Die Energie für alle an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre stattfindenden physikalischen und chemischen Vorgänge stammt fast ausschließlich von der Sonne. Dabei bewirkt die annähernde Kugelgestalt der Erde in Verbindung mit der Rotation um ihre eigene Achse sowie dem Umlauf der Erde um die Sonne (Revolution) auf einer gegenüber dem Äquator geneigten Bahn, dass die von der Erdoberfläche empfangene Energie von der geographischen Breite abhängt, mithin "solare Beleuchtungszonen" und darüber hinaus Tages- und Jahreszeiten auftreten.
Konkrete Parameter für den Energiegewinn an der Erdoberfläche sind der Einfallswinkel der Sonnenstrahlung und damit auch die Länge des Weges der Sonnenstrahlen durch die irdische Lufthülle sowie deren Zustand (Bewölkung, Luftfeuchtigkeit, Aerosolgehalt), der durch die "optische Dicke" der Atmosphäre charakterisiert wird. Aufgrund der Kugelgestalt der Erde treffen die parallel einfallenden Sonnenstrahlen die Erdoberfläche je nach geografischer Breite unter verschiedenem Winkel. Der Einfallswinkel der Strahlung entspricht der Höhe der Sonne über dem Horizont, je kleiner er ist, umso geringer ist die von einer bestimmten Fläche empfangene Energiemenge. Weiterhin begrenzen natürlich die Tageslänge sowie ggf. das Relief der Erdoberfläche (Sonnen- und Schattenseiten) die mögliche solare Energiezufuhr.
Bekanntlich steht die Erdachse nicht senkrecht auf der Erdbahnebene (Ebene der Ekliptik), sondern ist dieser Senkrechten gegenüber um ca. 23,5° geneigt. Deshalb steht die Sonne mittags über dem Äquator nicht immer im Zenit (Einfallswinkel der Solarstrahlung 90°), vielmehr "pendelt" der mittägliche zenitale Sonnenhöchststand im Verlaufe eines halben Jahres entsprechend der scheinbaren Bahn der Sonne um die Erde zwischen 23,5° N (nördlicher Wendekreis) am 21. Juni und 23,5° S (südlicher Wendekreis) am 21. Dezember.
Daraus ergeben sich für die Polargebiete, also die um beide Pole gelegenen Kugelkalotten bis zu den Polarkreisen in 66,5° nördlicher und südlicher Breite, besondere, ja extreme Beleuchtungsbedingungen. Hier geht die Sonne im Sommer für einen bestimmten, von der geografischen Breite abhängigen Zeitraum nicht unter ("Mitternachtssonne"), sie wandert vielmehr rings um den Horizont. Im Winter dagegen geht sie für die etwa gleiche, breitenabhängige Zeitspanne nicht auf und zieht ihre tägliche Kreisbahn unterhalb des Horizontes. Diese Erscheinungen - Polartag und Polarnacht - treten unmittelbar an den Polarkreisen nur jeweils an einem Tag auf, nämlich um den 21. Juni sowie um den 21. Dezember. An den Polen selbst dauern sie dagegen jeweils ein halbes Jahr, wenn auch durch Dämmerungserscheinungen gemildert und im Falle des Kontinents Antarktika durch das Relief beeinflusst.
Der Kontinent "Antarktika" liegt im Wesentlichen südlich des Polarkreises, hat eine Fläche von ca. 14 Millionen km², wird im Landesinneren von Hochgebirgen durchzogen und ist fast vollständig vereist. Er ist der Kontinent mit der höchsten mittleren Höhe über dem Meeresspiegel. Sein "Antarktischer Eisschild" ist bis zu 4500 m mächtig und enthält 90 % des auf der Erde vorkommenden Eises sowie 70 % der weltweiten Süßwasser-Reserven. Antarktika ist vom Südpolarmeer umgeben, wobei der antarktische Zirkumpolarstrom warme Meeresströmungen vom Kontinent fernhält. Antarktika und Südpolarmeer zusammen bilden die Region "Antarktis".
Antarktika kennt eigentlich nur zwei Jahreszeiten - Winter und Sommer. Im antarktischen Winter (etwa März bis September) gibt es eben, je nach Breitengrad, nur wenige Stunden bis gar keinen Sonnenschein. Dann herrschen in den langen Polarnächten, insbesondere bei klarem Himmel über Schneeflächen mit hohem Emissionsgrad im langwelligen infraroten Spektralbereich, ideale Ausstrahlungs- und damit Auskühlungsbedingungen. Im antarktischen Sommer (September bis März) hingegen scheint zwar die Sonne in Abhängigkeit vom Breitengrad größtenteils oder tatsächlich rund um die Uhr. Dennoch erhält das Land insgesamt nur eine geringe "Strahlungsdosis", da unser Zentralgestirn recht tief über dem Horizont steht und außerdem noch ein Großteil der Solarstrahlung durch Eis oder Schnee mit hohem Reflexionsgrad im kurzwelligen sichtbaren Spektralbereich reflektiert wird. Da nützt die häufig klare, trockene, optisch dünne und damit lichtdurchlässige Atmosphäre wenig.
Antarktika ist in jeder Hinsicht extrem, es ist der kälteste und zugleich trockenste Kontinent der Erde. Bei Niederschlägen von 40 bis 60 L/m² im Binnenland kann man Antarktika getrost als größte "Wüste" der Erde bezeichnen, wenn auch die meist als Schnee fallenden Niederschläge in Richtung Küste deutlich zunehmen. Im Landesinneren liegt die Temperatur im Jahresdurchschnitt bei -55 °C, an der Küste schwankt sie zwischen etwa -20 °C im Juni und knapp über 0 °C im Januar. Am kältesten ist es auf dem sog. Polarplateau. Dort wurden in diesen südpolaren Spätsommertagen bereits unvorstellbar tiefe Temperaturen registriert. Beispielsweise sank das Thermometer an der Wetterstation DOME ARGUS (80°22´S, 77°21´E, 4084 m Höhe) bis gestern 00:00 UTC auf -60,0 °C, in der weiteren Umgebung wurden verbreitet Temperaturen von deutlich unter -50 °C beobachtet. Doch es geht noch 30 Grad kälter! Am 21. Juli 1983 wurde an der sowjetischen Forschungsstation WOSTOK mit 89,2 °C die tiefste, jemals auf der Erde in natura gemessene Lufttemperatur registriert. Für die Station DOME ARGUS wurde aufgrund von Satellitendaten einmal sogar eine Rekordminustemperatur von -93,2 °C errechnet. Dieser Rekord wurde jedoch, da nicht "in situ" gemessen, von der World Meteorological Organization (WMO) nicht anerkannt.
Die geographischen Zahlenangaben entstammen größtenteils www.wikipedia.de. Eine Südpolarkarte mit den aktuellen Meeresoberflächentemperaturen (in schwarzen Kästchen) sowie den "Tiefsttemperaturen" an Land, jeweils in ganzen [°C], vom 07.03.2016, 00:00 UTC, finden Sie weiter oben.
Dipl.-Met. Thomas Ruppert
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 08.03.2016
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