Strahlungsbilanz

Strahlungsbilanz, meteorologischer Begriff für die der Erde zur Verfügung stehende Strahlungsenergie. Die Strahlungsbilanz (S) ergibt sich aus folgender Gleichung, die sich aus mehreren Teilgliedern zusammensetzt:

S = I + D - Rk - A + G - Rl

• I: Direkte Sonneneinstrahlung (Teilglied der Globalstrahlung)
• D: Diffuse Himmelsstrahlung (Teilglied der Globalstrahlung)
• Rk: Reflexion der kurzwelligen Strahlung
• A: Langwellige Ausstrahlung
• G: Atmosphärische Gegenstrahlung
• Rl: Reflexion der langwelligen Strahlung

Der globale Jahresdurchschnitt der Anteile der Strahlungsbilanz an dem System Erde-Atmosphäre ergibt sich aus der Bilanz von kurzwelliger Sonnenstrahlung und langwelliger terrestrischer Wärmestrahlung. Von den 100 Prozent der Sonnenenergie, die im Jahresdurchschnitt die Erde erreichen, werden 30 Prozent sofort wieder in den Weltraum reflektiert, ohne dass sie in irgendeiner Form genutzt oder umgewandelt werden.

Von den verbleibenden 70 Prozent der Sonnenenergie erreichen 25 Prozent als direkte Sonnenstrahlung die Erde. 51 Prozent werden diffus reflektiert (33 Prozent von Wolken, 18 Prozent von Aerosolen und Luftmolekülen). Ein kleinerer Teil der diffus reflektierten Sonnenstrahlung (23 Prozent) gelangt als diffuses Himmelslicht zur Erdoberfläche (zwölf Prozent von den Wolken, elf Prozent aus der wolkenfreien Atmosphäre); der größere Teil (28 Prozent) geht zurück in den Weltraum. Das bedeutet, dass 48 Prozent der Sonnenstrahlung als direkte oder indirekte Strahlung zur Erdoberfläche gelangen. Davon werden allerdings fünf Prozent der Strahlungsenergie reflektiert. Insgesamt stehen der Erdoberfläche also 43 Prozent der kurzwelligen Solarenergie zur Verfügung.

Ein hoher Anteil der in langwellige Wärmeenergie (70 Prozent) umgewandelten kurzwelligen Strahlung entweicht wieder in den Weltraum. Ein Teil der Energie wird als fühlbare Wärme in konvektive Vorgänge (Wasserdampf) der Atmosphäre eingebunden und erst bei der Kondensation (Kondensationswärme) freigesetzt. Die Strahlungsbilanz differiert je nach geographischer Breite, Beschaffenheit der Oberfläche und Exposition. In Abhängigkeit vom Standort ist der Energiegewinn auf der Erdoberfläche unterschiedlich hoch. Die Strahlungsbilanz ist bei Tag positiv und bei Nacht negativ. Ebenso verhält es sich beim Vergleich von den wärmeren zu den kälteren Jahreszeiten.