Einführung
Insolation ist ein Wort, das von INcoming SOLar radiATION abgeleitet ist. Sie ist ein Maß für die Menge an Sonnenenergie, die in einem bestimmten Zeitraum auf ein bestimmtes Gebiet der Erdatmosphäre oder -oberfläche trifft.
Die Insolation ist ein wichtiger Einflussfaktor bei der Bestimmung der Art und des Umfangs der Vegetation, die wachsen kann, was wiederum wichtig ist, um die Art der sich entwickelnden Umwelt zu bestimmen. Zum Beispiel wird eine äquatoriale Region mit hoher Sonneneinstrahlung und geringen Niederschlägen eher zu einer vegetationsarmen Wüste als eine bewaldete nördlichere Region mit geringerer Sonneneinstrahlung und stärkeren Niederschlägen.
Obwohl Sonneneinstrahlungsschwankungen im Laufe der aufgezeichneten Zeit auf natürliche Weise aufgetreten sind, wirkt sich die veränderte Zusammensetzung der Erdatmosphäre, die durch menschliche Aktivitäten entstanden ist, auf die Sonneneinstrahlung aus. Insgesamt wird mehr von der Sonnenenergie zurückgehalten. Anders ausgedrückt: Der Anteil der Sonneneinstrahlung, der in den Weltraum zurückreflektiert wird, hat abgenommen, was zu einer Erwärmung der Atmosphäre führt.
Historischer Hintergrund und wissenschaftliche Grundlagen
Da die Erde eine Kugel ist und ihre Achse in Bezug auf die Sonne geneigt ist, unterscheidet sich die Intensität der Sonnenstrahlen, die auf die Atmosphäre treffen – die Menge der Sonnenstrahlung pro gegebener Fläche der Atmosphäre – von Ort zu Ort auf der Erdoberfläche. Wenn zum Beispiel die nördliche Polarregion während der Erdrotation um die Sonne weiter von der Sonne entfernt ist als die südliche Polarregion, empfängt die nördliche Region Sonnenlicht über eine größere Fläche als die südliche Region. Infolgedessen ist die Sonneneinstrahlung in der nördlichen Region geringer als in der südlichen Region. In tropischeren Regionen, wo die Sonne tendenziell höher steht als an den Polen, ist die Sonneneinstrahlung pro Fläche intensiver, was zu einer höheren Sonneneinstrahlung führt.
Veränderungen der Sonneneinstrahlung können das Klima deutlich verändern. So sind zum Beispiel die Eiszeiten, die im Laufe der Zeit aufgetreten sind, auf Schwankungen der Sonneneinstrahlung über der Erdoberfläche zurückzuführen. Insbesondere erreichte weniger Sonnenlicht die nördlichen Regionen, wodurch die Temperaturen um mehrere Grad sanken, was ausreichte, um das Wachstum und die Bewegung der Gletscher nach Süden zu bewirken. Dies ist auch heute noch relevant und dient als Beispiel dafür, wie geringfügige atmosphärische Temperaturänderungen zu drastischen Klimaveränderungen führen können.
Die Klimaschwankungen, die zu Eiszeiten führen und die auf natürliche Weise in Zyklen von etwa 100.000 Jahren aufgetreten sind, wurden durch Schwankungen der Sonneneinstrahlung verursacht, die wiederum eine Folge der veränderten Bewegung der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne sind. Die Rotation des Planeten um seine Achse ändert sich mit der Zeit, ebenso wie die Neigung der Achse relativ zur Sonne. Beide Veränderungen beeinflussen die Menge an Sonnenlicht, die die Oberfläche erreicht.
Diese Zyklen der Orbitalveränderung und die damit verbundene Variation der Sonneneinstrahlung sind als Milankovich-Zyklen bekannt, nach dem serbischen Ingenieur und Mathematiker Milutin Milankovitch (1879-1958), der die Verbindung zwischen den Planetenbewegungen und dem Klima vorschlug.
