Was ist die Albedo der Erde und warum sinkt sie ständig?

Der Spiegel, der den Planeten kühlt

Jede Sekunde trifft die Sonne die Erde mit etwa 340 Watt Energie pro Quadratmeter. Nicht alles davon bleibt. Etwa 30 Prozent werden direkt ins All zurückgestrahlt, reflektiert von Wolken, Eisdecken, Wüsten und anderen hellen Oberflächen. Wissenschaftler nennen diese Reflektionsfähigkeit Albedo, vom lateinischen Wort für „weiß“. Sie ist eine der wichtigsten Zahlen in der Klimaforschung – und sie schrumpft.

Wie Albedo funktioniert

Die Albedo wird auf einer Skala von 0 bis 1 ausgedrückt. Eine vollkommen schwarze Oberfläche, die alles einfallende Licht absorbiert, erhält den Wert 0; eine vollkommen weiße Oberfläche, die alles reflektiert, den Wert 1. Frischer Schnee reflektiert bis zu 90 Prozent des Sonnenlichts (Albedo ~0,9). Der offene Ozean hingegen absorbiert mehr als 90 Prozent (Albedo ~0,06). Wälder liegen bei etwa 0,15, während Wüsten zwischen 0,3 und 0,4 liegen.

Die planetare Albedo der Erde – der Durchschnitt über alle Oberflächen, Ozeane und Wolkenschichten – liegt bei etwa 0,30, was bedeutet, dass etwa 30 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung reflektiert werden. Die restlichen 70 Prozent werden absorbiert und erwärmen die Atmosphäre, das Land und die Meere. Selbst eine winzige Verschiebung dieses Gleichgewichts führt zu enormen Energieveränderungen auf dem gesamten Planeten.

Wie Wissenschaftler sie messen

Zwei sich ergänzende Methoden verfolgen die Reflektionsfähigkeit der Erde. Die CERES-Instrumente (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) der NASA, die an Bord von Satelliten wie Terra, Aqua und Suomi-NPP fliegen, verwenden Scanning-Radiometer, um zweimal täglich reflektierte kurzwellige Energie über kleine Gebiete des Globus zu messen. In der Zwischenzeit messen bodengebundene Erdlicht-Beobachtungen – die am Big Bear Solar Observatory in Kalifornien entwickelt wurden – das schwache Leuchten auf der dunklen Seite des Mondes, das Sonnenlicht ist, das von der Erde reflektiert und zurückgeworfen wird. Da Erdlicht eine relative Messung ist, vermeidet es Kalibrierungsdrifts, die Satellitensensoren über Jahrzehnte hinweg plagen können.

Die Eis-Albedo-Rückkopplungsschleife

Die Bedeutung der Albedo für das Klima beruht auf einer starken positiven Rückkopplungsschleife. Wenn die Temperaturen steigen, schmelzen Schnee und Eis und legen dunkleres Land oder Meer darunter frei. Diese dunklen Oberflächen absorbieren mehr Wärme, was mehr Eis schmilzt, was die Albedo weiter senkt – und so weiter. Diese Eis-Albedo-Rückkopplung ist einer der Gründe, warum sich die Arktis etwa zwei- bis viermal schneller erwärmt als der globale Durchschnitt.

Das Gegenteil gilt auch: Während der Eiszeiten erhöhten sich durch das Wachstum der Gletscher die Albedo der Erde, reflektierten mehr Sonnenlicht und verstärkten die Abkühlung. Der Mechanismus funktioniert in beide Richtungen und verstärkt jeden Temperaturtrend, der bereits im Gange ist.

Wolken: Der größere Faktor

Während das Schmelzen des Polareises Schlagzeilen macht, ergab eine in Science Ende 2024 veröffentlichte Studie eine Überraschung: Tiefliegende Wolkendecken, nicht Eis, sind für den größten Teil des jüngsten Albedo-Rückgangs verantwortlich. Die Studie ergab, dass 85 Prozent des Rückgangs der planetaren Albedo seit 2020 auf weniger Wolken in niedriger Höhe zurückzuführen sind, insbesondere über dem Nordatlantik und den tropischen Ozeanen. Im Jahr 2023 gab es etwa 1,5 Prozent weniger niedrige Wolken als im historischen Durchschnitt – genug, um deutlich mehr Sonnenenergie die Oberfläche erreichen zu lassen.

Ohne den Albedo-Rückgang, der um Dezember 2020 begann, wäre die globale Durchschnittstemperatur im Jahr 2023 schätzungsweise 0,23 °C kühler gewesen. Dieser einzelne Faktor erklärt einen großen Teil dessen, was Klimawissenschaftler als „unerklärliche Erwärmung“ bezeichnet hatten.

Warum eine sich verdunkelnde Erde wichtig ist

Eine Studie aus dem Jahr 2021 in Geophysical Research Letters zeigte, dass sich die Erde zwischen 1998 und 2017 um etwa 0,5 Prozent verdunkelte – eine scheinbar kleine Zahl mit überproportionalen Folgen. Weniger Reflektionsvermögen bedeutet mehr absorbierte Wärme, was die Meerestemperaturen erhöht, Stürme verstärkt und den Eisverlust in einem sich verstärkenden Kreislauf beschleunigt.

Das Verständnis der Albedo ist für Klimamodelle, die zukünftige Erwärmung projizieren, unerlässlich. Wenn die Wolkendecke weiterhin dünner wird – ein Prozess, der noch immer schlecht verstanden wird –, könnte sich die Erwärmung über die aktuellen Projektionen hinaus beschleunigen. Umgekehrt zielen einige Geoengineering-Vorschläge darauf ab, die Albedo künstlich zu erhöhen, indem sie Meereswolken aufhellen oder reflektierende Partikel in die Stratosphäre einbringen, obwohl solche Eingriffe umstritten sind und noch nicht in großem Maßstab getestet wurden.

Die Albedo der Erde ist im Grunde der Thermostat des Planeten. Im Moment dreht etwas in die falsche Richtung.