Was ist die Kryosphäre?
Die Kryosphäre ist der gefrorene Teil der Erdoberfläche. Dazu gehören Gletscher, Schnee, Meereis, Süßwassereis, Permafrost, Eiskappen und Eisdecken. Die Kryosphäre spielt eine bedeutende 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 Enteisung ist der Verlust der Kryosphäre (wie die Reduzierung des globalen Eisgehalts aufgrund der globalen Erwärmung).
Physikalische Eigenschaften der Kryosphäre
Die Existenz der Kryosphäre variiert stark in Abhängigkeit von ihrem spezifischen Standort auf der ganzen Welt. Zum Beispiel können Schnee und Süßwassereis an vielen Orten nur während der Wintersaison existieren, während viele Gletscher über 10,000 Jahre eingefroren wurden. Die Antarktis beheimatet den größten Teil des globalen Eisvolumens, die nördliche Hemisphäre beherbergt jedoch das größte Kryosphärengebiet. Klimaforscher verlassen sich auf Messungen der Kryosphäre auf Informationen über den globalen Klimawandel.
Die Kryosphäre beeinflusst das Weltklima über drei verschiedene Eigenschaften: Oberflächenreflexion, Temperaturleitfähigkeit und latente Wärme.
Oberflächenreflexion
Ein Großteil der Kryosphäre reflektiert die Sonnenstrahlung der Sonne; Diese Reaktion ist als Oberflächenreflexion bekannt. Die Oberflächenreflexion wird durch die Differenz zwischen reflektierter und einfallender Sonnenstrahlung, bekannt als Albedo, gemessen. Mit anderen Worten, Albedo ist die reflektierende Kraft einer bestimmten Oberfläche. Einige der höchsten Albedo-Raten zwischen 80% und 90% finden sich in Gebieten mit ganzjähriger Schneedecke.
Im Herbst und Frühjahr sind die Albedo-Werte in der Nähe der Pole höher. Ein Teil dieser erhöhten Reflektivität wird von der Wolkenbedeckung absorbiert, die in diesen Jahreszeiten besonders hoch ist. April und Mai haben die höchste Sonneneinstrahlung in den schneebedeckten Gebieten der Welt und haben daher den größten Einfluss auf das globale Strahlungsgleichgewicht.
Wärmeleitzahl
Thermische Diffusivität bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der Wärme durch ein bestimmtes Objekt übertragen werden kann. Es wird bestimmt, indem Dichte und Wärmekapazität geteilt werden. In der Laiensprache ist auch bekannt, wie "kalt in Berührung" ein bestimmtes Objekt sein kann. Wärme bewegt sich deutlich langsamer durch Eis und Schnee als durch die Luft. Dies bedeutet, dass Schnee und Eis dazu beitragen, den Boden und das Wasser von der Wärmeübertragung zu isolieren. Die Hitze ist noch langsamer, wenn die Schnee- und Eisdecke zwischen 30 und 40 Zentimetern reicht. Dies funktioniert, um alles unter dem Schnee und Eis etwas wärmer während der Wintermonate und etwas kühler während der Sommermonate zu halten. Die Temperaturleitfähigkeit spielt auch eine wichtige Rolle im Klima.
Latente Hitze
Latente Wärme bezieht sich auf Energie, die unter konstanten Temperaturbedingungen freigesetzt oder gespeichert wird. Zum Beispiel 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 von Wasser (von Gas zu Flüssigkeit zu Feststoff) zu ändern. Das Heizen und Kühlen der Schnee- und Eisabdeckung trägt zu Wetteränderungen auf der ganzen Welt bei. Wenn Wasser von der Erdoberfläche verdunstet, wird es Feuchtigkeit in der Atmosphäre. Zum Beispiel wird angenommen, dass die Sommermonsunzeit in Eurasien durch die kühlenden Eigenschaften von Schnee und feuchtem Boden während des Frühlings verursacht wird.
Arten von 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 bildet das zweitgrößte Gebiet der Kryosphäre und umfasst über 18 Millionen Quadratmeilen. Der größte Teil dieses Gebietes liegt in der nördlichen Hemisphäre und reicht von 17.9 Millionen Quadratmeilen im Winter bis zu 1.46 Millionen Quadratmeilen im Sommer. Die nordamerikanische Schneeabdeckung ist in der Mehrheit dieses Jahrhunderts trotz erhöhter Frühjahrstemperatur nahezu unverändert geblieben. Dies ist jedoch in Eurasien nicht der Fall, wo die Schneedecke abgenommen hat.
