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¿Qué es el albedo?

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diferentes valores de albedo

Un cuerpo blanco ideal tiene un albedo del 100% y un cuerpo negro ideal, del 0%

Introducción

Albedo es la fracción de la radiación solar reflejada por una superficie. El término tiene su origen de la palabra latina albus, que significa "blanco". Se cuantifica como la proporción o porcentaje de radiación solar de todas las longitudes de onda reflejadas por un cuerpo o superficie a la cantidad incidente sobre ella.

Un cuerpo blanco ideal tiene un albedo del 100% y un cuerpo negro ideal, del 0%. Se puede estimar visualmente el albedo de la superficie de un objeto a partir de su tono o color. Este método sugiere que el albedo se hace más alto cuando un objeto se vuelve más claro en la sombra. Los datos de la Tabla 1 verifican este hecho. Las superficies de tonos como la nieve tienen albedos altos. Albedos bajos se asocian con superficies que aparecen a nuestros ojos de color oscuro. Las principales superficies de color oscuro son carreteras negras, bosques de coníferas y el suelo oscuro. La Tabla 1 también indica que el albedo del agua varía con el ángulo del Sol. Cuando el ángulo del sol es alto, el agua tiende a absorber más del 95% de la radiación solar que cae sobre ella. En ángulos bajos del sol, la superficie del agua se convierte en mucho más reflexiva.

reflectividad de la luz sobre varias superficies

En promedio, la Tierra y su atmósfera reflejan de vuelta al espacio aproximadamente el 4% y 26%, respectivamente, en el transcurso de un año de radiación entrante solar. Como resultado, el sistema tierra-atmósfera tiene un albedo combinado de alrededor del 30%, un valor que depende de un número de factores, incluyendo el tipo de suelo, la cubierta vegetal y la distribución de las nubes.

La reflectancia de ubicaciones en la superficie de la Tierra presenta una variación geográfica grande. La media de los valores anuales de albedo difieren considerablemente entre el ecuador y los polos, en gran parte debido a la presencia de nieve y superficies cubiertas de hielo. Cuando cambian las características en la superficie de una temporada a otra, también lo hacen sus propiedades de reflectancia. Este hecho se hace más evidente a lo largo de las latitudes altas, donde la capa de nieve y la extensión del hielo alcanzan valores máximos en las estaciones frías, aumentando significativamente los valores de reflectancia de su superficie. La fusión en el verano expone suelos desnudos que absorben una parte significativamente mayor de la radiación solar entrante, disminuyendo los valores del albedo.

Mediciones globales de albedo de la superficie de la Tierra se pueden determinar con la ayuda de sensores a bordo de satélites espaciales en órbita. El Earth Radiation Budget Experiment (ERBE) de la NASA fue uno de los primeros intentos de hacer estas mediciones. Este experimento usa una variedad de sensores a bordo de los satélites Nimbus-7, NOAA-9 y el Earth Radiation Budget Satellite (ERBS) para supervisar el albedo de la Tierra durante un período de aproximadamente cuatro años.

Las figuras 1 y 2 muestran el albedo promedio mensual de la superficie de la Tierra durante enero y julio de 1987. En estas figuras se han eliminado la mayoría de las propiedades reflectantes de la atmósfera. Los patrones que se ven aquí son probablemente representativos de la mayoría de los otros años.

albedo de la Tierra en enero
Figura 1. Superficie de la reflectividad de la Tierra en enero de 1987. Las celdas con los datos que faltan son de color blanco. Medido por los sensores a bordo de una variedad de satélites para el Earth Radiation Budget Experiment (ERBE) de la NASA. (Fuente de la imagen: NASA - Earth Radiation Budget Experiment).
albedo de la Tierra en julio
Figura 2. Superficie de la reflectividad de la Tierra en enero y julio de 1987. Las celdas con los datos que faltan son de color blanco. Medido por los sensores a bordo de una variedad de satélites para el Earth Radiation Budget Experiment (ERBE) de la NASA. (Fuente de la imagen: NASA - Earth Radiation Budget Experiment).

Para enero y julio, los albedos más superficiales ocurren en los océanos en una zona que abarca más de 100 grados de latitud. Los valores de albedo de esta zona están entre el 8 y 13%, y el centro de esta zona se desplaza estacionalmente.

En julio, la zona de bajo albedo se encuentra aproximadamente en el Trópico de Cáncer (23.5°N), mientras que en enero se desplaza hacia el Trópico de Capricornio (23,5°S). En las latitudes más altas, el albedo de la superficie de los océanos aumenta significativamente debido a ángulos bajos del sol o la presencia de hielo marino.

En la imagen de julio, la región ocupada por el Océano Ártico tiene un albedo de entre el 45 y el 60%. En la superficie terrestre de la Tierra, las zonas con vegetación tienen un albedo del 15 al 25%. Regiones sin vegetación, como el desierto del Sahara, reflejan alrededor del 30 al 40% de la luz que llega del sol.

Otras superficies terrestres con albedos altos son los glaciares y campos de nieve de temporada. Los grandes glaciares que cubren Groenlandia y la Antártida reflejan hasta un 75% de la radiación solar que cae sobre su superficie. Comparando las imágenes de enero y julio, podemos ver que los albedos de las zonas con latitud mayor de 45°N varían anualmente a causa de las nevadas estacionales. En estas áreas, los albedos de verano suelen ser alrededor del 20%, mientras que los valores de invierno saltan tan alto como el 70%.

