VerlichtingsEdit

Albedo is niet rechtstreeks afhankelijk van de verlichtingssterkte, omdat een verandering van de hoeveelheid invallend licht evenredig de hoeveelheid gereflecteerd licht verandert, behalve in omstandigheden waarin een verandering van de verlichtingssterkte een verandering van het aardoppervlak op die plaats teweegbrengt (b.v. door het smelten van reflecterend ijs). Dit gezegd zijnde, variëren albedo en lichtinval beide per breedtegraad. Het albedo is het hoogst nabij de polen en het laagst in de subtropen, met een plaatselijk maximum in de tropen.

Insolatie-effectenEdit

De intensiteit van albedo-temperatuureffecten hangt af van de hoeveelheid albedo en het niveau van de plaatselijke insolatie (zonnestraling); gebieden met een hoog albedo in de arctische en antarctische gebieden zijn koud als gevolg van de lage insolatie, terwijl gebieden zoals de Sahara-woestijn, die ook een relatief hoog albedo hebben, warmer zullen zijn als gevolg van de hoge insolatie. Tropische en subtropische regenwoudgebieden hebben een laag albedo en zijn veel heter dan hun tegenhangers in gematigde wouden, die een lagere insolatie hebben. Omdat de insolatie zo’n grote rol speelt in de opwarmende en afkoelende effecten van albedo, zullen gebieden met een hoge insolatie, zoals de tropen, een meer uitgesproken schommeling in de lokale temperatuur te zien geven wanneer het lokale albedo verandert.

Arctische gebieden geven met name meer warmte af aan de ruimte dan wat zij absorberen, waardoor de aarde effectief afkoelt. Dit is een punt van zorg sinds het ijs en de sneeuw in het noordpoolgebied sneller smelten als gevolg van de hogere temperaturen, waardoor in het noordpoolgebied regio’s ontstaan die aanzienlijk donkerder zijn (omdat het water of de grond donkerder van kleur is) en minder warmte terugkaatsen in de ruimte. Deze terugkoppelingslus resulteert in een verminderd albedo-effect.

Klimaat en weerEdit

Albedo beïnvloedt het klimaat door te bepalen hoeveel straling een planeet absorbeert. De ongelijke opwarming van de aarde door albedo variaties tussen land-, ijs-, of oceaanoppervlakken kan het weer sturen.

Albedo-temperatuur feedbackEdit

Wanneer het albedo van een gebied verandert door sneeuwval, ontstaat een sneeuw-temperatuur feedback. Een laag sneeuw verhoogt het lokale albedo, waardoor zonlicht wordt weerkaatst, wat leidt tot lokale afkoeling. In principe, als er geen verandering in de buitentemperatuur in dit gebied optreedt (b.v. een warme luchtmassa), zouden het verhoogde albedo en de lagere temperatuur de huidige sneeuwlaag in stand houden en tot verdere sneeuwval uitnodigen, waardoor de terugkoppeling tussen sneeuw en temperatuur nog zou worden versterkt. Maar omdat het lokale weer dynamisch is door de wisseling van de seizoenen, zullen uiteindelijk warme luchtmassa’s en een directere hoek van het zonlicht (hogere insolatie) smelten veroorzaken. Wanneer het gesmolten gebied oppervlakken met een lager albedo laat zien, zoals gras, grond of oceaan, is het effect omgekeerd: het donkerder wordende oppervlak verlaagt het albedo, waardoor de lokale temperaturen stijgen, wat meer smelt en dus het albedo verder verlaagt, wat resulteert in nog meer opwarming.

Sneeuwalbedo

Sneeuwalbedo is zeer variabel, variërend van zo hoog als 0,9 voor vers gevallen sneeuw, tot ongeveer 0,4 voor smeltende sneeuw, en zo laag als 0,2 voor vuile sneeuw. Op Antarctica is het sneeuwalbedo gemiddeld iets meer dan 0,8. Als een marginaal besneeuwd gebied opwarmt, heeft sneeuw de neiging te smelten, waardoor het albedo daalt en er dus meer sneeuw smelt omdat er meer straling wordt geabsorbeerd door het sneeuwpakket (de ijs-albedo positieve terugkoppeling).

Net zoals verse sneeuw een hoger albedo heeft dan vuile sneeuw, is het albedo van met sneeuw bedekt zee-ijs veel hoger dan dat van zeewater. Zeewater absorbeert meer zonnestraling dan hetzelfde oppervlak bedekt met reflecterende sneeuw. Wanneer het zee-ijs smelt, hetzij door een stijging van de zeetemperatuur, hetzij als reactie op een toename van de zonnestraling van bovenaf, wordt het met sneeuw bedekte oppervlak kleiner en komt er meer oppervlakte zeewater bloot te liggen, zodat de snelheid waarmee energie wordt geabsorbeerd toeneemt. De extra geabsorbeerde energie verwarmt het zeewater, waardoor de snelheid waarmee het zee-ijs smelt, toeneemt. Net als bij het voorgaande voorbeeld van het smelten van sneeuw, is het proces van het smelten van zee-ijs dus ook een voorbeeld van een positieve terugkoppeling. Beide positieve terugkoppelingslussen worden al lang erkend als belangrijk voor de opwarming van de aarde.

