Albedo - Albedo


Vikipedi, özgür ansiklopedi

Yüzdesi dağınık yansıyan ışığı farklı yüzey koşullarına göreceli

Albedo ( / æ l b Ben bir d / ) ( Latince : albedo 'beyazlık' anlamına) ölçüsüdür dağınık yansımanın ve güneş ışınlarının toplam üzerinden güneş ışınlarının bir tarafından alınan astronomik gövdenin (örneğin, bir gezegen gibi Dünya ) . Bu bir boyutsuz (a tekabül eden 0 ila bir ölçekte, siyah gövdenin (bütün olay ışınım yansıtıcı gövdeye tekabül eden, 1), tüm gelen ışımayı absorbe).

Radyasyonunun oranı, yüzeyi tarafından alınan ışık enerjisi ile yansıtılan yüzey albedo tanımlanır. Oranı, aynı zamanda Dünya yüzeyine ulaşan güneş ışınımının spektral ve açısal dağılımı ile, yüzeyin kendisinin özellikleri ile belirlenmez yansıtmaktadır. Bu faktörler, atmosferik kompozisyon, coğrafi konum ve zaman (bakınız değişir güneş pozisyonunu ). İki yarı küresel iken yansıma (Güneşin belirli bir pozisyon için yani) geliş tek açı için hesaplanır, albedo belirli bir süre içinde tüm güneş açıları üzerinde yansıtma yönlü entegrasyonudur. (Akı ölçümünün elde edilen) zamansal çözünürlüğü günlük, aylık veya yıllık ortalama saniye arasında değişir.

Belirli bir dalga boyundaki (spektral albedo) için verilen sürece, albedo güneş ışınımının tüm spektrumunu belirtir. Ölçüm kısıtlamaları nedeniyle, çoğu zaman en solar enerji (0,3 ve 3 um arasında) yüzeyine ulaşır ki burada spektrumu için verilmiştir. Bu spektrum içeren görünür ışık düşük albedo olan yüzeyler (örneğin, ağaçlar çok radyasyon absorbe) karanlık görünür yüzden yüksek albedo olan yüzeyler (örneğin, kar en ışınımı yansıtan) parlak görünür, oysa açıklar (0,39-0,7 um).

Albedo bir in önemli bir kavramdır klimatolojinin , astronomi ve çevre yönetimi (örneğin bir parçası olarak LEED binaların sürdürülebilir derecelendirme (LEED) programı). Üst atmosferde, onun Dünya'nın ortalama albedo gezegen albedo , çünkü% 30-35'i olan bulut örtüsü , ancak yaygın nedeni farklı jeolojik ve çevresel özelliklerinin yüzeyi boyunca lokal olarak değişir.

Terimi albedo tarafından optik içine tanıtıldı Johann Heinrich Lambert yaptığı 1760 çalışmalarında Photometria .

karasal albedo

Numune albedos
Yüzey Tipik
albedo
Yeni asfaltın 0.04
Açık okyanus 0,06
aşınmış asfalt 0.12
Conifer orman
(Yaz)
0.08, 0,09-0,15
Yaprak döken ağaçlar 0,15-0,18
Çıplak toprak 0.17
Yeşil çimen 0.25
Çöl kumu 0.40
Yeni beton 0,55
Okyanus buz 0,5-0,7
Taze kar 0.80

Görünür ışık herhangi albedo, kömür için yaklaşık 0.04 ila yaklaşık 0.9 taze kar için bir aralık içinde karanlık maddelerden biri düşer. Derin gölgeli oyuklar arasında sıfıra yaklaşırken etkili albedo elde edilebilir siyah gövde . Uzaktan görülen zaman en ormanlar gibi çöl alanlar landforms arasında en yüksek albedos bazılarına sahip oysa okyanus yüzeyi, düşük bir aklık var. Çoğu kara alanları 0,1 ila 0,4 arasında bir albedo aralığındadır. Ortalama albedo Dünya'nın yaklaşık 0,3 olduğunu. Bu öncelikle çünkü bulutların katkısının okyanus için çok daha yüksektir.

