Was ist die Kryosphäre?

Was ist die Kryosphäre?

Die Kryosphäre ist der gefrorene Teil der Erdoberfläche. Dies umfasst Gletscher, Schnee, Meereis, Süßwassereis, Permafrost, Eiskappen und Eisdecken. Die Kryosphäre spielt eine wichtige Rolle im globalen Klima, indem sie die Hydrologie, die Wolken, den Niederschlag und die Zirkulation der Atmosphäre und der Ozeane beeinflusst. Der Begriff Kryologie bezieht sich auf die Wissenschaft der Kryosphären und der Enteisung auf den Verlust der Kryosphäre (z. B. die Verringerung des globalen Eisgehalts aufgrund der globalen Erwärmung).

Physikalische Eigenschaften der Kryosphäre

Die Existenz der Kryosphäre hängt stark von ihrem spezifischen Standort auf der ganzen Welt ab. Beispielsweise können Schnee und Süßwassereis an vielen Orten nur während der Wintersaison existieren, während viele Gletscher seit über 10.000 Jahren gefroren sind. In der Antarktis befindet sich der Großteil des globalen Eisvolumens. Auf der nördlichen Hemisphäre befindet sich jedoch das größte Kryosphärengebiet. Klimaforscher verlassen sich auf Messungen der Kryosphäre, um Informationen über den globalen Klimawandel zu erhalten.

Die Kryosphäre beeinflusst das Weltklima über drei unterschiedliche Eigenschaften: Oberflächenreflexion, Wärmeleitfähigkeit und latente Wärme.

Oberflächenreflexion

Ein Großteil der Kryosphäre reflektiert die Sonnenstrahlung der Sonne. Diese Reaktion ist als Oberflächenreflexion bekannt. Der Oberflächenreflexionsgrad wird durch die Differenz zwischen reflektierter und einfallender Sonnenstrahlung gemessen, die als Albedo bezeichnet wird. Mit anderen Worten, Albedo ist das Reflexionsvermögen einer bestimmten Oberfläche. Einige der höchsten Albedoraten, zwischen 80% und 90%, liegen in Gebieten mit ganzjähriger Schneedecke.

Im Herbst und Frühling sind die Albedoraten in der Nähe der Pole höher. Ein Teil dieses erhöhten Reflexionsvermögens wird durch die Wolkendecke absorbiert, die während derselben Jahreszeiten besonders hoch ist. April und Mai haben die höchste Sonneneinstrahlung in den schneebedeckten Gebieten der Welt und wirken sich daher am stärksten auf die globale Strahlungsbilanz aus.

Wärmeleitzahl

Die Wärmeleitfähigkeit bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der Wärme durch ein bestimmtes Objekt übertragen werden kann. Sie wird durch Teilen von Dichte und Wärmekapazität bestimmt. In Laienbegriffen ist es auch bekannt, wie „kalt bei Berührung“ ein bestimmtes Objekt sein kann. Durch Eis und Schnee läuft die Wärme deutlich langsamer als durch die Luft. Dies bedeutet, dass Schnee und Eis den Boden und das Wasser vor Wärmeübertragung schützen. Noch langsamer wird es, wenn die Schnee- und Eisdecke zwischen 30 und 40 Zentimeter beträgt. Dies bewirkt, dass in den Wintermonaten alles unter Schnee und Eis etwas wärmer und in den Sommermonaten etwas kühler bleibt. Die thermische Diffusion spielt auch im Klima eine wichtige Rolle.

Latente Wärme

Latente Wärme bezieht sich auf Energie, die unter konstanten Temperaturbedingungen freigesetzt oder gespeichert wird. Beispielsweise ist die zum Schmelzen von Eis erforderliche latente Wärme relativ hoch. Mit anderen Worten, in der Kryosphäre ist latente Wärme die Energie, die benötigt wird, um den Zustand des Wassers (von Gas zu Flüssigkeit zu Feststoff) zu ändern. Die Erwärmung und Abkühlung der Schnee- und Eisbedeckung trägt zu Wetteränderungen auf der ganzen Welt bei. Wenn Wasser von der Erdoberfläche verdunstet, wird es zu Feuchtigkeit in der Atmosphäre. Beispielsweise wird angenommen, dass die Sommer-Monsunzeit in Eurasien durch die Abkühlungseigenschaften von Schnee und feuchtem Boden im Frühjahr verursacht wird.

Arten der Kryosphäre

Wie bereits erwähnt, bezieht sich die Kryosphäre auf alle gefrorenen Gebiete auf der ganzen Welt. Dazu gehören: Schnee, Meereis, Süßwassereis, gefrorener Boden und Gletscher.

Schnee

Schnee ist das zweitgrößte Gebiet der Kryosphäre und bedeckt mehr als 30 Millionen Quadratkilometer. Der größte Teil dieses Gebiets befindet sich auf der Nordhalbkugel und reicht von 17, 9 Millionen Quadratmeilen im Winter bis zu nur 1, 46 Millionen Quadratmeilen im Sommer. Die nordamerikanische Schneedecke ist während des größten Teils dieses Jahrhunderts trotz der erhöhten Frühlingstemperatur nahezu gleich geblieben. Dies ist jedoch in Eurasien nicht der Fall, wo die Schneedecke abgenommen hat.