Cryoconiet, poedervormig door de wind opgeblazen stof dat roet bevat, vermindert soms het albedo op gletsjers en ijskappen.

Het dynamische karakter van het albedo als reactie op positieve terugkoppeling kan, samen met de effecten van kleine fouten in de meting van het albedo, leiden tot grote fouten in de energieschattingen. Daarom is het, om de fout in de energieschattingen te verkleinen, belangrijk om het albedo van besneeuwde gebieden te meten met teledetectietechnieken in plaats van één enkele waarde voor albedo over grote gebieden toe te passen.

Effecten op kleine schaalEdit

Albedo werkt ook op kleinere schaal. In zonlicht absorberen donkere kleren meer warmte en weerkaatsen lichtgekleurde kleren die beter, zodat de lichaamstemperatuur enigszins kan worden geregeld door gebruik te maken van het albedo-effect van de kleur van externe kleding.

Fotovoltaïsche zonne-energie-effectenEdit

Albedo kan van invloed zijn op de elektrische energie-output van fotovoltaïsche zonne-energieapparaten. De effecten van een spectraal responsief albedo worden bijvoorbeeld geïllustreerd door de verschillen tussen het spectraal gewogen albedo van fotovoltaïsche zonne-energietechnologie op basis van gehydrogeneerd amorf silicium (a-Si:H) en kristallijn silicium (c-Si) in vergelijking met traditionele spectraal-geïntegreerde albedo-voorspellingen. Uit het onderzoek bleek een effect van meer dan 10%. Meer recent werd de analyse uitgebreid naar de effecten van spectrale bias als gevolg van de speculaire reflectiviteit van 22 veel voorkomende oppervlaktematerialen (zowel door de mens gemaakt als natuurlijk) en analyseert de albedo effecten op de prestaties van zeven fotovoltaïsche materialen die drie veel voorkomende fotovoltaïsche systeem topologieën bestrijken: industriële (zonneboerderijen), commerciële platte daken en residentiële schuine daktoepassingen.

BomenEdit

Omdat bossen over het algemeen een laag albedo hebben (het grootste deel van het ultraviolette en zichtbare spectrum wordt geabsorbeerd door fotosynthese), hebben sommige wetenschappers gesuggereerd dat een grotere warmte-absorptie door bomen een deel van de koolstofvoordelen van bebossing zou kunnen compenseren (of de negatieve klimaatgevolgen van ontbossing teniet zou kunnen doen). In het geval van altijdgroene bossen met seizoensgebonden sneeuwbedekking kan de vermindering van het albedo groot genoeg zijn om ontbossing een netto afkoelend effect te laten hebben. Bomen beïnvloeden het klimaat ook op uiterst gecompliceerde manieren via evapotranspiratie. De waterdamp zorgt voor afkoeling aan het landoppervlak, veroorzaakt opwarming waar het condenseert, werkt als een sterk broeikasgas, en kan het albedo verhogen wanneer het condenseert tot wolken. Wetenschappers beschouwen evapotranspiratie over het algemeen als een netto afkoelend effect, en het netto klimaateffect van veranderingen in albedo en evapotranspiratie door ontbossing hangt sterk af van het plaatselijke klimaat.

In seizoensgebonden besneeuwde gebieden is het winteralbedo van boomloze gebieden 10% tot 50% hoger dan dat van nabijgelegen beboste gebieden, omdat de sneeuw de bomen niet zo gemakkelijk bedekt. Loofbomen hebben een albedowaarde van ongeveer 0,15 tot 0,18, terwijl naaldbomen een waarde van ongeveer 0,09 tot 0,15 hebben. De variatie in zomeralbedo in beide bostypes is gecorreleerd met de maximale fotosynthesesnelheid, omdat planten met een grote groeicapaciteit een groter deel van hun bladerdek gebruiken voor de directe interceptie van inkomende straling in het bovenste bladerdek. Het resultaat is dat golflengten van licht die niet voor fotosynthese worden gebruikt, eerder naar de ruimte worden teruggekaatst dan door andere oppervlakken lager in het bladerdak worden geabsorbeerd.

Studies van het Hadley Centre hebben het relatieve (in het algemeen opwarmende) effect van albedoverandering en het (afkoelende) effect van koolstofvastlegging op aanplantende bossen onderzocht. Zij ontdekten dat nieuwe bossen in tropische gebieden en gebieden op gemiddelde breedtegraden neigden tot afkoeling; nieuwe bossen op hoge breedtegraden (bijv, Siberië) neutraal waren of misschien opwarmend.