2003-2004 ortalama yıllık net gökyüzü ve toplam-sky albedo

Dünya yüzeyinin albedo düzenli aracılığıyla tahmin ediliyor Dünya gözlem gibi uydu sensörleri NASA 'nın MODIS gemide araçların Terra ve Aqua uyduları ve üzerinde CERES enstrüman Suomi NPP ve JPSS . Yansıtılan radyasyon miktarı, sadece uydudan tek bir doğrultuda ölçülür gibi, tüm yönleri, bir matematiksel model tahmini içine uydu yansıma ölçümlerinin bir numune kümesi çevirmek için kullanılan yön-yarı küresel yansıtma ve iki yarı küresel yansıtma (örneğin) . Bu hesaplamalara dayalı çift yönlü yansıma dağılım fonksiyonu (BRDF) bir yüzeyin yansıtma gözlemcinin bakış açısı ve güneş açısına bağlıdır açıklamaktadır. BDRF albedo içine yansıtma gözlemlerin çevirilerini kolaylaştırabilir.

Bunu albedo ve nedeniyle yeryüzünün ortalama yüzey sıcaklığı sera etkisi şu anda yaklaşık 15 ° C'dir. Toprak (ve dolayısıyla daha iyi yansıtmaktadır) tamamen donmuş ise, gezegen ortalama sıcaklığı altına inecek -40 ° C. Sadece kıta kara kütlelerinin buzullarla kaplı oldu, gezegenin ortalama sıcaklığı yaklaşık 0 ° C'ye kadar düşeceği. Tüm Dünya su ile kaplı olsaydı aksine, - sözde Aquaplanet - gezegendeki ortalama sıcaklığı yaklaşık 27 ° C'ye kadar yükselirdi.

Beyaz-sky ve siyah-sky albedo

Toprak yüzeyler için, bu, belirli bir en albedo gösterilmiştir güneş başucu açısı θ i , güneş başucu açıda yönlü-yarı küresel yansıtma: iki dönem orantılı toplamı olarak ifade edilebilir, ve iki yarım küre yansıtma , ile belirli bir güneş açıdan doğrudan radyasyon oranıdır ve yaygın aydınlatma oranıdır.

Bu nedenle, mevcut albedo (aynı zamanda açık bir gökyüzü albedo denir) sonra da verilebilir:

Yönlü-yarı küresel yansıtma bazen siyah-sky albedo ve olarak adlandırılır iki yarı küresel yansımaya beyaz gökyüzü albedo olarak. Bunlar albedo yüzeyinin kendi özelliklerinin bir bilgiden herhangi bir aydınlatma koşulları için hesaplamasına olanak çünkü bu terimler önemlidir.

astronomik albedo

Ait albedos gezegenler , uydular ve minör gezegenler gibi asteroitler onların özellikleri hakkında çok şey anlaması için kullanılabilir. Zaman içinde albedos çalışma dalga boyu ile bunların bağımlılığı, aydınlatma açısı ( "faz açısı") ve varyasyon astronomik alanının büyük bir kısmını ihtiva eder fotometrisinin . Onların albedos çalışma geliyor ne biliyoruz çoğunu teleskoplar tarafından çözülemeyen küçük ve uzak nesnelere için. Örneğin, mutlak albedo dış yüzey buz içeriğine gösterebilir Güneş sistemi nesneleri, faz açısı ile albedo değişimi hakkında bilgi verir regolith olağanüstü yüksek bir radar albedo yüksek metal içeriği göstergesi ise, özellikleri asteroidler .

Enseladus EM radyasyonun% 99 yansıyan ile, Satürn'ün bir ay, Güneş Sistemi içindeki herhangi vücudun en yüksek bilinen albedos birine sahiptir. Göze çarpan başka bir yüksek albedo organıdır Eriş 0.96 bir albedo ile. Dış güneş sistemine ve birçok küçük nesnelerin asteroid kuşağı yaklaşık 0.05 'ye kadar düşük albedos sahiptir. Tipik bir kuyruklu çekirdek bir 0.04 albedo sahiptir. Bu tür bir koyu yüzey ağır ilkel ve göstergesi olduğu düşünülmektedir ayrışmış alan bazı ihtiva eden bir yüzey organik bileşikler .

