedo können wiederum Auswirkungen auf den Strahlungshaushalt der Erde haben – und damit eine Erwärmung oder Abkühlung des Planeten bewirken.
In folgenden Fällen ist eine Änderung der Albedo besonders wirk- und bedeutsam:
- Schwund von Schnee- und Eisflächen (Eis-Albedo-Rückkopplung)
Einer der bedeutsamsten regionalen Effekte des Klimawandels ist der Schwund von Meereis im nördlichen Polarmeer.
Dort wird mit dem Abschmelzen der polaren Eiskappe eine Oberfläche (Eis), welche eine hohe Rückstrahlung besitz, durch eine Oberfläche (Meerwasser) mit einer deutlich geringeren Rückstrahlung ersetzt. Die Eisfläche nimmt ab, die Albedo wird geringer.
Die Folge ist, dass die Aufnahme von Energie erheblich erhöht ist, die wiederum regional eine wesentlich stärkere Erwärmung verursacht, als für die restliche Welt zu erwarten ist. Je weniger Eis, desto stärker die Erwärmung. Dieser Effekt wird auch als Eis-Albedo-Rückkopplung bezeichnet, und Ursache dafür, dass der Klimawandel im Nordpolarmeer schneller abläuft und sichtbarer ist.
- Änderung der Vegetation (Landnutzungswandel)
Der sog. Landnutzungswandel, der mit einem Verlust von Wäldern bei einer gleichzeitigen Ausdehnung landwirtschaftlich genutzter Flächen einhergeht, bedingt eine Erhöhung der Albedo. Bedingt durch die Art des Pflanzenaufwuchses ist Ackerland heller als bewaldete Fläche, daher besitzt es ein höheres Rückstrahlungsvermögen als Wald. Hieraus resultiert eine kühlende Wirkung. Diese kann jedoch andere nachteilige Faktoren (CO2-Zunahme und Biodiversitätsverlust), die mit dem Verschwinden von Regenwald einhergehen nicht ausgleichen.