Albedo

Albedo (al-bee-doh) ist ein Maß dafür, wie viel Licht, das auf eine Oberfläche trifft, reflektiert wird, ohne absorbiert zu werden. Etwas, das weiß erscheint, reflektiert das meiste auftreffende Licht und hat eine hohe Albedo, während etwas, das dunkel aussieht, das meiste auftreffende Licht absorbiert, was auf eine niedrige Albedo hinweist.

Warum ist das wichtig? Albedo ist ein anderer Name für das Reflexionsvermögen. Die Albedo einer Oberfläche bestimmt, wie viel Sonnenlicht absorbiert wird und die Oberfläche erwärmt, verglichen mit einer anderen Oberfläche, die das meiste Licht reflektiert und die Temperatur nicht verändert.

Damit sollte ich bereits vertraut sein: Strahlung

Abbildung A. Eine Oberfläche mit hoher Albedo reflektiert 80% der einfallenden Strahlung. Die Oberfläche mit geringer Albedo reflektiert nur 10 % der einfallenden Strahlung.

Die Menge an Energie, die von einer Oberfläche reflektiert wird, wird durch das Reflexionsvermögen dieser Oberfläche, die sogenannte Albedo, bestimmt. Eine hohe Albedo bedeutet, dass die Oberfläche den größten Teil der auf sie treffenden Strahlung reflektiert und den Rest absorbiert. Eine niedrige Albedo bedeutet, dass eine Oberfläche einen kleinen Teil der einfallenden Strahlung reflektiert und den Rest absorbiert. Zum Beispiel reflektiert frischer Schnee bis zu 95 % der einfallenden Strahlung. Daher hat frischer Schnee eine hohe Albedo von 0,95. Im Gegensatz dazu reflektiert Wasser etwa 10 % der einfallenden Strahlung, was zu einer niedrigen Albedo von 0,10 führt. Da 30 % der Sonnenenergie von der gesamten Erde reflektiert wird, hat die Erde eine durchschnittliche Albedo von 0,30. Im Allgemeinen haben dunkle Oberflächen eine niedrige Albedo und helle Oberflächen eine hohe Albedo. Im Sommer ist zum Beispiel eine schwarze Asphaltstraße brennend heiß. Das liegt daran, dass ein Großteil der Wärme vom Asphalt absorbiert wird, so dass der Asphalt Ihre Füße verbrennt, wenn Sie darauf laufen. Wenn es draußen heiß ist, hält hellere Kleidung Sie kühler, weil sie den größten Teil des Sonnenlichts, das auf sie trifft, reflektiert und Sie so kühl hält. Denken Sie daran, dass es immer noch möglich ist, einen Sonnenbrand zu bekommen, wenn Sie ein helles Hemd ohne Sonnenschutzmittel darunter tragen. Obwohl ein großer Teil der einfallenden Strahlung reflektiert wird, wird immer noch ein großer Teil vom Hemd absorbiert.

Was bedeutet das für die öffentliche Gesundheit?

Figur B: Urbaner Wärmeinseleffekt (Bild von EPA).

Aufgrund der Albedo-Effekte können hochentwickelte Gebiete wie Städte höhere Durchschnittstemperaturen aufweisen als umliegende Vororte oder ländliche Gebiete, ein Phänomen, das als „urbaner Wärmeinseleffekt“ bekannt ist.1 Die höheren Durchschnittstemperaturen können auf weniger Vegetation, eine höhere Bevölkerungsdichte und mehr Infrastruktur mit dunkleren Oberflächen (Asphaltstraßen, Backsteingebäude usw.) zurückgeführt werden, die während der heißen Sommermonate Wärme erzeugen, reflektieren und einschließen. Untersuchungen haben ergeben, dass in einigen Städten die durchschnittliche Lufttemperatur am Abend bis zu 22°F heißer sein kann als in den umliegenden Gebieten.2,3 Menschen, die in Städten leben, haben ein höheres Risiko für hitzebedingte Krankheiten.