Genel albedo Ay'ın etrafında 0.136 olarak ölçülmüştür, ama aynı zamanda güçlü bir görüntüleme, kuvvetli yönlü ve Lambertian olmayan mesafesindedir muhalefet etkisini . Bu tür yansıma özellikleri herhangi bir karasal arazilerde farklıdır, ancak, bunlar tipik regolith havasız Güneş sistemi organları yüzeylerine.

Mühendislikte kullanılan iki yaygın albedos (V bant) olan bir geometrik albedo (aydınlatma gözlemci arkasında geldiğinde parlaklık ölçümü) ve Bond albedo (elektromanyetik enerjinin toplam oranının ölçülmesi yansıyan). Değerleri karışıklık ortak kaynağı olan önemli farklılıklar gösterebilir.

Gezegen Geometrik bağ
Merkür 0.142 0,088
Venüs 0.689 0.76
Toprak 0.434 0.306
Mars 0.170 0.25
Jüpiter 0.538 0.503
Satürn 0.499 0.342
Uranus 0.488 0.300
Neptün 0.442 0.290

Ayrıntılı çalışmalar, astronomik cisimlerin yönlü yansıtma özellikleri genellikle beş cinsinden ifade edilmiştir Hapke parametreleri yarı ampirik ile albedo değişimini tarif faz açısı muhalefet etkisinin tanımlanması da dahil olmak üzere, regolith yüzeyler.

Astronomik (geometrik) albedo, arasındaki ilişki , mutlak büyüklük ve çapı olan: ,

burada astronomik albedo olup, kilometre çap ve mutlak bir büyüklüktür.

Karasal albedo etkilerin örnekleri

Aydınlatma

Gelen ışığın miktarının değiştirilmesi orantılı aydınlatma bir değişiklik (örneğin albedo sıcaklık geri besleme yoluyla), bu konumda yeryüzü bir değişiklik oluşturduğu durumlar dışında, yansıtılan ışığın miktarı değişir, çünkü albedo aydınlatma doğrudan bağlı değildir. Yani, albedo ve aydınlatma hem enlem göre değişir. Albedo tropik yerel maksimum, tropik bölgelerinde kutuplara yakın yüksek ve en düşük olduğu.

İnsolasyon etkileri

Albedo sıcaklık etkilerinden yoğunluğu albedo miktarına ve lokal düzeyine bağlıdır güneş ışınlarına (güneş ışınımı); yüksek albedo alanları Arktik ve Antarktik bölgelerindeki uğraması gibi alanlar güneş ışığının az geldiği için soğuk Sahra Çölü da nispeten yüksek albedo sahip, yüksek olmasından dolayı güneşlenme için sıcak olacak. Tropik ve subtropikal yağmur alanları düşük albedo var ve bunların çok daha sıcak olan ılıman orman alt güneşlenme sahip meslektaşları. İnsolation albedosunda ısıtma ve soğutma etkileri bu kadar büyük bir rol oynar, çünkü tropik gibi yüksek güneş alma alanları yerel sıcaklık zaman yerel albedo değişiklikleri daha belirgin bir dalgalanma gösterir eğiliminde olacaktır.

Arktik bölgeler özellikle onlar etkili soğutma, absorbe olandan daha fazla ısı geri içine alan bırakın dünyayı . Bu kutup buz beri bir endişe olmuştur ve kar ve uzaya geri ısıyı daha az yansıtır özellikle koyu (koyu renktir olmak su ya da toprak) olduğunu kutup bölgeleri oluşturarak, yüksek sıcaklıklar nedeniyle yüksek oranlarda erime edilmiştir. Bu geri-besleme döngüsü , bir düşük albedo etkisi ile sonuçlanır.

İklim ve hava

Albedo etkilediğini iklimi ne kadar belirleyerek radyasyon bir gezegen emer. Kara, buz veya okyanus yüzey arasında albedo varyasyonların Dünya'nın dengesiz ısıtma sürebilirim hava .

