Albedo

Albedo (z latinského albus – bílý) je míra odrazivosti tělesa nebo jeho povrchu. Jde o poměr odraženého elektromagnetického záření ku množství dopadajícího záření. Zlomek, obvykle vyjadřovaný procentuálně od 0 do 100 %, je důležitým pojmem v klimatologii a astronomii. Poměr závisí na frekvenci uvažovaného záření: pokud není specifikována, bere se průměr podél spektra viditelného světla. Závisí také na úhlu dopadu záření: pokud není specifikován, uvažujeme o pravém úhlu. Albedo závisí také na úhlu mezi směrem osvětlení a směrem pozorování. Pokud je tento úhel nulový, bývá albedo nejvyšší.

V astronomii se rozlišují dvě varianty albeda. Geometrické albedo odpovídá kolmému dopadu na rovný povrch. Bondovo albedo pak značí odrazivost pod různými úhly pro celé těleso a je úměrné odražené energii.

Nejvyšší albedo mají oxid hořečnatý a síran barnatý (96–98 %). Albedo čerstvého sněhu je vysoké (až 90 %). Povrch vody (oceánu) má albedo nízké (pod 10 %). Průměrné Bondovo albedo Země je přibližně 31 % (geometrické 43 %), zatímco u Měsíce Bondovo albedo dosahuje průměrně jen asi 11 %, přičemž ale jeho geometrické albedo je 12 %. Celkové Bondovo albedo Země cca 30 % totiž tvoří přibližně 26 % odraz v atmosféře (větší na jižní polokouli), kterou Měsíc nemá, a jen 4 % odrazu z povrchu (větší na severní polokouli). Celkové albedo Země je tak nejmenší v červenci a to 28 %. Spíše jsou ale během roku dvě minima a dvě maxima albeda a ta i přes 32 %. Severní a jižní polokoule se zdají být stejně jasné (i přes rozdílné albedo povrchu) díky silnějším bouřím na jižní polokouli, které udržují albedo přibližně v rovnováze. V astronomii lze podle albeda satelitů a asteroidů usuzovat na jejich složení, především na podíl ledu.
Lidská činnost mění albedo různých oblastí zemského povrchu (například kácením lesů a farmařením). Přesné vyčíslení tohoto efektu v globálním měřítku je však obtížné: není zřejmé, zda tyto změny přispívají ke zvyšování nebo snižování globálního oteplování. Albedo se patrně snižuje.

Typickým příkladem albedo efektu je zpětná vazba teploty sněhu. Pokud se v oblasti pokryté sněhem oteplí a sníh taje, albedo se sníží, je absorbováno více slunečního záření, což přispívá k dalšímu oteplování. Obráceně to platí také: při vytváření sněhu se uplatňuje ochlazovací cyklus. Intenzita albedo efektu závisí na velikosti změny albeda a na množství slunečního záření; z toho důvodu je v tropických oblastech potenciálně velmi výrazný.

Některé příklady albedo efektů

Tropy 
Přestože teplotní vlivy albeda jsou nejznámější v chladnějších podnebných pásmech, jelikož zde padá více sněhu, ve skutečnosti jsou mnohem silnější v tropických regionech, protože v tropech je logicky více slunečního světla. Když brazilští zemědělci pokácejí tmavý tropický deštný prales a nahradí jej ještě tmavšími poli, na nichž pěstují plodiny, průměrná roční teplota oblasti stoupne v průměru o asi 3 °C.

Borové lesy 
Albedo borového lesa, ve kterém stromy kompletně pokrývají zemský povrch, rostoucího na 45 °N v zimě je pouze asi 9 %, což je vůbec nejméně mezi přirozeně se vyskytujícími suchozemskými prostředími. Částečně to způsobuje barva borovic, částečně se na tom podílí mnohačetný rozptyl slunečního světla mezi stromy, který snižuje celkové množství odraženého světla. Snadnost vnikání světla do vody snižuje oceánské albedo na asi 3,5 %, což silně ubírá z celkového množství dopadajícího světla. Albedo hlubokých bažin se pohybuje mezi 9 % a 14 %. U opadavých stromů je přibližně 13 %. U travnatého povrchu se zvyšuje na asi 20 %. Albedo holé země závisí na barvě půdy, rozmezí se pohybuje od 5 % do 40 %, na farmářské půdě průměrně 15 %. U pouště nebo rozsáhlé pláže se pohybuje v průměru kolem 25 % s odchylkami v závislosti na barvě písku. [Reference za všechny: Studie Edwarda Walkera v prérijních oblastech Great Plains v zimě okolo 45 °N].

