Thema des Tages

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20.03.2023
Die Entwicklung der Globalstrahlung
Die Globalstrahlung ist die auf der Erde empfangene solare Strahlung und gibt an, wie viel Energie der kurzwelligen Strahlung von der Sonne auf der horizontalen Erdoberfläche ankommt. Sie setzt sich zusammen aus der direkten Strahlung und der diffusen Strahlung. Die diffuse Strahlung ist die an Luftmolekülen, Aerosolen und Wolken gestreute solare Strahlung. Die direkte Strahlung hingegen legt den kürzesten Weg durch die Atmosphäre zur Erdoberfläche zurück, ohne gestreut zu werden. Die Energieausbeute der Globalstrahlung variiert räumlich und zeitlich. Letztere ist unter anderem abhängig von der geografischen Breite, der Höhe über dem Meeresspiegel, der Jahres- und Tageszeit, den Wetterbedingungen und den Luftbeimengungen.

Im Januar 2023 veröffentlichte der DWD einen Bericht zur Entwicklung der Globalstrahlung in Deutschland im Zeitraum von 1983 bis 2020 (https://www.dwd.de/DE/leistungen/solarenergie/download_dekadenbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=6).

Die Datenbasis für diesen Bericht sind Monatssummen der deutschlandweiten Globalstrahlung. Diese basieren auf Satellitendaten, die mit Bodenmesswerten aus dem Strahlungsmessnetz des Deutschen Wetterdienstes (DWD) verknüpft werden. Die Auflösung beträgt 1 x 1 km. Die Daten liegen in der Einheit Kilowattstunde pro Quadratmeter (kWh/m²) vor.

Der Bericht kommt zu dem Ergebnis, dass die Jahressumme der Globalstrahlung in Deutschland seit 1983 bis 2020 gestiegen ist. Der Anstieg der Globalstrahlung über den betrachteten Zeitraum kann verschiedene Ursachen haben. In diversen wissenschaftlichen Untersuchungen werden die Bewölkung und vom Menschen induzierte Aerosole in der Atmosphäre als zwei wichtige Faktoren genannt.

Der beobachtete Effekt des so genannten Brightening kann neben der Verbesserung der Luftqualität (u.a. Verringerung der Belastung durch Feinstaub und Stickstoffdioxid) durch eine Veränderung in der Bewölkung erklärt werden. Diese kann laut wissenschaftlicher Untersuchungen sowohl natürlichen Ursprungs sein und/oder durch den indirekten Effekt von anthropogenen Aerosolen auf die Wolkenbildung hervorgerufen werden.

Ein Anstieg der Globalstrahlung aufgrund erhöhter Sonnenaktivität lässt sich hingegen ausschließen. Die Sonnenaktivität unterliegt natürlichen 11-jährigen Schwankungen. Durch die komplexen Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Ozean und Land ist es sehr schwierig, den exakten Einfluss der Sonnenaktivität auf das Klima zu bestimmen. Zudem beziehen sich die Schwankungen zum Großteil auf die ultraviolette Strahlung, welche bei der Messung der Globalstrahlung eine untergeordnete Rolle spielt.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der Anstieg der Globalstrahlung in Deutschland (wie auch differenziert in Europa) vermutlich durch das Zusammenspiel aus verbesserter Luftqualität und veränderten Wolkenmustern erklärt werden kann. Dennoch ist damit der Brightening-Effekt noch nicht vollständig erklärt, da weltweit nur wenige hinreichend lange Datenreihen zur Globalstrahlung vorliegen. Besonders über den Ozeanen und in Gebirgen ist das Datenaufkommen unzureichend.

Aus dem zitierten Bericht des DWD wurden lediglich Auszüge verwendet, hier lohnt sich jedoch ein intensiveres Nachlesen.

In Bezug auf den Einfluss der variablen Sonnenaktivität auf die Erdatmosphäre wird noch auf folgendes Tagesthema verwiesen - https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2019/10/26.html.

Dipl.-Met. Dr. Jens Bonewitz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 20.03.2023

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