Insbesondere
im
Sommer
ist
die
kurzwellige
Sonneneinstrahlung
die
wichtigste
Energiequelle.
Seit
1976
werden
an
der
Klimastation
Vernagtbach
Messungen
der
Strahlungskomponenten
durchgeführt.
Üblicherweise
handelt
es
sich
dabei
um
eine
sehr
komplexe
Messung,
die
insbesondere
eine
optimal
horizontale
Ausrichtung
erfordert.
Schnee
und
Eis
auf
den
Sensoren
beeinträchtigen
die
Messung,
so
dass
üblicherweise eine tägliche Wartung der Instrumente erforderlich sind.
Die Globalstrahlungsreihe an der Klimastation Vernagtbach seit 1976
Der
Anteil
der
an
der
Oberfläche
absorbierten
Globalstrahlung
wird
durch
die
Albedo
bestimmt.
Die
(gemessene)
Albedo
der
Oberfläche
ändert
sich
nicht
allein
auf
Grund
von
Änderung
der
Oberflächenbeschaffenheit
(z.B.
durch
Schnee
oder
Eisbedeckung
oder
Nässe,
sondern
auch
im
Verlaufe
des
Jahres
mit
dem
maximalen
Zenitwinkel
der
Sonne.
Somit
erreicht
das
Reflexionsvermögen
ihr
Minimum
um
den
Termin
des
Sonnenhöchststandes
mit
der
Sommersonnenwende
am
21.
Juni
und
das
Maximum
im
Winter.
An
der
Klimastation
Vernagtbach
ist
der
Boden
von
Mitte
Oktober
bis
Ende
meist
schneebedeckt,
so
dass
die
viel
höhere
Schneealbedo
dominiert.
Im
Sommer
(Juni
bis
Ende
September
wird
der
Effekt
durch
die
Zunahme
der
Albedo
jedoch
deutlich
sichtbar
(Abbildung
oben).
Dadurch
wird
die
Strahlungsabsorption
in
den
Monaten
Mai und Juli nicht nur wegen des dann höheren Strahlungsangebotes maximal. Im Verlaufe des Sommers nimmt sie ab.
Die
Analyse
der
Datenreihe
zeigt,
dass
die
Summenwerte
der
Globalstrahlung
im
Sommer
(Juni,
Juli
und
August)
über
die
letzten
vier
Dekaden
im
Gegensatz
zur
der
der
bodennahen
Lufttemperatur
keinen
signifikanten
klimatologischen
Trend
aufweisen.
An
der
Klimastation
Vernagtbach
sind
die
30-jährigen
Klimamittel
der
Globalstrahlungssumme
von
1981-2010
und
1991-2020
sind
mit
513.2
kWhm
-2
beziehungsweise
513.7
kWhm
-2
nahezu
identisch.
Die
vielerorts
publizierten
Trends
einer
Zunahme
der
Jahressummen
der
Globalstrahlung
in
Europa
seit
1980
um
2%
bis
3%
pro
Dekade
resultieren
aus
Anstiegen
hauptsächlich
im
Frühjahr,
aber
auch
im
Herbst
und
Winter.
Sie
wird
mit
in
einem
langfristigen
Prozess
der
„Globalen
Aufhellung“
auf
Grund
umweltpolitischer
Maßnahmen
im
Anschluss
der
„Globalen
Verdunkelung“
in
den
1960er-
und
1970er-Jahren
wegen
hoher
Emissionen
aus
der
Verbrennung
fossiler
Energieträger
in
Verbindung
gebracht.
Die
Messreihe
an
der
Klimastation
Vernagtbach
ist
jedoch
in
den
Anfangszeiten
vor
allem
wegen
zahlreicher
Datenlücken
deutlich
ungenauer
als
in
den
letzten
drei
Dekaden.
Somit
sind
die
frühen
Trends
und
Maximalwerte
(noch)
unsicher,
da
sie
durch
Extrapolation
von
Messungen
der
Sonnenscheindauer
rekonstruiert
sind.
Diese
Verfahren
haben
eine
Fehlerbreite
von
ca.
20%.