Městské oblasti 
Městské oblasti se vyznačují především velmi nepřirozenými hodnotami albeda, protože mnoho struktur postavených lidmi absorbuje světlo dříve než může vůbec dosáhnou povrchu. V severních částech světa jsou města relativně tmavá a Walkerova studie ukazuje, že jejich průměrné albedo je asi 7 % s pouze mírným nárůstem během léta. Ve většině tropických zemí je průměrné albedo měst kolem 12 %. Tato hodnota se podobá hodnotám typickým pro severská předměstí. Částečný důvod tvoří odlišné přírodní prostředí měst v tropických oblastech, kde například v okolí roste více velmi temných stromů; dalším důvodem je chudoba tropů a z ní vyplývající nutnost stavět z odlišných materiálů.

Solární panely 
Pokud je solární panel instalován na souši, snižuje albedo a tak zvyšuje ohřívání planety. Způsobuje i tepelný ostrov ve svém okolí. Solární panel tedy může být obnovitelný zdroj energie, ale nemusí být klimaticky neutrálním zdrojem ani při provozu.

Stromy 
Protože stromy mají tendenci mít nízké albedo, odstranění stromů by mělo vést ke zvýšení albeda a proto k ochlazení planety (je ale nutné vzít na druhou stranu v potaz i ochlazování výparem vody ze stromů - tento efekt je významný). Zpětné reakce oblak tento problém dále komplikují. V oblastech sezónně pokrytých sněhem jsou zimní albeda bezlesých oblastí o 10 % až 50 % vyšší než blízké lesnaté oblasti, neboť sníh nepokrývá stromy tak dokonale.

Studie Hadleyho centra vypátrala přímou úměru (obecně oteplujícího) dopadu změny albeda a (ochlazujícího) efektu pohlcování uhlíku rostoucími lesy. Zjistili, že nové lesy v tropických a středních zeměpisných šířkách mají ochlazující dopad; nové lesy ve vyšších zeměpisných šířkách (například na Sibiři) mají neutrální nebo oteplující dopad.

Sníh 
Albeda sněhu mohou být až 90 %. To platí pro ideální případ – čerstvý hluboký sníh na málo členitém povrchu. V Antarktidě se průměr pohybuje něco málo nad 80 %.

Pokud se oblast pokrytá sněhem oteplí, sníh začne tát, čímž se sníží albedo, což vede k dalšímu tání (zpětná vazba albeda ledu). Předpovědi dalšího oteplování pólů a oblastí sezónně pokrytých sněhem následkem globálního oteplování stojí především na znalosti tohoto jevu.

Oblaka 
Oblaka jsou dalším prvkem zvyšujícím albedo, jejich příspěvek hraje velkou roli v rovnici globálního oteplování. Různé typy oblak mají různé hodnoty albeda, teoreticky se pohybují od minima kolem 0 % až do maxima nad 70 %. Klimatické modely ukazují, že pokud by byla celá Země pokryta bílými oblaky, povrchová teplota by klesla na hodnotu asi -151 °C (-240 °F). Tento model, ačkoliv velmi vzdálený od skutečnosti, také předpovídá, že na vyrovnání 5,0 °C (9 °F) změny teploty způsobené zvětšením skleníkového efektu, je třeba „pouze“ zvýšit celkové zemské albedo asi o 12 % přidáním dalších bílých oblak.

Efekty aerosolů 
Aerosoly (velmi jemné částečky/kapičky v atmosféře) mají dva dopady – přímý a nepřímý. Přímý (albedo) efekt ochlazuje planetu; nepřímý dopad (částečky fungují jako kondenzační jádra a proto mění vlastnosti oblaků) je méně jistý.

Černé uhlíkaté sloučeniny 
Další klimatický albedo efekt se týká černých uhlíkatých částeček. Tento jev je obtížné kvantifikovat: IPCC říká, že jejich odhad globálního průměru ovlivnění záření BC aerosoly z fosilních paliv je … +0,2 Wm−2 (od +0,1 Wm−2 v SAR) v rozsahu +0,1 až +0,4 Wm−2.

Ovšem snižování albeda pro Grónsko nelze vysvětlit černými uhlíkatými částicemi, ale jde o degradaci měřicích přístrojů na satelitech. Albedo se ve skutečnosti nesnižuje.

Reference

Externí odkazy 
 
 
 
 A Catalog of Spectra, Albedos, and Colors of Solar System Bodies for Exoplanet Comparison

Fotometrie
Meteorologie
Dálkový průzkum Země
Pozorování vesmíru