Albedo-sıcaklık geri besleme

Ne zaman kar yağışı nedeniyle bir bölgenin albedo değişiklikleri, bir kar sıcaklık geri besleme ile sonuçlanır. Kar tabakası lokal soğutma giden, güneş ışığı uzak yansıtan yerel albedo arttırır. Hiçbir dış sıcaklık değişimi bu bölgeyi (örneğin, sıcak bir etkiliyorsa Prensip olarak, hava kütlesi ), yükseltilmiş albedo ve alt sıcaklık karla sıcaklık geribildirim derinleşen, cari kar korumak ve daha da kar yağışı davet edeceğini. Ancak, yerel çünkü hava nedeniyle değişmesi için dinamiktir mevsim sonunda sıcak hava kütleleri ve güneş ışığı (daha yüksek bir daha doğrudan açı insolation ) neden erime. Erimiş alan çimen veya toprak gibi daha düşük albedo yüzeyleri, gösterdiğinde, etki tersine: koyulaşması yüzeyi daha erimesine neden olur ve bu nedenle daha da ısıtma ile sonuçlanır daha albedo indirgeme ısıları, artan albedo düşürür.

Kar

Kar albedo yaklaşık 0.4 eriyen kar için için, yeni düşen kar 0.9 kadar yüksek arasında değişen, oldukça değişkendir, ve kirli kar 0.2 kadar düşük. Üzeri Antarktika 0.8 biraz daha kar albedo ortalamalar. Marjinal karla kaplı alan ısıtır ise, kar albedo düşürülmesi ve daha radyasyon kar örtüsünün (buz albedo tarafından absorbe olduğu için bu nedenle daha fazla Melt giden, erime eğilimi pozitif geri besleme ).

Taze kar kirli kar yapar daha yüksek albedo olması gibi, karla kaplı deniz buzu albedo deniz suyundan daha çok yüksektir. Deniz suyu aynı yüzey yansıtıcı karla kaplı olurdu daha güneş radyasyonu emer. Deniz buz eriyince nedeniyle ya deniz suyu sıcaklığı veya üzerinde güneş radyasyonunu artışa cevap olarak bir artışa, karla kaplı bir yüzey azalır ve deniz suyu daha fazla yüzey serbest kalır, bu nedenle enerji emilim oranı artar. Enerji absorbe ekstra sayede deniz buz erir hızını artırır deniz suyu, ısıtır. Kar erimesi önceki örnekte olduğu gibi, deniz, buzun erimesinin yöntem, böylece pozitif geri besleme başka bir örneğidir. Hem pozitif geri besleme döngüleri uzun modern teoriye önemli olarak kabul edilmiştir Küresel ısınma .

Cryoconite , toz rüzgârın getirdiği toz kurum ihtiva eden, bazen buzul ve buz yaprak albedo azaltır.

Birlikte albedo ölçümü küçük hataların etkileri ile olumlu geribildirimler doğrultusunda albedo dinamik doğası, enerji tahminlerinde büyük hatalara yol açabilir. Bunun için, enerji tahminlerinin hatasını azaltmak amacıyla, oldukça geniş bölgeler üzerinde albedo için tek bir değer uygulayarak daha uzaktan algılama teknikleriyle karla kaplı alanların aklık ölçmek için önemlidir.

Küçük ölçekli etkileri

Albedo de daha küçük bir ölçekte çalışır. Güneş ışığında, koyu giysiler fazla ısı ve açık renkli giysiler böylece dış giyim renk albedo etkiden faydalanılır vücut sıcaklığının üzerinde bir miktar kontrol sağlayan, daha iyi yansıtmak emerler.