Die Sonneneinstrahlung wird auch indirekt durch menschliche Aktivitäten beeinflusst. Obwohl sich die Menge des Sonnenlichts, die die Atmosphäre erreicht, in den letzten drei Jahrhunderten nicht verändert hat, sind die Mengen an Sonnenlicht absorbierenden Verbindungen in der Atmosphäre gestiegen. Laut dem Sachstandsbericht 2007 des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ist der Anstieg von Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid größtenteils auf industrielle und landwirtschaftliche Aktivitäten des Menschen zurückzuführen. Dies wird durch Analysen von Eisbohrkernen gestützt, die höhere Werte dieser Verbindungen zeitgleich mit der Ausweitung industrieller Aktivitäten zeigen.
Auswirkungen und Probleme
Die Veränderung der Sonneneinstrahlung auf die Erdatmosphäre, die Mitte des 18. Jahrhunderts begann, war eine treibende Kraft für das veränderte Klima des Planeten. Die beschleunigte Erwärmung der äquatorialen Regionen hat das globale Luftzirkulationsmuster verändert. Eine Folge ist die verstärkte Erwärmung der nördlichen Polarregion.
Der Temperaturanstieg treibt das verstärkte Schmelzen des Polareises voran. Nach Angaben des IPCC ist der durchschnittliche globale Meeresspiegel seit 1993 um 3,1 mm pro Jahr gestiegen, wozu auch das Schmelzen des Polareises beiträgt. Der steigende Meeresspiegel könnte die Küstenlinien der Meeresregionen innerhalb des kommenden Jahrhunderts verändern. Außerdem führt die Zufuhr großer Mengen geschmolzenen Süßwassers in die nördlichen Regionen des Atlantiks bereits jetzt zu Veränderungen im Zirkulationsmuster von Meeresströmungen wie dem Golfstrom. Obwohl die bisherigen Veränderungen nur vorübergehend sind, deuten Studien, die die Auswirkungen der fortschreitenden Polareisschmelze auf die Ozeane modelliert haben, auf längerfristige Veränderungen der Meeresströmungen hin, die die Hauptdeterminante des globalen Klimas sind.
WISSENSWERTES
Nahrungsmittel-Unsicherheit: Unzuverlässiger Zugang einer Person oder Gruppe zu angemessener Nahrung. Personen, die nicht über ausreichende Nahrung verfügen und ohne Aussicht sind, adäquate Nahrungsquellen zu finden.
EISZEIT: Zeitraum der Eiszeit.
MILANKOVITSCH-ZYKLEN: Regelmäßig wiederkehrende Schwankungen des Erdklimas, die durch Verschiebungen der Erdumlaufbahn um die Sonne und deren Ausrichtung (Neigung) zur Sonne verursacht werden. Benannt nach dem serbischen Wissenschaftler Milutin Milankovitch (1879-1958), obwohl er nicht der erste war, der solche Zyklen vorschlug.
Während des zwanzigsten Jahrhunderts und danach sind Veränderungen des globalen Wetters dokumentiert worden. Diese Veränderungen, zu denen häufigere und heftigere tropische Stürme und ein vermehrtes Auftreten von Dürren in bestimmten Regionen gehören, stehen in Zusammenhang mit der Sonneneinstrahlung. Dürre war besonders hart für äquatoriale Regionen unterentwickelter Nationen wie Afrika, was zu landwirtschaftlichen Ausfällen und Ernährungsunsicherheit führte.
Siehe auch Aerosole; Wolken und Reflexion; Treibhausgase; Sonnenstrahlung.
BIBLIOGRAPHIE
Bücher
DiMento, Joseph F.C., und Pamela M. Doughman. Climate Change: What It Means for Us, Our Children, and Our Grandchildren. Boston: MIT Press, 2007.
Gore, Al. An Inconvenient Truth: The Planetary Emergency of Global Warming and What We Can Do About It. New York: Rodale Books, 2006.
Hillman, Mayer, Tina Fawcett, und Sudhir Chella Rajan. The Suicidal Planet: How to Prevent Global Climate Catastrophe. New York: Thomas Dunne Books, 2007.
Lovelock, James. The Revenge of Gaia: Earth’s Climate Crisis and the Fate of Humanity. New York: Perseus Books, 2007.