Wetterthema | tagesschau.de

Wetterthema

07.01.2022

Zur kühlenden Wirkung des Schnees

Schnee hat besondere physikalische Eigenschaften, welche wiederum starken Einfluss auf die Temperatur der Luft nehmen. Dies soll im Folgenden näher beleuchtet werden.

Im System Erde-Atmosphäre sind zwei Bereiche des elektromagnetischen Spektrums von Bedeutung: Die kurzwellige Strahlung und die langwelligere Infrarotstrahlung, die auch Wärmestrahlung genannt wird. Die kurzwellige Strahlung, zu der unter anderem das für uns sichtbare Licht gehört, kommt von der Sonne und erreicht nach Durchdringung der Atmosphäre den Erdboden. Ein Teil der Strahlung wird hier reflektiert, der Rest absorbiert, das heißt aufgenommen. Hierbei wird die Strahlungsenergie in Wärme umgewandelt und dem Erdboden zugeführt.

Als nicht weniger bedeutsam stellt sich die Wärmestrahlung dar. Jeder Körper sendet Infrarotstrahlung aus. Ihre Intensität hängt von der Oberflächentemperatur und Oberflächenbeschaffenheit des Körpers ab. Die Intensität der Wärmestrahlung, welche vom Erdboden ausgeht und welche er in Richtung Weltall schickt, wächst stark mit seiner Temperatur. Die damit verbundene Energieabgabe wirkt auf ihn kühlend.

Die Bilanz aus kurzwelliger Einstrahlung und Wärmeabstrahlung bestimmt zu einem wesentlichen Teil die Erdbodentemperatur. Aber nicht nur das: Auch die Lufttemperatur in den untersten Metern der Atmosphäre wird in der Regel von dieser sogenannten Strahlungsbilanz gesteuert. Ist sie positiv, erwärmt sich der Boden zumeist und gibt alsbald Wärme an die Luft darüber ab. Im negativen Fall kühlt der Boden entsprechend aus und „entzieht“ der Luft schließlich Wärme, deren Temperatur dadurch ihrerseits sinken kann.

Nach diesem Exkurs zur atmosphärischen Strahlung nun aber zurück zum Schnee. Wenn sich eine Schneedecke bildet, hat dies dramatischen Einfluss auf die Strahlungsbilanz des Erdbodens. Schnee ist in der Lage, die kurzwellige Strahlung fast vollständig zu reflektieren. Dies gilt insbesondere für frisch gefallenen und damit sauberen Schnee. Die Strahlungsabsorption einer schneebedeckten Wiese erreicht beispielsweise kaum mehr als 20% dessen einer schneefreien Wiese unter sonst gleichen Bedingungen.

Auf der anderen Seite bewirkt die sehr raue Oberfläche des Schnees mit zahllosen winzigen Lufteinschlüssen, dass er im Infrarotbereich bestmöglich Strahlung absorbieren und aussenden kann. Schnee wird daher für den Bereich der Wärmestrahlung als sogenannter Schwarzkörper bezeichnet.

Wegen der starken Reflexion im kurzwelligen Spektralbereich und der großen Abstrahlung im Infraroten sorgt eine Schneedecke folglich dafür, dass die Erdoberfläche wenig Wärme an die Luft abgibt und gleichzeitig maximal viel Wärme verliert. Eine Schneedecke wirkt damit stark kühlend. Über einer Schneefläche wird die Strahlungsbilanz tagsüber meist nur für kurze Zeit positiv. Wenn Schnee liegt, fällt die Tageserwärmung somit eher spärlich aus.

Zur kühlenden Wirkung trägt noch die isolierende Eigenschaft des Schnees bei. Der Wärmefluss, der sonst von tieferen Erdschichten zur Oberfläche führt und schließlich die Luft erreicht, wird durch unzählig viele Lufteinschlüsse im Schnee stark vermindert.

Sinkt die Temperatur in einer klaren Nacht an der Schneeoberfläche auf unter -20 Grad, so können unmittelbar am durch sie geschützten Boden die Temperaturen bei Werten um 0 Grad verharren. Zehn Zentimeter pulvriger Schnee reichen dafür bereits aus. Schneebedeckte Pflanzen sind deswegen sehr gut gegen Frostschäden geschützt. Untersuchungen haben gezeigt, dass Lufttemperaturen unter -18 °C bei uns sogar fast ausschließlich nur dann auftreten, wenn eine geschlossene Schneedecke liegt.


Freitag, 7. Januar 2022

Dipl.-Met. Rainer Behrendt
hr/ARD-Wetterredaktion

Alle Wetterthemen

Darstellung: