E9 Kryosphäre-Armosphäre-Wechselwirkungen

Thema

Die Kryosphäre interagiert mit der darüber liegenden Atmosphäre hauptsächlich über drei Kanäle: die Albedo ihrer eigenen Eisoberflächen, die turbulenten Strömungen fühlbarer und latenter Wärme, die sie mit der Luft austauscht, und die Emission von Spurengasen in diese Luft.

Die Rückkopplung zwischen Eis und Albedo ist der stärkste dieser drei Kanäle: Eine Eis- oder Schneeoberfläche reflektiert 50 bis 90 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung, während das freiliegende Land oder Meer nach dem Verschwinden dieser Eisoberfläche nur 10 bis 30 Prozent derselben Sonnenstrahlung reflektiert. Wenn die Kryosphäre einen Teil ihrer Eisdecke verliert, wird eine Oberfläche mit geringer Reflexion freigelegt, die deutlich mehr Sonnenstrahlung absorbiert als die Eisdecke zuvor. Diese erhöhte Absorption von Sonnenstrahlung erwärmt die freiliegende Luft und das Land oder Meer zusätzlich, und diese zusätzliche Erwärmung lässt noch mehr Eis schmelzen, wodurch die anfängliche Erwärmung in einem sich selbst verstärkenden Kreislauf verstärkt wird. Derselbe Rückkopplungsmechanismus zwischen Eis und Albedo ist für die heute in den Polarregionen beobachtete arktische Verstärkung verantwortlich.

Ein Fallwind ist ein kalter, dichter Wind, der aufgrund seiner Schwerkraft von den Polarplateaus zu den Küsten herabströmt. Er entsteht durch die starke Temperaturinversion, die sich direkt über der kalten, eisigen Oberfläche dieser Plateaus bildet: Die Luft, die in direktem Kontakt mit dem Eis steht, kühlt ab, wird dichter als die darüber liegende Luft und strömt, allein durch ihr Eigengewicht angetrieben, hangabwärts. In der Antarktis kann ein Fallwind Geschwindigkeiten zwischen 50 und 100 Metern pro Sekunde erreichen. Bei diesen Geschwindigkeiten verändert er den Wärmehaushalt der Region, beschleunigt die Abschmelzung des Schnees und stört die Bildung von Meereis entlang der Küste.

Schnee wirkt zudem als hochwirksamer Wärmeisolator zwischen dem darunter liegenden Boden und der darüber liegenden Atmosphäre: Eine nur einen halben Meter dicke Schneeschicht reduziert den Wärmeverlust des Bodens an die Atmosphäre um das Zehn- bis Hundertfache im Vergleich zu demselben Boden ohne Schneedecke. Die isolierende Wirkung des Schnees schützt den Permafrost vor der extremen Kälte des Winters und ist entscheidend für Ökosysteme und Landwirtschaft in kalten Breitengraden, die auf ebendiesen Permafrost oder den schneebedeckten Boden angewiesen sind.

Die durch die Klimaerwärmung hervorgerufenen Veränderungen der Schneedecke verändern diese isolierende Wirkung des Schnees und damit den gesamten saisonalen Wasserkreislauf, der von der Schneebildung und -schmelze abhängt – also genau jenen Kreislauf der Wechselwirkungen zwischen Kryosphäre und Atmosphäre, mit dem diese Beschreibung begann.

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