Was ist Erdstrahlung?

Die Erdstrahlung ist die Wärme- oder Lichtenergiemenge, die die Erde zurück in den Weltraum abgibt, im Wesentlichen als Prozentsatz der Gesamtstrahlung, die sie von der Sonne erhält. Dies wird auch als Albedo bezeichnet, die als Verhältnis oder Prozentsatz der Menge an Lichtenergie ausgedrückt wird, die jeder stellare Körper, einschließlich Planeten, Asteroiden oder Raumfahrzeug, von seiner Oberfläche im Vergleich zu dem, was empfangen wird, reflektiert. Ein anderer Begriff für Erdstrahlung ist Outgoing Longwave Radiation (OLR), der allgemein darauf hinweist, dass das, was die Erde in den Weltraum abstrahlt, hauptsächlich für das menschliche Auge unsichtbare Infrarotlichtwellen ist, die eine Form von Wärmeenergie oder Schwarzkörperstrahlung sind.

Die Erdoberflächenstrahlung als Nettoverlust an Energie von der Oberfläche erweist sich aufgrund von atmosphärischen Dämpfungseffekten tatsächlich als ziemlich minimal. Die durchschnittliche Menge an Sonnenstrahlungsenergie, die die Erde über den Grenzen der Atmosphäre empfängt, wird auf 1,370 Watt pro Quadratmeter geschätzt. Ab 2010 trat die Spitzenstrahlung zurück in den Weltraum in äquatorialen Wüstenregionen mit Werten von etwa 350 Watt pro Quadratmeter auf und sank auf weniger als 150 Watt pro Quadratmeter, wenn man sich den Polkappen näherte. Die tatsächliche Strahlungsmenge, die von einem beliebigen Ort in den Weltraum entweicht, hängt von den kurzfristigen Bedingungen in der Atmosphäre ab, die sich unterschiedlich auf die Blockierung und Absorption von langwelligem Licht auswirken. Wenn die Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre durch globale industrielle Aktivitäten ansteigen, nimmt auch dieser Effekt der Wärmespeicherung zu, wodurch die allgemeine Erdstrahlung insgesamt verringert wird.

Die National Aeronautics and Space Administration (NASA) in den USA hat Zahlen zu verschiedenen Aspekten der Strahlungsbilanz der Erde berechnet. 6 % des Sonnenlichts, das auf atmosphärischer Ebene empfangen wird, werden sofort in den Weltraum reflektiert und weitere 20 % werden von der Wolkendecke wegreflektiert. Weitere 19 % der Strahlung erreichen nie die Erdoberfläche, da 16 % von der Atmosphäre und 3 % von Wolken absorbiert werden. 4 % des Lichts, das die Erdoberfläche erreicht, werden sofort in den Weltraum zurückreflektiert. Der Rest des Lichts, das die Oberfläche von Land und Ozeanen erreicht – 51% – besteht tatsächlich aus der Erdstrahlung.

Von etwas mehr als der Hälfte der Sonnenenergie, die auf die Erdoberfläche auftrifft, entweicht etwa 70 % dieser Energie schließlich wieder in den Weltraum, während der Rest von der Atmosphäre und Wasserdampf absorbiert wird. Dies bedeutet, dass etwa ein Drittel der Strahlung, die von der Sonne auf die Erdoberfläche trifft, schließlich an den Weltraum verloren geht, sowie ein Drittel des Lichts, das nie die Erdoberfläche erreicht und von der Atmosphäre selbst reflektiert wird. Während der Prozess der Energieübertragung kontinuierlich ist, strahlt die Erde nachts auch mehr in den Weltraum als tagsüber, da die Temperatur der Erdoberfläche einen direkten Einfluss auf den Wärmeverlust hat und der Planet einer allmählichen kühlende Wirkung in der Nacht.

Verschiedene Oberflächen auf der Erde haben jedoch unterschiedliche Albedo-Werte oder Verhältnisse, wie viel Lichtenergie sie absorbieren und reflektieren. Eine Albedo von 0 würde der totalen Energieabsorption entsprechen, und ein Wert von 1 wäre eine Totalreflexion, die beide in der Realität nie auftreten. Oberflächen wie Beton haben eine Reflexionsqualität von 55%, Gras von 25% und typischer Boden von 17%. Regionen der Erde, die eine sehr hohe Albedo für fast die gesamte Erdstrahlungswirkung aufweisen, umfassen solche, die von Neuschnee bedeckt sind, wo sie zwischen 80 % und 90 % liegt, und solche mit einer sehr niedrigen Albedo und einer fast vollständigen Absorption der Lichtenergie umfassen Nadelbäume Wälder auf dem Höhepunkt der Vegetationsperiode mit einer Reflexionsqualität von 8%.