Der Staat North Carolina hat jedoch viel mehr ländliche Landmasse und weniger dicht besiedelte städtische Gebiete als andere Staaten, was ihn weniger anfällig für den städtischen Wärmeinseleffekt macht.4,5

Abbildung C: Verschiedene Landnutzungen haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Tagestemperatur. (Bild von EPA).

In der Tat deuten Untersuchungen darauf hin, dass in North Carolina hitzebedingte Krankheiten eher in ländlichen Gebieten als in städtischen Gebieten auftreten.6 Die Albedo hängt auch mit dem Anstieg des Meeresspiegels zusammen. Die dunklen Oberflächen der Ozeane erleichtern die Absorption der Sonnenwärme und lassen große Eismassen im Meer schmelzen.7 Wenn Gletscher und Eiskappen im Meer schmelzen, kann der Anstieg des Meeresspiegels in Verbindung mit häufigeren Sturmfluten zu häufigeren und intensiveren Überschwemmungen führen.8 Diese extremen Wetterereignisse können die Verfügbarkeit von Trinkwasser reduzieren, die Integrität der öffentlichen Gesundheitsinfrastruktur gefährden und in Küstengemeinden zu direkten Todesfällen oder Verletzungen führen.9,10

Abbildung D. Albedo und Landbedeckung. (Bild von EPA).

1Buechley RW, Van Bruggen J, Truppi LE. 1972. Heat island equals death island? Environmental Research. Mar;5(1):85-92.

2Portier CJ, et al. 2010. A human health perspective on climate change: a report outlining the research needs on the human health effects of climate change. Research Triangle Park, NC: Environmental Health Perspectives/National Institute of Environmental Health Sciences. doi:10.1289/ehp.1002272 <www.niehs.nih.gov/climatereport> Zugriff am 17. November 2012.

3Environmental Protection Agency, State and Local Climate and Energy Program. Heat Island Effect. October 19, 2012. <http://www.epa.gov/hiri/> Accessed November 17, 2012.

4Reid CE, O’Neill MS, Gronlund CJ, Brines SJ, Brown DG, Diez-Roux AV, Schwartz J. 2009. Mapping community determinants of heat vulnerability. Environmental Health Perspectives. Nov;117(11):1730-1736.

5UNC Institute for the Environment, The University of North Carolina at Chapel Hill. 2009. Climate change committee report 2009. <http://www.ie.unc.edu/PDF/Climate_Change_Report.pdf> Accessed November 17, 2012.

6Fuhrmann, C.M., Kovach, M.M., and C.E. Konrad II: Heat-related illness in North Carolina: Who’s at Risk? Annual Education Conference of the North Carolina Public Health Association, New Bern, NC, 20. September 2013. <http://www.sercc.com/sercc_projects> Zugriff am 22. Dezember 2012.

7The Climate Institute. Oceans and sea level rise. (n.d.) <http://www.climate.org/topics/sea-level/index.html> Accessed November 17, 2012.

8Tebaldi, C., Strauss, B. H., & Zervas, C. E. (2012). Modelling sea level rise impacts on storm surges along US coasts. Environmental Research Letters, 7(1):014032.

9Environmental Protection Agency. Climate change: Human impacts and adaptation. June 14, 2012. <http://www.epa.gov/climatechange/impacts-adaptation/coasts.html#impactssea> Accessed November 17, 2012.

10English, PB; et al. 2009. Environmental Health Indicators of Climate Change for the United States: Findings from the State Environmental Health Indicator Collaborative. Environmental Health Perspectives. Nov;117(11):1673-1681.

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Die Energiebilanz der Erde, lang- und kurzwellige Strahlung

Aktivitäten zu den obigen Informationen:

Aktivität: Welche Faktoren beeinflussen ein Gewächshaus? (Link zur Originalaktivität.)

Beschreibung: Diese Aktivität konzentriert sich auf die Faktoren, die die Heizung in einem Gewächshaus beeinflussen. Die Schüler entwickeln ein eigenes Modell mit 2-Liter-Flaschen und messen, wie sich jede Flasche erwärmt und wie sie Wärme speichert.

Bezüge zu den Themen: Albedo, Wie sich Wolken bilden