Güneş fotovoltaik etkileri

Albedo etkileyebilir elektrik enerjisi güneş çıktısını fotovoltaik cihazların . Geleneksel spektral göre tabanlı ve kristalin silikon (c-Si): Örneğin, bir spektral duyarlı albedo etkileri hidrojene amorf silikon (H-Si) göre güneş pili teknolojisi spektral ağırlıklı albedo arasındaki farklar gösterilmektedir -entegre albedo tahminleri. Araştırma% 10'un üzerinde etkilerini göstermektedir. Daha yakın zamanda, analiz nedeniyle 22 sık meydana gelen yüzey malzemeleri speküler yansıtma spektral önyargı etkilerine uzatılmıştır (her ikisi de insan yapımı ve doğal) ve üç ortak fotovoltaik sistem topolojisi, yedi tane fotovoltaik malzeme performansına albedo etkilerini analiz : endüstriyel (güneş çiftlikleri), ticari düz çatıları ve konut eğimli çatı uygulamaları.

Ağaçlar

Ormanlar genellikle düşük albedo olduğundan, (ultraviyole ve çoğunluğu görünür spektrum emilir fotosentez ), bazı bilim adamları ağaçlar yüksek ısı emme ağaçlandırma karbon bazı yararları ofset (ya da olumsuz iklim etkilerini hafifletebilir ileri sürmüşlerdir ormanların yok ). Ormansızlaşma net soğutma etkisine neden için mevsimsel kar örtüsü albedo azalma ile dökmeyen ağaçların durumunda yeterince büyük olabilir. Ağaçlar da içinden son derece karmaşık şekillerde iklimi etkileyebilir evapotranspirasyon . Su buharı, toprak yüzeyinde, soğutma neden yoğunlaşır ısınmasına neden olur, güçlü bir sera gazı olan hareket eder ve bulutlu Bilim adamları yoğunlaşır zaman, genel olarak, bir net soğutma etkisi gibi buharlaşmayı tedavi ve albedo ve buharlaşmanın net iklim etkisi albedo artırabilir ormanların yok edilmesinden kaynaklanan değişiklikler yerin iklimine büyük ölçüde bağlıdır

Kar olarak kolaylıkla ağaçları kapsamaz, çünkü mevsimsel karla kaplı bölgelerde ağaçsız alanlarında kış albedos yakın ormanlık alanlar göre% 10 ila% 50 daha yüksektir. Yaprak döken ağaçlar ise yaklaşık 0.15 0.18 arasında bir albedo değerine sahip iğne yapraklı ağaçları 0.15 ila yaklaşık 0.09 aralığında bir değere sahiptir.

Tarafından yürütülen çalışmalar Hadley Merkezi'nin albedo değişim ve (soğutma) etkisi nispi (genellikle ısınma) etkisini araştırdık karbon tutumu dikim ormanlar üzerinde. Bunlar tropikal ve İç kısımlarda alanlarda yeni ormanlar soğutmak eğiliminde olduğu tespit; yüksek enlemlerde (örneğin Sibirya) yeni ormanlar nötr ya da belki ısınma idi.

Su

20 ° C'de yumuşak su Yansıtma (kırılma indisi = 1.333)

Su çok farklı tipik karasal malzemelerden ışığı yansıtır. Bir su yüzeyinin yansıtma kullanılarak hesaplanır Fresnel denklemleri (paragraf).

Işık yerel olarak yansıtılır, böylece ışık da dalgalı su dalga boyunun ölçeğinde, her zaman pürüzsüz speküler şekilde (değil dağınık ). Kapalı ışık suyun parıltısı bu olağan bir etkisidir. Küçük 'de olay açılarının ışık, dalgalılık için yansıtma-vs-olay açılı eğrisinin dikliği ve yerel olarak artan ortalama eğim açısının düşük yansıtma sonuçları.

