Frost über Schnee

So kalt war es schon lange nicht mehr. In der Mitte Deutschlands, vor allem in Thüringen, sanken die Temperaturen in der vergangenen Nacht gebietsweise auf unter -20°C. Grund für diese Temperaturen sind schwacher Wind und Schnee. Wieso kühlt es über Schnee so aus?

Kälte auf Rekordniveau
Dabei passte für Thüringen, insbesondere vom Thüringer Becken bis zum Altenburger Land, aber auch im sächsischen Vogtland alles zusammen, was man für Rekordkälte benötigt: Luft arktischen Urpsrungs, schwacher Wind und ausreichend Schnee, der in leichter Form gestern und am Mittwoch immer wieder in geringer Menge vom Himmel rieselte (Abb. 2 und 3).

So wurden in Langenwetzdorf, Schmieritz, Rockendorf in Thüringen, aber auch in Lichtentanne, Treuen und Plauen in Sachsen Tiefsttemperaturen von -22°C erreicht. Noch kälter war es in geschützten Hochtälern, so betrug die niedrigste Temperatur der vergangenen Nacht in Deutschland (bis 7 Uhr) -26,4°C in Deutschneudorf-Brüderwiese im sächsischen Erzgebirge (Abb. 4).

Doch wieso ist Schnee für Rekordkälte so wichtig? Das liegt an den Strahlungseigenschaften an der Erdoberfläche, siehe Schema in Abb. 5. Die Sonne sendet ja kurzwellige Strahlung (gelbe Pfeile) zu uns. Dabei wird ein Anteil der Strahlung reflektiert, ein weiterer absorbiert. Dies ist genau der Anteil, der wärmt. Das Verhältnis zwischen reflektierter und absorbierter Strahlung nennt man Albedo. Je größer das Albedo, umso weniger Sonnenstrahlung wird in Wärme umgewandelt. Die höchsten Albedowerte erreicht man über Schnee, er liegt meist im Bereich 70 bis 90 Prozent. Dabei reflektiert lockerer Pulverschnee am besten, nur noch zehn bis fünfzehn Prozent der Sonneneinstrahlung werden also absorbiert. Damit kann die Temperatur tagsüber über Schnee längst nicht so steigen wie auf schneefreien Flächen (Wald hat beispielsweise nur 10 bis 15% Reflexionsvermögen).

Bis zu 20 Grad kälter durch Schnee
Es gibt aber noch weitere Effekte: auch die nächtliche Ausstrahlung von Wärmestrahlung (gestrichelte Pfeile in Abb. 5) in den Weltraum bei sternenklarem Himmel findet verstärkt statt. Vor allem aber isoliert eine Schneedecke auch, die (relative) Wärmestrahlung vom Erdboden her (violette Pfeile in Abb. 5) wird größtenteils unterbunden. Alles zusammen führt dazu, dass bei gleichen, windschwachen Bedingungen bei einer Schneehöhe von etwa 10 cm die Tiefsttemperatur um etwa 5 Grad niedriger ist als bei schneefreien Flächen, in geschützten Höhentälern kann der Unterschied sogar bis zu 20 Grad betragen! Dieser Auskühlungseffekt nimmt mit Schneehöhen bis 10 cm stark, danach nur noch wenig zu.