Schmelzende Schneedecke in den Bergen trägt den Großteil des Wassers zu Bächen und Grundwasser auf der ganzen Welt bei. Dies erklärt, warum Berge ungefähr 40% der globalen Schutzgebiete ausmachen. Forscher erwarten, dass der globale Klimawandel das Niederschlagsniveau und die Menge und das Timing von 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. In der südlichen Hemisphäre bedeckt das Meereis im September zwischen 6.56 Millionen Quadratmeilen und 7.7 Millionen Quadratmeilen. Im Februar kann diese Zahl bis auf 1.15 Millionen Quadratkilometer fallen. Die saisonalen Schwankungen sind in der nördlichen Hemisphäre nicht so ausgeprägt. Das Meereis in der arktischen Region hat seit 2.7 Jahren von 10 zu 1978 stetig um etwa 1995% abgenommen. Von 1978 zu 2012 ändert sich diese Messung zu einer Abnahme von 3.8%. Die antarktische Region hat jedoch eine Zunahme von etwa 1.3% in jedem Jahrzehnt angezeigt.
Süßwasser Eis
Süßwasser-Eis kann in Flüssen und Seen gefunden werden. In der Regel handelt es sich um ein saisonales Vorkommen, das normalerweise nicht ganzjährig zu finden ist, wie etwa das Meereis. Da diese Eisbedeckung pro Saison und auf einer deutlich kleineren Fläche stattfindet, ist ihre Auswirkung auf das Klima minimal. Aufzeichnungen über die jährliche Eisbedeckung und -auflösung können jedoch auf Änderungen des globalen Klimas hinweisen. Dies gilt insbesondere für Seeeis. Die Trennung von Flusseis ist eine weniger verlässliche Quelle für Informationen zum Klimawandel, da sie sowohl von Veränderungen des Wasserflusses als auch von Umgebungstemperaturen beeinflusst wird.
Gefrorener Boden
Gefrorener Boden umfasst Bereiche mit Permafrost. In der nördlichen Hemisphäre bedeckt gefrorener Boden eine Fläche von etwa 20.84 Millionen Quadratmeilen. Gebiete mit Permafrost sind nicht so einfach zu messen, aber Schätzungen deuten darauf hin, dass sie 20% der Landfläche in der nördlichen Hemisphäre abdecken.
In wärmeren Jahreszeiten hat sich gezeigt, dass die Tiefe von gefrorenem Boden sowohl hydrologische als auch geomorphe Ereignisse beeinflusst. Der Einfluss von Permafrost muss jedoch noch identifiziert werden. Der Grund dafür ist, dass der Permafrost sowohl aus Eis als auch aus Erde und Gestein bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt besteht. Die Temperatur von Alaska Permafrost ist in den letzten Jahrzehnten um 2.4 ° C gestiegen.
Glaciers
Gletscher und Eisdecken gelten als Teil der Kryosphäre. Beide bestehen aus großen Eismassen, die oben auf dem Land sitzen. Diese Eismassen schmelzen, werden dünner und breiten sich weiter aus, wenn sie sich über Land bewegen. Ungefähr 77% des Süßwassers der Welt wird in Eisdecken gefunden. Das Wasser in Gletschern und Eisschollen kann zwischen 100,000 und 1 Millionen Jahren gefroren bleiben.
Forscher untersuchen noch immer die Auswirkungen von Gletschern auf den globalen Klimawandel. Derzeit wird angenommen, dass sie wenig Einfluss auf die globalen Temperaturen haben. In den letzten Jahrzehnten schmolzen jedoch die Gletscher mit erhöhter Geschwindigkeit. Schätzungen zufolge haben diese schmelzenden Gletscher und Eisdecken im 20th Jahrhundert zwischen 33% und 50% des Anstiegs des Meeresspiegels beigetragen.
Wenn Gletscher und Eisschollen Küsten erreichen, neigen sie dazu, in den Ozean abzubrechen. Diese Aktion wird als Kalben bezeichnet. Es wird angenommen, dass das Kalben für den größten Teil des Massenverlustes in Gletschern und Eisdecken verantwortlich ist. Das grönländische Eisschild erfährt derzeit erhebliche Verluste, der antarktische Eisschild wächst jedoch. Trotzdem bleiben die Wissenschaftler besorgt, dass das Westantarktische Eisschild in den Ozean kollabieren wird. Sein Kollaps würde zu einem Anstieg des Meeresspiegels zwischen 19.68-Füßen und 22.96-Füßen führen, genug, um Küstengemeinden auf der ganzen Welt erhebliche Zerstörung zuzufügen.
