Schnee

Schnee ist verfügt nicht nur über besondere Kristallstruktur. Durch seine Fähigkeit, Sonneneinstrahlung zu reflektieren, beeinflusst er das Klima auf der Erde maßgeblich mit.

Bei niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit kann aus Wasserdampf oder Wolkentröpfchen Schnee entstehen. Er bildet sich, indem sich feinste Wassertröpfchen sich an Kristallisationskeime wie Aerosole (Ruß, Pollen oder Staub) anheften und dabei gefrieren. Auch kann in der Luft enthaltener Wasserdampf direkt in die feste Phase übergehen (resublimieren), sich am Kristall anlagern und zu dessen Wachstum beitragen. In den Wolken beginnt dieser Prozess in der Regel erst bei Temperaturen unter -12°C.

Die unterkühlten Wassertröpfchen sind zunächst flüssig und gefrieren beim Kontakt mit den Kristallisationskernen zu Eiskristallen. Durch stetiges Anheften und Gefrieren weiterer Wassertröpfen an diese Strukturen werden die Schneekristalle immer größer, aber auch schwerer. Es bilden sich größere Kristalle mit regelmäßigen Formen aus, die immer eine sechseckige Struktur haben. Durch zunehmende Größe und Gewicht sinken die Schneeflocken zum Boden ab.

Kristallstruktur

Jede Schneeflocke sieht anders aus und bringt filigrane Strukturen hervor. Allerdings besitzen sie immer eine sechszählige symmetrische Struktur, da sich Wassermoleküle beim Auskristallisieren in einem Winkel von 60 oder 120 Grad anordnen. Eine Schneeflocke enthält einige Millionen winziger Eiskristalle. Welche Form die Eiskristalle annehmen und wie die Schneeflocke am Ende aussieht, das bestimmen die Umgebungstemperatur, die Feuchtigkeitsverhältnisse, der Wind und auch die Eigenschaften des elektromagnetischen Feldes, durch das die Flocke fällt.

Die Struktur der Flocken ist sehr komplex und die Formenvielfalt riesig. Während sich bei tieferen Temperaturen Plättchen oder Prismen bilden, entstehen bei höheren Temperaturen sogenannte Dendriten oder sechsarmige Sterne. Mal rieselt der Schnee als feiner, trockener Pulverschnee herab, mal geht er als großflockiger, nasser Schnee nieder.

Schnee lässt sich nach verschiedenen Kriterien wie Alter, Farbe oder Dichte klassifizieren. Beispielsweise wird unter Pulverschnee trockener Schnee mit einer geringen Dichte verstanden (< 60 kg/m3). Feuchter Schnee hingegen besitzt eine Dichte von < 200 kg/m3. Das Antauen und Wiedergefrieren von Schneeflächen führt zur Vereisung des Schnees. Dieser wird auch als Harsch bezeichnet.

Schneefall und Schneeverwehungen können große Auswirkungen auf den Verkehr oder den Tourismus haben und extreme Schneefälle zu Schneebruch und Dacheinstürzen führen. Daher ist es sinnvoll, sich in gefährdeten Gebieten wie zum Beispiel Gebirgsregionen oder bei Reiseantritt in ein Schneegebiet über die jeweilige Schneehöhe oder eventuelle Schneewarnungen zu informieren. Hierzu hält der Deutsche Wetterdienst (DWD) entsprechende Wetterkarten mit aktuellen Daten bereit.

Einfluss auf das Klima

Schnee hat über seine Fähigkeit zur Reflexion der Sonneneinstrahlung einen großen Einfluss auf das Klima weltweit. Schnee zeichnet sich durch eine besonders hohe Helligkeit aus. In der Fachsprache nennt sich die Maßeinheit für Helligkeit Albedo. Je heller also der Schnee ist, desto größer ist seine Albedo und umso mehr Sonnstrahlen kann er zurückschicken. Beispielsweise verfügt frischer Schnee, auf dem sich noch kein Ruß oder Feinstaub abgelagert hat, nach Angaben des Hamburger Bildungsservers über eine Albedo von bis zu 0,8. Das bedeutet, dass 80 Prozent der Strahlung von der Schneeoberfläche reflektiert werden. Der Rest der Strahlung wird aufgenommen und erwärmt die Schneedecke.

Kommt es in der Arktis zu einem Abschmelzen großer- Eis und Schneemassen, verringert sich die Albedo dieser Flächen, weil beispielsweise Schneeflächen mit einer hohen Albedo durch Wasserflächen mit einer niedrigeren Albedo ersetzt werden. Als Folge kann es zu einer verstärkten Erwärmung der Erdatmosphäre kommen, die wiederum den Schrumpfungsprozess der vorhandenen Eis- und Schneeflächen beschleunigt. Siehe hierzu auch den ausführlichen ESKP-Beitrag zur Albedo. Dieser Prozess der positiven Rückkopplung, bei dem sich ein Effekt selbst verstärkt, wird auch Eis-Albedo-Rückkopplungseffekt oder kurz Albedo-Effekt genannt.

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Text: Dr. Ute Münch, fachliche Durchsicht Dipl. Meteorologe Bernhard Mühr, Karlsruher Institut für Technologie