Die Pracht einer Sonnenfinsternis ist einzigartig auf unserer Welt: Nirgendwo sonst im Sonnensystem blockiert der Mond eines Planeten das Sonnenlicht so perfekt. Die schnelle und flüchtige Dunkelheit dieser Ereignisse beeinflusst viele Faktoren auf der Erde, darunter das Verhalten von Tieren und Wellen in der Ionosphäre.
Forscher haben nun herausgefunden, dass die Kumuluswolkenbedeckung im Durchschnitt um mehr als das Vierfache abnahm, als der Mondschatten während einer kürzlichen ringförmigen Sonnenfinsternis über die Erde zog.
Dieser wenig erforschte Aspekt von Sonnenfinsternissen biete wichtige Lehren für Geoengineering-Bemühungen zur Blockierung des Sonnenlichts, schlug das Team vor.
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Sonnenfinsternisse ereignen sich zwei- bis fünfmal im Jahr und diese Ereignisse bieten großartige Möglichkeiten für die wissenschaftliche Forschung, sagte Victor JH Trees, Geowissenschaftler an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden. „Sonnenfinsternisse sind einzigartige Erlebnisse.“ Sie ermöglichen es Forschern zu untersuchen, was passiert, wenn das Sonnenlicht schnell verdeckt wird, sagte er. „Sie unterscheiden sich stark vom normalen Tag-Nacht-Zyklus.“
Trees und seine Kollegen analysierten kürzlich Wolkenbedeckungsdaten, die während einer ringförmigen Sonnenfinsternis im Jahr 2005 gewonnen wurden und in Teilen Europas und Afrikas sichtbar waren. Sie nutzten sichtbare und infrarote Bilder, die von zwei geostationären Satelliten der Europäischen Organisation zur Nutzung meteorologischer Satelliten gesammelt wurden. Der Schlüssel sei, in den Weltraum zu fliegen, sagte Trees. „Wenn man das Verhalten von Wolken und ihre Reaktion auf eine Sonnenfinsternis wirklich quantifizieren möchte, ist es hilfreich, ein großes Gebiet zu untersuchen. Deshalb wollen wir aus dem Weltraum schauen.“
Die Forscher konzentrierten sich auf eine quadratische Region mit einer Breiten- und Längenbreite von 5°, deren Zentrum über dem Südsudan liegt. Aus der Vogelperspektive verfolgten sie die Entwicklung der Wolken mehrere Stunden vor der Sonnenfinsternis, während der Sonnenfinsternis und mehrere Stunden danach.
Auf Wiedersehen, Sonne; Auf Wiedersehen, Wolken
Niedrige Cumuluswolken – deren Höhepunkt in Höhen von etwa 2 Kilometern (1,2 Meilen) zu erreichen ist – wurden stark vom Grad der Sonnenverdunkelung beeinflusst. Die Wolkendecke begann abzunehmen, als etwa 15 % der Sonnenoberfläche bedeckt waren, etwa 30 Minuten nach Beginn der Sonnenfinsternis. Die Wolken kehrten erst etwa 50 Minuten nach ihrer maximalen Verdunkelung zurück. Und während die typische Wolkenbedeckung bei Bedingungen ohne Sonnenfinsternis bei etwa 40 % lag, waren bei maximaler Verdunkelung weniger als 10 % des Himmels mit Wolken bedeckt, stellte das Team fest.
„Im Großen und Ganzen begannen die Cumuluswolken zu verschwinden“, sagte Trees.
Um tiefer in die Physik hinter ihren Beobachtungen einzutauchen, sammelten Trees und seine Kollegen Messungen der Bodenoberflächentemperatur von denselben beiden geostationären Satelliten. Die Bodentemperatur sei beim Umgang mit Cumuluswolken wichtig, erklärte Trees, da sie niedrig genug sei, um erheblich von allem, was auf der Erdoberfläche geschieht, beeinflusst zu werden.
Es überrascht nicht, dass die Temperaturen auf der Erdoberfläche sanken, da der Mond immer mehr Sonnenlicht blockierte. „Wir wussten, dass selbst kleine Änderungen der Sonnenstrahlung einen Einfluss auf die Oberflächentemperatur der Erde hatten“, sagte Virendra Ghate, ein Atmosphärenforscher am Argonne National Laboratory in Lemont, Illinois, der nicht an der Forschung beteiligt war.
Die Forscher schätzten eine maximale Änderung der Erdoberflächentemperatur von fast 6°C für die Sonnenfinsternis 2005. Sie fanden außerdem heraus, dass die Oberflächentemperatur parallel zum Verdunkelungsanteil ohne nennenswerte Zeitverzögerung abnahm. Dies steht im Einklang mit Beobachtungen, die während anderer Sonnenfinsternisse gemacht wurden.
Folgen Sie der Hitze
Der deutliche Rückgang der Erdoberflächentemperatur während einer Sonnenfinsternis sei für Veränderungen in der Kumuluswolkenbedeckung verantwortlich, schlussfolgerten die Forscher. Das macht Sinn, sagte Ghate, denn Kumuluswolken entstehen, wenn relativ warme, feuchte Luft von der Erdoberfläche aufsteigt, abkühlt und schließlich zu Wolkentröpfchen kondensiert. Wenn die Temperaturen an der Erdoberfläche sinken, gibt es einen kleineren Temperaturgradienten in der Nähe der Erdoberfläche und daher eine geringere Kraft, die wolkenbildende Luft nach oben drückt, erklärt er. „Sie haben keine Auftriebsquelle.“
Auch die von Trees und seinen Kollegen beobachteten Verzögerungen – zwischen dem Beginn der Sonnenfinsternis und dem Zeitpunkt, an dem sich die Wolken aufzulösen begannen, sowie zwischen dem Zeitpunkt maximaler Verdunkelung und dem Zeitpunkt, an dem die Wolken zurückkehrten – verraten etwas darüber Grenzschicht genannt, die unterste Ebene der Erde. Atmosphäre. Jede dieser Veränderungen hat eine physische Bedeutung, sagte Trees. „Das sagt uns, wie schnell die Luft aufsteigt.“
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Diese neuen Erkenntnisse werfen nicht nur Licht auf die Physik der Wolkenzerstreuung bei Sonnenfinsternissen, sondern haben auch Auswirkungen auf zukünftige Geoengineering-Bemühungen, schlugen Trees und Kollegen vor. Derzeit wird darüber diskutiert, die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern, indem beispielsweise die Atmosphäre mit Aerosolen besprüht wird oder Solarreflektoren in den Weltraum geschossen werden, um zu verhindern, dass ein Teil des Sonnenlichts die Erde erreicht. Forscher sind sich einig, dass ein solches Geoengineering vielversprechend für die Abkühlung unseres Planeten ist, doch seine Auswirkungen sind weitgehend unerforscht und könnten weit verbreitet und unumkehrbar sein.
Diese neuen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Wolkenbedeckung aufgrund von Geoengineering-Bemühungen mit Sonnenverdunkelung abnehmen könnte. Und weil Wolken das Sonnenlicht reflektieren, könnte die Wirksamkeit aller Bemühungen dadurch abnehmen, sagte Trees. Dies sei ein Effekt, der bei der Betrachtung verschiedener Optionen berücksichtigt werden müsse, schlussfolgerten die Forscher.
Dieser Artikel wurde ursprünglich am veröffentlicht Eos.org.