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ⓘ Albedo




Albedo
                                     

ⓘ Albedo

L albedo di una superficie è la frazione di luce o, più in generale, di radiazione solare incidente che è riflessa in tutte le direzioni. Essa indica dunque il potere riflettente di una superficie. Lesatto valore della frazione dipende, per lo stesso materiale, dalla lunghezza donda della radiazione considerata. Se la parola albedo viene usata senza ulteriori specifiche, si intende riguardare la luce visibile. Si misura attraverso un albedometro.

Lalbedo massima è 1, quando tutta la luce incidente viene riflessa. Lalbedo minima è 0, quando nessuna frazione della luce viene riflessa. In termini di luce visibile, il primo caso è quello di un oggetto perfettamente bianco, laltro di un oggetto perfettamente nero. Valori intermedi significano situazioni intermedie.

Lalbedo della neve fresca arriva fino a 0.9. Il carbone ha unalbedo molto bassa. Una lavagna ha unalbedo di circa 0.15. Lalbedo si può anche misurare in percentuale, ponendo 1 uguale a 100%. La Terra ha unalbedo media di 0.37-0.39, o equivalentemente del 37%-39%.

                                     

1. Relazione tra albedo e temperatura

La maggiore o minore radiazione incidente, e il conseguente rispettivamente minore o maggiore assorbimento, possono influenzare la temperatura di un corpo. È infatti sufficiente pensare alla radiazione IR che influenza direttamente le vibrazioni molecolari e quindi la temperatura di un corpo, ma anche la frazione nel visibile assorbita può causare un aumento della temperatura: se infatti una molecola assorbe tale radiazione fotopromuove un elettrone ad uno stato energetico maggiore. Questo stato eccitato così formatosi può disattivarsi, tornando allo stato fondamentale, principalmente attraverso meccanismi non radiativi che prevedono la cessione di calore allintorno in modo da disperdere lenergia acquisita con lassorbimento di radiazione. In totale il processo di assorbimento ha quindi portato alla conversione di energia radiativa in energia termica, portando anche ad un aumento dellentropia del corpo seguendo il secondo principio della termodinamica.

Per dare un altro esempio, lintero territorio dello stato del Belgio è considerevolmente più caldo dellaperta campagna francese che si trova immediatamente a sudovest, a causa degli effetti di una differente albedo.

Le regioni più fredde della Terra, ricche di neve, oltre ad avere poca luce ne assorbono una parte trascurabile a causa dellalbedo della neve, ma la relazione tra temperatura e albedo è in realtà più evidente nelle regioni tropicali, perché i tropici ricevono molta più luce dal Sole.

Il fenomeno si mostra anche su scala minore. È esperienza comune che le persone che indossano abiti scuri destate sentono spesso più caldo di quelle che indossano abiti chiari.

                                     

2. Valori di albedo tipiche

Lalbedo di una foresta di pini a 45° nord di latitudine, che copre interamente la superficie, è di appena il 9%, tra le più basse di un ambiente naturale di terraferma. Questo basso valore deriva in parte dal colore dei pini, e in parte dalle differenti riflessioni multiple della luce in mezzo agli alberi fino allassorbimento totale, che diminuisce la quantità di luce riflessa verso lalto.

Lalbedo di un oceano, grazie al fatto che la luce penetra nellacqua, è ancora più bassa: circa il 3.5%, ma può cambiare parecchio al variare dellangolo di incidenza della radiazione.

I cespugli densi stanno tra il 9% e il 14%. Un prato è attorno al 20%.

Un terreno arido ha unalbedo che dipende dal colore del suolo, e può essere basso fino al 9% o alto fino al 40%, con i campi coltivati che si collocano attorno al 15%.

Un deserto o una grande spiaggia si collocano in genere attorno al 25%, con grandi variazioni dovute ai diversi colori della sabbia.

Le strutture urbane hanno valori di albedo molto diversi, perché le strutture artificiali spesso assorbono la luce prima che essa possa raggiungere la superficie. Nelle parti settentrionali del mondo, le città sono spesso molto scure, e Edward Walker ha mostrato che la loro albedo media è di circa il 7%, con un piccolo incremento durante lestate. Nelle nazioni tropicali, le città hanno unalbedo attorno al 12%. I differenti valori derivano direttamente da differenti materiali e stili di costruzioni.

La neve fresca appena caduta su un paesaggio uniforme ha unalbedo del 90%. Una distesa di neve compatta ad esempio, le pianure dellAntartide si colloca attorno all80%.

Poiché gli alberi sono così efficienti nellassorbire energia luminosa tramite fotosintesi e riflessioni multiple del fogliame e con variabilità tra le varie specie arboree, sembrerebbe logico aspettarsi un raffreddamento della Terra nel suo insieme tagliando le foreste. Gli effetti in realtà non sono così semplici, e ci sono prove sia pro che contro questipotesi. Alcuni pensano che non sia vero perché, nelle regioni tropicali, il suolo libero ha unalbedo minore ed assorbe perciò ancora più calore degli alberi. Le foreste tendono inoltre a formare molte nubi sopra di esse a causa dellevapotraspirazione delle piante, le nubi hanno unalbedo più alta. È però vero che ambienti senza alberi in regioni fredde, spesso coperti di neve, hanno unalbedo tra il 10% e il 50% più alta di regioni vicine, ma contenenti foreste, e che le temperature alle medie latitudini sono più fredde fino a 11 °C in regioni desolate. Vicino ai poli, la differenza tende a scomparire perché diminuisce molto lammontare totale di luce incidente.

Se unarea parzialmente coperta di neve si riscalda, la neve tende a fondersi, abbassando lalbedo e portando quindi a una fusione ancora maggiore. Questeffetto è la base di partenza per i modelli che prevedono un forte riscaldamento dei poli e delle regioni coperte stagionalmente di neve a causa del riscaldamento globale.

In effetti, i pochi sostenitori rimanenti del vecchio piano dellUnione Sovietica di sciogliere il Mare Glaciale Artico si basano soprattutto sullargomento che, una volta sciolto il ghiaccio, le temperature non diventerebbero mai così fredde da farlo ghiacciare nuovamente. La loro teoria è probabilmente falsa, perché i modelli climatici hanno mostrato che le temperature rimarrebbero sotto lo zero per la maggior parte dellanno. Una volta formatosi del ghiaccio in inverno, la sua alta albedo contribuirebbe a tenerlo freddo anche destate. La temperatura media del Polo Nord in luglio è stimata a circa -1 °C, e si pensa che senza una calotta di ghiaccio salirebbe a circa 6 °C.

Le nuvole sono unaltra sorgente di albedo che giocano un ruolo nei modelli di riscaldamento globale. Tipi differenti di nuvole hanno unalbedo molto differente, compresa in teoria tra 0% e 70%.

Non si sa se laccumulo di particelle inquinanti scure possa avere leffetto di diminuire lalbedo delle nuvole, contribuendo a scaldare la Terra. Durante gli incendi dei pozzi petroliferi del Kuwait nel 1991, le temperature nel deserto scesero in media di 7 °C durante i periodi di maggiore copertura. I dati sono quindi contrastanti.

Il particolato influisce anche sullalbedo. Leffetto di questultimo è però tuttora ancora incerto. Le particelle riflettono la luce solare effetto diretto ma modificano indirettamente anche la dinamica delle nuvole albedo e durata della vita, entrambi aumentano. Il particolato depositato sul ghiaccio può aiutare a scioglierlo più rapidamente diminuendo lalbedo come è stato osservato per alcuni ghiacciai.

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