IlluminationEdit

アルベドは、照度の変化がその場所の地表の変化を引き起こす場合(反射する氷の融解など)を除き、入射光の量が変化すると反射光の量も比例して変化するため、照度には直接依存しません。 しかし、アルベドと照度はともに緯度によって変化します。 アルベドは極付近で最も高く、亜熱帯では最も低く、熱帯では局所的に最大となります。

日射効果

アルベドの温度効果の強さは、アルベドの量と現地の日射量(太陽放射照度)に依存します。 熱帯雨林や亜熱帯雨林はアルベドが少ないため、日射量の少ない温帯雨林よりもはるかに暑くなります。

北極圏では、吸収した熱よりも宇宙に放出する熱の方が大きく、地球を冷やす効果があります。

北極圏では、吸収した熱よりも宇宙に放出する熱の方が大きいことが知られています。これは、北極圏の氷や雪が気温の上昇により高い割合で溶けていることから懸念されています。

Climate and weatherEdit

アルベドは、惑星がどれだけの放射線を吸収するかを決定することで、気候に影響を与えます。

アルベド温度フィードバック編集

降雪によってある地域のアルベドが変化すると、雪温フィードバックが起こります。 積雪によってアルベドが増加し、太陽光を反射することで局所的な冷却効果が得られます。 原理的には、外気温の変化がない場合(例:暖気団)、アルベドの上昇と気温の低下により、現在の雪が維持され、さらに降雪を招き、雪温フィードバックを深めることになります。 しかし、地域の天候は季節の変わり目でダイナミックに変化するため、最終的には暖気団と太陽光の直角度が高くなる(日射量が増える)ことで融解が起こります。

SnowEdit

雪のアルベドは非常に変化しやすく、降ったばかりの雪では0.9程度、融けた雪では0.4程度、汚れた雪では0.2程度となります。 南極大陸では平均0.8強です。

新雪のアルベドが汚れた雪よりも高いのと同様に、雪に覆われた海氷のアルベドは海水よりもはるかに高いのです。 海水は、反射性の雪で覆われた同じ表面よりも、より多くの太陽放射を吸収します。 海水温の上昇や上空からの日射量の増加に応じて海氷が溶けると、雪面が減り、海水面が露出するため、エネルギー吸収率が高まります。 吸収されたエネルギーが海水を温めることで、海氷の融解速度が速くなる。 先ほどの融雪の例と同様に、海氷の融解プロセスも正のフィードバックの例です。

クリオコナイトは、風で飛ばされた煤を含む粉塵で、氷河や氷床のアルベドを減少させることがあります。

アルベドが正のフィードバックに応じて動的に変化する性質と、アルベドの測定における小さな誤差の影響により、エネルギー推定値に大きな誤差が生じます。

Small-scale effectsEdit

アルベドは小さなスケールでも機能します。

太陽光発電の効果Edit

アルベドは、太陽光発電装置の電気エネルギー出力に影響を与えます。 例えば、水素化アモルファス シリコン (a-Si:H) ベースの太陽光発電技術と結晶シリコン (c-Si) ベースの太陽光発電技術のスペクトル加重アルベドの違いが、従来のスペクトル積分アルベドの予測と比較して、スペクトルに反応するアルベドの効果を示しています。 その結果、10%以上の影響が見られました。 さらに最近では、一般的に使用されている 22 種類の表面素材 (人造および自然の両方) の鏡面反射率によるスペクトル バイアスの影響にまで分析が拡張され、工業用 (ソーラーファーム)、商業用の平らな屋根、住宅用の葺き下ろし屋根という 3 種類の一般的な太陽光発電システムのトポロジーをカバーする 7 種類の太陽光発電素材の性能に対するアルベド効果が分析されました。