Suyun yansıma gelen ışığın düşük ve orta açılarla çok düşük olmasına rağmen, böyle yakın Dünya'nın ışıklı tarafta yapılması gibi düşen ışığın yüksek açılarla çok yüksek olur terminatör (sabah erken, geç öğleden sonra ve yakın kutuplar). Bununla birlikte, yukarıda belirtildiği gibi, dalgalılık kayda değer bir azalmaya neden olur. Işık yansıtıcı genellikle görüntüleyici ulaşmaz su yansıyan için, su genellikle, gelen ışığın yüksek açıda yüksek yansıtma rağmen çok düşük albedo sahip olduğu kabul edilir.

bunların yansıtıcılıkları ekleyerek, dalgalar üzerinde beyaz kapaklar beyaz olduğu unutulmamalıdır (ve yüksek albedo var) kadar su köpüklü olduğu için, bu yüzden yansıtan birçok üst üste kabarcık yüzeyleri vardır. Taze 'siyah' buz sergiler Fresnel yansıma. Bu deniz buz üstünde Kar 0.9 aklık arttırır.

Bulutlar

Bulut albedo atmosferik sıcaklıklar üzerinde önemli etkiye sahiptir. Bulutlar farklı tipleri teorik 0,8 yaklaşan bir maksimum yakın 0 minimum albedo arasında değişen farklı yansıma özellikleri sergilerler. "Herhangi bir günde, Dünya'nın yaklaşık yarısı. Bulutlar, serin güneş ışığı yansıtarak Dünya'nın tutmak toprak ve sudan daha fazla güneş ışığını yansıtıyor bulutlar, kaplıdır ancak onlar da tuzak sıcaklığını battaniye olarak hizmet edebilir."

Albedo ve bazı bölgelerde iklim böyle yarattığı gibi yapay bulutlar, etkilenen Contrails ağır ticari yolcu uçağı trafiği. Irak işgali sırasında Kuveytli petrol sahalarının yakılması aşağıdaki bir çalışma yanan petrol yangınları altında sıcaklıklar birkaç mil uzakta açık gökyüzü altında sıcaklıklarda kadar daha ° 10 olarak C daha soğuk olduğunu göstermiştir.

aerosol etkileri

Aerosoller (çok ince parçacıklar / atmosferde damlacıkları) Dünya'nın ışınımsal denge üzerinde doğrudan ve dolaylı etkileri vardır. Doğrudan (albedo) etkisi gezegen soğumaya genel olarak; Dolaylı etki (partiküller olarak hareket bulut yoğunlaşma çekirdekleri ve böylece bulut özelliklerini değiştirmek) daha az kesindir. Etkilerin gereğince şunlardır:

  • Aerosol doğrudan etki. Aerosoller doğrudan dağıtır ve radyasyon emerler. Emme atmosferik ısınmaya neden olabilir, oysa radyasyon saçılması, atmosferik soğutma neden olur.
  • Aerosol dolaylı etki. Aerosoller, aerosol nüfusu olarak bir alt bulutların özelliklerini değiştirmek bulut yoğunlaşma çekirdekleri . Artan çekirdekler konsantrasyonları da artan bulut albedo yol açar artan bulut damla sayısı konsantrasyonları, artan ışık saçılımı ve ışınım soğutma (yol ilk dolaylı etki ) değil, aynı zamanda bulut düşük çökelme verimlilik ve yüksek ömrü (yol açar ikinci dolaylı etki ) .

Siyah karbon

İklim başka albedo ile ilgili bir etki ile ilgili olup , siyah karbon parçacıkları. Bu etkinin büyüklüğü ölçmek zordur: Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli , küresel fosil yakıtlardan kaynaklanan siyah karbon aerosoller için radyoaktif baskısı anlamına tahmin 0,2 W m -2 aralık 0,1-0,4 W m, -2 . Siyah karbon nedeniyle albedo üzerindeki etkisi karbon dioksit daha Arctic polar buz kapağın erimesine daha büyük bir nedenidir.

İnsan aktiviteleri

İnsan faaliyetleri (örneğin, ormansızlaşma, tarım ve kentleşme) dünyadaki çeşitli alanlarda aklık değiştirin. Ancak, küresel ölçekte bu etkinin ölçülmesi çok zordur.

albedo Diğer tür

Tek-saçılma albedo küçük parçacıkların elektromanyetik dalgaların tanımlamak için kullanılır. Bu malzemenin (özelliklerine bağlıdır kırılma indeksi ); partikül veya parçacıkların boyutu; ve gelen ışımanın dalga boyu.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar