Albedo

L’albedo è una misura della riflettività di una superficie. Con albedo quindi si intende il rapporto tra flusso termico solare incidente Fi espresso in W/m2 e il flusso termico riflesso Fr espresso in W/m2. La radiazione solare si concentra nelle bande spettrali dell’ultravioletto, del visibile e dell’infrarosso vicino; la corrispondente intensità dipende dalla latitudine, dal giorno, dall’ora e dalla copertura del cielo.

L’ effetto albedo applicato sulla Terra è una misura di quanta energia solare viene riflessa nello spazio. L’ albedo di una superficie si misura da 0 a 1 (0 = superficie ideale nera senza riflesso; 1 = superficie bianca con riflesso massimo).

Ogni anno, l’ albedo raggiunge il picco due volte. Il primo picco si verifica quando il ghiaccio marino antartico è al suo massimo invernale. Il secondo picco, di entità maggiore rispetto al primo, si verifica quando c’è neve su gran parte dell’emisfero settentrionale.

Le modificazioni antropiche interferiscono con l’albedo. Boschi e foreste presentano minor albedo rispetto alla nuda terra quindi la deforestazione in linea generale aumenta l’albedo.  

Cambiando l’albedo di un corpo cambia il numero di fotoni assorbiti dallo stesso corpo e quindi cambia la quantità di energia assorbita. La temperatura di equilibrio di un corpo dipende dall’energia assorbita (ovvero da totale dell’energia in arrivo depurata dalla parte riflessa). Un corpo emette più energia radiativa tanto più è caldo, il corpo diventa più caldo assorbendo più energia. Un corpo quindi non irradia in funzione di quanto riflette ma solo in funzione di quanta energia radiativa possiede.

Una variazione di albedo può variare la quantità di energia assorbita senza necessariamente aumentare o diminuire la quantità di energia emessa. Nel caso della Terra il pianeta varia nella temperatura media fino a quando la radiazione in uscita è nuovamente in equilibrio con la radiazione in arrivo.

Secondo la legge di Kirchoff l’ emissività di un oggetto a una determinata lunghezza d’onda è uguale al suo assorbimento alla stessa lunghezza d’onda. Cio’ non vuol dire che l’energia emessa da un oggetto ad una determinata lunghezza d’onda deve corrispondere all’energia assorbita alla stessa lunghezza d’onda. La quantità di energia solare assorbita dalla Terra è determinata dal suo albedo ad onde corte e e dall’irradiazione solare totale  mentre la quantità di energia che la Terra emette è determinata dalla sua emissività a onde lunghe e dalla sua temperatura.

Nel caso del pianeta Terra una modifica dell’albedo a lunghezza d’onda visibile cambia quanta energia assorbe ma senza necessariamente variare l’efficienza con cui vengono emesse radiazioni ad onde lunghe. Secondo la teoria corrente l’aumento dei gas serra influisce poco sulle radiazioni in entrata ma riduce notevolmente le radiazioni in uscita.

Le modificazioni antropiche come coperture chiare, le coperture degli alberi, il rivestimento stradale, la superfici bianche in genere, il ghiaccio, la neve, ecc… attraverso l’albedo possono influenzare la quantità di energia solare ricevuta dalla Terra.

Al netto dell’albedo l’energia in arrivo dal sole è stimata nel valore 4,9×10^9 Joule per anno. 5,4×10^25 Joule è l’energia lorda in arrivo nell’alta atmosfera (corrispondente alla costante solare 1,35 kW/m^2 moltiplicata per l’intera superficie irradiata dai raggi solari).

Valori caratteristici di albedo (vedi fonte):

Asfalto fresco: 0,04

Oceano aperto: 0,06

Foreste di conifere (in estate): da 0,09 a 0,15

Latifoglie: da 0,15 a 0,18

Suolo libero: 0,17

Erba verde: 0,25

Sabbia nel deserto: 0,40

Cemento fresco: 0,55

Ghaccio oceanico: da 0,5 a 0,7

Neve fresca: da 0,8 a 0,9

L’albedo di un oceano, grazie al fatto che la luce penetra nell’acqua, può essere 0,035 (cambia molto al variare dell’angolo di incidenza della radiazione). I cespugli densi stanno tra il 0,09 e il 0,14. Un prato è attorno a 0,2. Un terreno arido a seconda del colore del suolo varia da 0,09 a 0,4 (con campi coltivati circa 0,15). Un deserto o una spiaggia intorno a 0,25 grandi variazioni dovute ai diversi colori della sabbia. Le strutture urbane con città molto scure presentano un 0,07 ma con città molto chiare (nelle nazioni tropicali) è possibile preventivare un 0,12. Neve fresca su paesaggio uniforme 0,9; distesa compatta come nell’Antartide circa 0,8. Le nuvole presentano un albedo variabile fra 0 e 0,7.