TreesEdit

森林は一般的にアルベド(光合成によって紫外線と可視光線の大部分が吸収される)が低いため、一部の科学者は、樹木による熱の吸収が大きいと、植林による炭素の利益の一部を相殺(または森林破壊による気候への悪影響を相殺)できると提案しています。 季節的に雪が積もる常緑樹林の場合、アルベドの減少が森林伐採による純冷却効果をもたらすほど大きいかもしれません。 樹木はまた、蒸発散という極めて複雑な方法で気候に影響を与えます。 水蒸気は、地表では冷却の原因となり、凝縮した場所では加熱の原因となり、強力な温室効果ガスとして作用し、雲に凝縮するとアルベドを増加させます。

季節的に雪に覆われた地域では、雪が樹木を容易に覆うことができないため、樹木のない地域の冬のアルベドは近隣の森林地域よりも10%から50%高くなります。 落葉樹のアルベドは約0.15〜0.18、針葉樹のアルベドは約0.09〜0.15となっています。 夏のアルベドの変化は、光合成率の最大値と相関しています。これは、成長力の高い植物は、キャノピー上部で入射光を直接遮る葉の割合が多くなるためです。

ハドレーセンターの研究では、植樹された森林におけるアルベド変化の効果(一般的には温暖化)と炭素隔離の効果(冷却)の相対的な関係を調査しました。 その結果、熱帯や中緯度地域の新しい森林は冷却する傾向があり、高緯度地域(シベリアなど)の新しい森林は中立か、あるいはおそらく冷却しないことがわかりました。

WaterEdit

20 °Cにおける滑らかな水の反射率(屈折率=1.333)

水は、典型的な地球上の物質とは非常に異なる方法で光を反射します。

光の波長のスケールでは、波状の水であっても常に滑らかであるため、光は局所的に鏡面反射されます(拡散しない)。 水面に映る光のきらめきは、よく見られる現象です。

水の反射率は、入射角が小さい場合には、反射率-入射角の曲線が急峻であることと、平均入射角が局所的に大きくなることから、反射率が低下します。 しかし、前述したように、うねりがあるとかなり減少します。

なお、波の白い帽子が白く見える(アルベドが高い)のは、水が泡立っているため、反射する泡の表面がたくさん重なり、その反射率が加算されているからです。 新鮮な「黒い」氷はフレネル反射を示します。この海氷の上に雪が積もると、アルベドは0.9になります。

CloudsEdit

雲のアルベドは、大気の温度に大きな影響を与えます。 雲の種類によって反射率は異なり、理論的にはアルベドは最小で0に近いものから最大で0.8に近いものまであります。 “1日のうち、地球の約半分は雲に覆われており、雲は陸や水よりも多くの太陽光を反射します。

ある地域のアルベドと気候は、民間旅客機の激しい飛行による飛行機雲のような人工的な雲によって影響を受けます。

エアロゾルの影響

エアロゾル(大気中の非常に微細な粒子/液滴)は、地球の放射バランスに直接的および間接的な影響を与えます。 直接効果(アルベド効果)は一般的に地球を冷やすことですが、間接効果(粒子が雲の凝縮核として働き、それによって雲の特性が変化する)はあまり確かではありません。 Spracklenらによると、その効果は以下の通りです。

  • エアロゾルの直接効果。 エアロゾルは放射線を直接散乱・吸収します。 放射線の散乱は大気の冷却を、吸収は大気の温暖化を引き起こします。
  • エアロゾルの間接効果。 エアロゾルは、雲凝結核と呼ばれるエアロゾル集団のサブセットを通じて、雲の特性を変化させます。

Black carbonEdit

もう1つのアルベド関連の気候への影響は、ブラックカーボン粒子によるものです。 気候変動に関する政府間パネルでは、化石燃料からの黒炭エアロゾルの世界平均放射強制力は+0.2W m-2、範囲は+0.1~+0.4W m-2と推定していますが、この効果の大きさを定量化することは困難です。

人間の活動

人間の活動(森林伐採、農業、都市化など)は、地球上のさまざまな地域のアルベドを変化させます。

人間の活動 森林伐採、農業、都市化などの人間の活動は、地球上のさまざまな地域のアルベドを変化させます。

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