Aus
den
gesicherten
Daten
seit
1991
ergibt
sich
im
Sommer
eine
maximale
Schwankungsbreite
von
10%.
Der
Maximalwerte
von
560
kWhm
-2
wurde
im
Sommer
2003
gemessen,
der
zweithöchste
Wert
mit
553
kWhm
-2
im
Sommer
2022.
Die
enge
Korrelation
der
Temperaturspitzen
mit
der
Globalstrahlung
impliziert
jedoch
keinen
kausalen
physikalischen
Zusammenhang
der
beiden
Größen
der
Art,
je
höher
die
Strahlungsleistung,
desto
höher
die
Lufttemperatur.
Sie
ist
vielmehr
dem
Fakt
geschuldet,
dass
warme
Wetterlagen
im
Sommer
in
der
Regel
wolkenärmer und sonniger sind. Die Sonne hat keinen signifikanten Einfluss auf den Klimawandel.
Die
größten
monatlichen
Änderungen
der
Globalstrahlung
in
der
Messreihe
ergeben
sich
zwischen
der
Dekade
1991-2000,
die
durch
eine
Serie
großer
klimawirksamer Vulkanausbrüche (z.B. Pinatubo) beeinflusst wurde, und der aktuellen Dekade, während der es nur wenig vulkanische Aktivität gab.
Eine
in
der
Klimatologie
weit
verbreitete
Größe
ist
die
Sonnenscheindauer
(SD).
Es
handelt
sich
dabei
um
keine
physikalische
Messgröße
der
Strahlung,
sondern
um
eine
Angabe
des
Zeitraums,
in
dem
eine
Komponente
der
Globalstrahlung,
die
direkte
Sonnenstrahlung
einen
Schwellenwert
überschreitet.
Damit
ist
die
Sonnenscheindauer
in
hohem
Maße
orts-
und
zeitabhängig
und
im
besten
Falle
als
Klimagröße
geeignet.
Ein
Rückschluss
auf
die
Globalstrahlung
ist
daher
nur
bedingt
anhand
empirischer
Beziehungen
für
einen
Ort
möglich.
Im
Gegensatz
zur
physikalischen
Messung
der
Globalstrahlung
ist
die
Bestimmung
der
Sonnenscheindauer
mit
einfachen
optischen
Geräten
möglich,
die
bereits
sehr
viel
früher
als
die
Pyranometer
zur
Globalstrahlungsmessung
zum
Einsatz
kamen.
Somit
gibt
es
sehr
viel
längere
Reihen
der
Sonnenscheindauer
als
von
der
Globalstrahlung,
die
nur
an
wenigen
Observatorien
bis
1960
zurückreichen.
Mit
einer
Fehlerbreite
von
10%
bis
20%
lässt
sich
die
Globalstrahlung
anhand
der
Sonnenschauer
für
mehr als 100 Jahre rekonstruieren. Dies wurde auch für die Klimastation Vernagtbach in einer Masterarbeit (
Gregor, 2019
) durchgeführt.
Statistisch
nimmt
die
Globalstrahlung
auf
den
Gletscher
mit
der
Höhe
zwischen
8%
und
10%
systematisch
zu.
Die
Hauptursache
ist
die
mit
der
Höhe
abnehmende
Abschattung
durch
Geländehorizont,
welche
in
den
tieferen
Lagen
den
Tagbogen
der
Sonne
verkürzt
(s.
unten).
Außerdem
nimmt
die
Masse
der
Atmosphäre
mit
der
Höhe
ab,
so
dass
die
Schwächung
der
Strahlung
beim
Durchgang
in
höheren
Lagen
geringer
wird.
Für
eine
gewisse
Streuung
der
Zunahme
zudem
Wolken
und
Nebel,
aus
denen
die
höheren
Bereiche
häufiger
herausragen.
Die
Zunahme
der
Sonnenscheindauer
ist
mit
15%
sogar
noch
höher,
da
sie
die
Zeiten
mit
diffuser
Himmelsstrahlung
zum
großen
Teil
ausblendet,
während
diese
auch bei abgeschatteter Sonne einen Beitrag zur Globalstrahlung liefert.