Die Schneedecke der schmelzenden Berge trägt den größten Teil des Wassers zu Bächen und Grundwasser auf der ganzen Welt bei. Dies erklärt, warum rund 40% der weltweiten Schutzgebiete aus Bergen bestehen. Die Forscher erwarten, dass der globale Klimawandel die Niederschlagsmenge sowie die Menge und den Zeitpunkt der Schneeschmelze beeinflusst. Dies wird sich wiederum auf die weltweiten Wassermanagementverfahren auswirken.

Meeres-Eis

Große Teile des Ozeans in der Nähe des Nord- und Südpols sind mit Eis bedeckt. Auf der südlichen Hemisphäre bedeckt das Meereis im September eine Fläche zwischen 6, 56 Millionen Quadratmeilen und 7, 7 Millionen Quadratmeilen. Im Februar kann diese Zahl auf nur 1, 15 Millionen Quadratmeilen sinken. Die jahreszeitlichen Schwankungen sind in der nördlichen Hemisphäre nicht so stark ausgeprägt. Das Meereis in der Arktis ist von 1978 bis 1995 alle 10 Jahre stetig um etwa 2, 7% zurückgegangen. Von 1978 bis 2012 hat sich diese Messung auf einen Rückgang von 3, 8% geändert. Die Antarktisregion weist jedoch einen Anstieg von rund 1, 3% pro Jahrzehnt auf.

Süßwassereis

Süßwassereis kann in Flüssen und Seen gefunden werden. Typischerweise ist es ein saisonales Ereignis und wird normalerweise nicht das ganze Jahr über wie Meereis angetroffen. Da diese Eisbedeckung pro Saison und auf einer wesentlich kleineren Fläche auftritt, ist ihre Auswirkung auf das Klima minimal. Aufzeichnungen über die jährliche Eisbedeckung und -aufspaltung können jedoch auf Veränderungen des globalen Klimas hinweisen. Dies gilt insbesondere für Seeeis. Das Aufbrechen von Flusseis ist eine weniger zuverlässige Quelle für Informationen zum Klimawandel, da es in hohem Maße von Änderungen des Wasserflusses und der Umgebungstemperatur beeinflusst wird.

Gefrorener Boden

Gefrorener Boden umfasst Bereiche mit Permafrost. Auf der nördlichen Hemisphäre bedeckt gefrorener Boden eine Fläche von ungefähr 20, 84 Millionen Quadratmeilen. Flächen von Permafrost sind nicht so einfach zu messen, aber Schätzungen gehen davon aus, dass sie 20% der Landfläche der nördlichen Hemisphäre abdecken.

In wärmeren Jahreszeiten hat sich gezeigt, dass die Tiefe des gefrorenen Bodens sowohl hydrologische als auch geomorphe Ereignisse beeinflusst. Der Einfluss von Permafrost ist jedoch noch nicht bekannt. Dies liegt daran, dass der Permafrost bei Minustemperaturen sowohl aus Eis als auch aus Erde und Gestein besteht. Die Temperatur des Permafrosts in Alaska ist in den letzten Jahrzehnten um 2, 4 ° C gestiegen.

Gletscher

Gletscher und Eisschilde gelten als Teil der Kryosphäre. Beide bestehen aus großen Eismassen, die oben auf dem Land sitzen. Diese Eismassen schmelzen, werden dünner und breiten sich auf dem Land aus. Ungefähr 77% des Süßwassers der Welt befindet sich in Eisdecken. Das Wasser in Gletschern und Eisdecken kann zwischen 100.000 und 1 Million Jahre lang gefroren bleiben.

Forscher untersuchen immer noch die Auswirkungen von Gletschern auf den globalen Klimawandel. Derzeit wird angenommen, dass sie einen geringen Einfluss auf die globalen Temperaturen haben. In den letzten Jahrzehnten sind die Gletscher jedoch schneller geschmolzen. Schätzungen zufolge haben diese schmelzenden Gletscher und Eisplatten im 20. Jahrhundert zwischen 33% und 50% zum Anstieg des Meeresspiegels beigetragen.

Wenn Gletscher und Eisplatten die Küsten erreichen, neigen sie dazu, in den Ozean abzubrechen. Diese Aktion wird als Kalben bezeichnet. Es wird angenommen, dass das Kalben für den größten Massenverlust bei Gletschern und Eisplatten verantwortlich ist. Die grönländische Eisdecke erlebt derzeit einen erheblichen Verlust, während die antarktische Eisdecke gewachsen ist. Trotzdem sind die Wissenschaftler nach wie vor besorgt, dass die Eisdecke der Westantarktis in den Ozean fallen wird. Sein Zusammenbruch würde zu einem Anstieg des Meeresspiegels zwischen 19, 68 Fuß und 22, 96 Fuß führen, was für die Küstengemeinden auf der ganzen Welt eine erhebliche Zerstörung bedeuten würde.