Las figuras 3 y 4 describen las mediciones combinadas del albedo de la superficie y la atmósfera de nuestro planeta. Comparando estas figuras con las figuras 1 y 2 se ilustra el gran efecto que tienen las nubes reflejando la luz solar entrante de vuelta al espacio. Existen importantes bandas de nubes reflectantes más en el ecuador y en las latitudes medias. Los cielos están generalmente limpios de nubes sobre los océanos, los grandes desiertos subtropicales y los grandes glaciares continentales de Groenlandia y la Antártida.

albedo de la atmósfera en enero
Figura 3. Reflectividad combinada de la superficie y la atmósfera de la Tierra (o albedo planetario) en enero de 1987. Las celdas con los datos que faltan son de color blanco. Medido por los sensores a bordo de una variedad de satélites para el Earth Radiation Budget Experiment (ERBE) de la NASA. (Fuente de la imagen: NASA - Earth Radiation Budget Experiment).
albedo de la atmósfera en julio
Figura 4. Reflectividad combinada de la superficie y la atmósfera de la Tierra (o albedo planetario) en julio de 1987. Las celdas con los datos que faltan son de color blanco. Medido por los sensores a bordo de una variedad de satélites para el Earth Radiation Budget Experiment (ERBE) de la NASA. (Fuente de la imagen: NASA - Earth Radiation Budget Experiment).

Forzamiento climático

La proporción de absorción, emitida, reflejada y entrante de radiación solar dirige el sistema climático de la Tierra causando fluctuaciones en la temperatura, los vientos, las corrientes oceánicas y las precipitaciones. El sistema climático se mantiene en equilibrio siempre y cuando la cantidad de radiación solar absorbida se encuentre en equilibrio con la cantidad de radiación terrestre emitida hacia el espacio.

Los valores del albedo de la Tierra son muy importantes en la formación de los climas locales y globales a través del balance de radiación determinado como la diferencia entre la cantidad absorbida de radiación de onda corta (entrada) y la radiación de onda larga saliente (salida).

Por ejemplo, las nubes controlan la cantidad de energía que puede alcanzar la superficie de la Tierra. Desde la nubosidad media que varía geográficamente con valores más bajos y se observa en las regiones subtropicales y los valores más altos en las latitudes medias-altas, la variación de reflectancia de la superficie tiene un impacto significativo en la distribución de la radiación solar absorbida por la superficie.

Aproximadamente la mitad de la energía solar incidente es absorbida por la superficie de la Tierra. Esta energía se utiliza para calentar la tierra y los océanos y conducir el ciclo hidrológico.

Factores que afectan el albedo terrestre

Varios factores afectan el albedo terrestre, incluyendo: (a) tipo de suelo, (b) la humedad del suelo o la formación de hielo, (c) los tipos de vegetación, (d) el color del suelo y vegetación, (e) micro-topografía y (f) macro-topografía.

Los factores del suelo

El color del suelo ciertamente afecta a la reflectividad, los colores más claros que tienen mayor albedo que los colores oscuros y, por lo tanto, presentan mayor albedo. La textura del suelo es también un factor que afecta al albedo. Algunos estudios han demostrado que los suelos arenosos tienen albedo más alto, y los datos demuestran claramente que el albedo está fuertemente afectado por el contenido de sales minerales incluyendo cloruro de sodio y cloruro de magnesio.

Factores vegetativos

Una variedad de factores influyen en la capacidad de las plantas para reflejar la luz del sol. En el nivel más simple, la coloración oscura proporciona la mayor absorción y por lo tanto el más bajo albedo. Sin embargo, la forma de la hoja es muy importante. Las formas de hojas que son planas proporcionan una reflectividad mayor, este efecto explica por qué los bosques de coníferas tienden a tener menor albedo que los bosques de angiospermas o de hoja ancha. Además, el aspecto de la hoja es también contributivo. Las hojas que tienen superficies paralelas a la superficie del suelo tienen mayor albedo.

Factores topográficos

La macro-topografía implica el reconocimiento de las diferencias evidentes de la pendiente, por ejemplo, se puede esperar que las áreas de fuerte pendiente produzcan un menor albedo, simplemente porque el ángulo de radiación de las fuerzas de reflexión entrante soporta una trayectoria posterior que está sujeta a una mayor absorción de incidencia secundaria y también debido a la longitud del camino más largo del recorrido para las ondas electromagnéticas reflejadas. La micro-topografía es la presencia de suelos con hoyuelos que tienen pequeñas grietas y hendiduras. En estos casos hay una reducción similar en el albedo donde existen oportunidades de múltiples reflexiones en la superficie.

Medición del albedo

La reflectancia de la superficie se ha obtenido a través del uso de satélites y tecnología de sensores remotos. El International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) establecido en el marco del Programa Mundial de Investigaciones Climáticas (PMIC) ha estado recogiendo datos de reflectancia de la superficie y de la atmósfera desde 1983. Una técnica tradicional para estimar el albedo de la Tierra es la observación de la luz reflejada de la luna por su hemisferio oscuro.