Wetter

Strahlender Sonnenschein

von Holger Westermann

Der weitgehend sonnige Sommer 2015 klingt aus, es bleibt die Erinnerung an Hitzewellen, ausgetrocknete Wälder und ergiebige Solarkraftwerke. Wetterempfindliche Menschen wurden bei rasant ansteigender Temperatur bereits am späten Vormittag aus der Komfortzone vertrieben. Wurde es am Nachmittag schwül war das Maß des Erträglichen oftmals überschritten. Derzeit ist dagegen ein Tag mit wolkenlosem Sonnenschein von Morgens bis Abends ein durchaus attraktives Wetter, die Sonnenstrahlung wirkt belebend und nicht belastend wie noch im Hochsommer.

Dabei strahlt die Sonne so unablässig wie (mit marginalen Schwankungen) gleichmäßig deutlich mehr Energie ab, als auf der Erdoberfläche ankommt: Die Bestrahlungsstärke der Sonne beträgt oberhalb der Erdatmosphäre etwa 1.366 Watt pro Quadratmeter (W/m²). Aufgrund der Kugelgestalt und der sonnenabgewandten Nachtseite der Erde erhält die Atmosphäre davon aber nur ein Viertel, rund 342 W/m².

Von diesen hierzulande theoretisch möglichen 342 W/m² werden rund 30 % von der Erdoberfläche und der Atmosphäre direkt in den Weltraum reflektiert, nur 235 W/m² erwärmen Wasser, Boden und Atmosphäre. Dabei absorbieren Wolken, Wasserdampf, Staub und Ozon rund 67 W/m² und erwärmen die Atmosphäre direkt, während die restlichen 168 W/m³ von der Erdoberfläche absorbiert werden und die oberen Schichten von Wasserflächen und Boden erwärmen. Nur ein geringer Teil (rund 12%) der auf die Erde treffenden Sonnenstrahlung erreicht die Erdoberfläche.

Die von der Sonne erwärmte Atmosphäre gibt einen Gutteil der aufgenommenen Energie gleich wieder als Wärmestrahlung ins Weltall ab. Denn die angeregten Partikel geben ihre Energie in alle Richtungen ab, auch nach oben. Oftmals verlässt die Wärmestrahlung die Atmosphäre nicht auf direktem Weg, sondern wird von Wolken, atmosphärischen Spurengasen und den natürlichen Treibhausgasen absorbiert und eine zeitlang gespeichert. Dieser „Wärmestau" erzeugt den natürlichen Treibhauseffekt, der die Atmosphäre von -18 °C (die ohne Treibhausgase herrschen würden) auf eine mittlere globale Temperatur von +14 °C erwärmt.

Daran sind nicht alle Sonnenstrahlen gleichermaßen beteiligt. Denn die Sonne sendet ein breites Spektrum von Strahlung aus mit unterschiedlichen Wellenlängen. Je kleiner die Wellenlänge, desto energiereicher ist die Strahlung. Für die Namensgebung der Spektren dient traditionell das für Menschen sichtbare Licht als Referenz:
Ultraviolett    50 - 380 nm
Violett         380 - 430 nm
Blau            430 - 490 nm
Grün           490 - 570 nm
Gelb           570 - 600 nm
Orange       600 - 640 nm
Rot             640 - 780 nm
Infrarot      780 nm - 1mm

Die Strahlungsbereiche jenseits des sichtbaren Lichts umfassen einen deutlich größeren Frequenzbereich als alle Farben des Regenbogens. So wird die UV-Strahlung in drei Kategorien von Wellenlängen unterteilt: UV-A, UV-B und UV-C. Die besonders energiereiche kurzwellige UV-C Strahlung (100 - 280 nm) wird von der Lufthülle der Erde völlig herausgefiltert und erreicht die Erdoberfläche nicht. Die UV-B-Strahlung (280 - 315 nm) wird von der Ozonschicht in der Stratosphäre (15 bis 35 km Höhe) merklich geschwächt, während die UV-A-Strahlung (315 - 380 nm) weitgehend durchgelassen wird. So beträgt die gesamte UV-Strahlung, die an einem mitteleuropäischen Sommertag auf die Erdoberfläche trifft, rund 50 W/m². Davon entfallen nur etwa 2,5 W/m² auf die UV-B-Strahlung.

Die UV-Strahlung kann Sonnenbrand hervorrufen aber auch die von vielen Menschen nach wie vor als attraktiv empfundene Bräunung der Haut. Dabei erzeugt die vergleichsweise energiearme UV-A-Strahlung bis in tiefere Hautschichten (Lederhaut) vor und bewirkt durch Veränderung des bereits vorhandenen Melanins eine nur kurzzeitig sichtbare Bräunung, die alsbald wieder verblasst. Die energiereiche UV-B-Strahlung bewirkt dagegen eine verzögert auftretende dafür aber nachhaltige Bräunung der Haut (Bildung von Melanin). Durch geringe Eindringtiefe (nur bis zur Oberhaut) bei hohem Energiegehalt besteht die Gefahr, dass ähnliche Reaktionen wie bei Verbrennungen (erythemer Effekt) auftreten = Sonnenbrand.

Andererseits ist die UV-Strahlung wichtig für die Produktion von Vitamin D (Cholecalciferol) in der Haut. Je weiter das Jahr fortgeschritten ist, um so mehr Haut muss man der Sonne präsentieren, damit noch hinreichend Vitamin D gebildet wird. Ab Ende Oktober steht die Sonne nicht mehr hoch genug am Himmel, um die Reaktion in der Haut zu stimulieren (auch die Lufttemperatur ermutigt dann nur noch sehr selten zur Präsentation großer Hautpartien im Freien). Danach muss der Vitamin D Bedarf aus den im Fettgewebe gespeicherten Reserven gedeckt werden, oder durch die Nahrung zugeführt werden. Wenn im März oder April die ersten warmen Tage wieder zu leichterer Garderobe animieren ist auch der Sonnenstand wieder so weit, dass Vitamin D in der Haut gebildet werden kann. Derweil kann man den Vitamin D Spielgel auch durch den Verzehr von Eiern, Seefisch oder Avocado auffrischen.

Quellen:

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann: Die strahlende Sonne. Thema des Tages, Newsletter des Deutschen Wetterdienstes (DWD) vom 18.08.2015

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann: Die strahlende Sonne - Teil 2 - . Thema des Tages, Newsletter des Deutschen Wetterdienstes (DWD) vom 20.08.2015

Erstellt am 3. Oktober 2015
Zuletzt aktualisiert am 3. Oktober 2015