WaterEdit

Reflectievermogen van glad water bij 20 °C (brekingsindex=1.333)

Water weerkaatst licht heel anders dan typische aardse materialen. Het reflectievermogen van een wateroppervlak wordt berekend met behulp van de Fresnel-vergelijkingen.

Op de schaal van de golflengte van het licht is zelfs golvend water altijd glad, zodat het licht plaatselijk speculair (niet diffuus) wordt gereflecteerd. De schittering van licht op water is hiervan een alledaags effect. Bij kleine invalshoeken resulteert golving in een verminderd reflectievermogen vanwege de steilheid van de reflectievermogen-vs.-invalshoek kromme en een plaatselijk grotere gemiddelde invalshoek.

Hoewel het reflectievermogen van water zeer laag is bij lage en gemiddelde invalshoeken, wordt het zeer hoog bij hoge invalshoeken zoals die voorkomen aan de verlichte zijde van de Aarde nabij de terminator (vroege ochtend, late middag, en nabij de polen). Maar, zoals hierboven vermeld, veroorzaakt golving een aanzienlijke vermindering. Omdat het door water gereflecteerde licht de kijker gewoonlijk niet bereikt, wordt water gewoonlijk geacht een zeer laag albedo te hebben, ondanks zijn hoge reflectiviteit bij grote invalshoeken.

Merk op dat witte schuimkappen op golven er wit uitzien (en een hoog albedo hebben) omdat het water opgeschuimd is, zodat er veel boven elkaar liggende bubbeloppervlakken zijn die reflecteren, waarbij hun reflectiviteit wordt opgeteld. Vers ‘zwart’ ijs vertoont Fresnel-reflectie.Sneeuw bovenop dit zee-ijs verhoogt het albedo tot 0,9.

WolkenEdit

Het albedo van wolken heeft een aanzienlijke invloed op de atmosferische temperaturen. Verschillende soorten wolken hebben een verschillend reflectievermogen, theoretisch variërend in albedo van een minimum van bijna 0 tot een maximum van bijna 0,8. “Op elke willekeurige dag wordt ongeveer de helft van de aarde bedekt door wolken, die meer zonlicht weerkaatsen dan land en water. Wolken houden de aarde koel door zonlicht te weerkaatsen, maar ze kunnen ook dienen als dekens om warmte vast te houden.”

Albedo en klimaat in sommige gebieden worden beïnvloed door kunstmatige wolken, zoals die welke ontstaan door de contrails van zwaar commercieel vliegverkeer. Een studie naar aanleiding van de verbranding van de Koeweitse olievelden tijdens de bezetting door Irak toonde aan dat de temperaturen onder de brandende olievuren wel 10 °C kouder waren dan de temperaturen enkele kilometers verderop bij een heldere hemel.

AërosoleffectenEdit

Aërosolen (zeer fijne deeltjes/druppeltjes in de atmosfeer) hebben zowel directe als indirecte effecten op de stralingsbalans van de aarde. Het directe effect (albedo) is over het algemeen een afkoeling van de planeet; het indirecte effect (de deeltjes fungeren als wolkencondensatiekernen en veranderen daardoor de eigenschappen van wolken) is minder zeker. Volgens Spracklen et al. zijn de effecten:

• Aerosol direct effect. Aerosolen verstrooien en absorberen straling rechtstreeks. De verstrooiing van straling leidt tot afkoeling van de atmosfeer, terwijl absorptie tot opwarming van de atmosfeer kan leiden.
• Indirect effect van aërosolen. Aërosolen veranderen de eigenschappen van wolken door een subgroep van de aërosolpopulatie die wolkencondensatiekernen worden genoemd. Verhoogde concentraties van kernen leiden tot verhoogde concentraties van het aantal wolkendruppels, wat op zijn beurt leidt tot een verhoogd albedo van de wolken, meer lichtverstrooiing en stralingsafkoeling (eerste indirecte effect), maar ook tot een verminderde neerslagefficiëntie en een langere levensduur van de wolk (tweede indirecte effect).

Zwarte koolstofEdit

Een ander albedo-gerelateerd effect op het klimaat is afkomstig van zwarte koolstofdeeltjes. De omvang van dit effect is moeilijk te kwantificeren: het Intergovernmental Panel on Climate Change schat dat de wereldgemiddelde stralingsforcering voor zwarte-koolstofaerosolen uit fossiele brandstoffen +0,2 W m-2 bedraagt, met een marge van +0,1 tot +0,4 W m-2. Zwarte koolstof is een grotere oorzaak van het smelten van de ijskap op de Noordpool dan koolstofdioxide, vanwege het effect op het albedo.

Menselijke activiteitenEdit

Menselijke activiteiten (bijv. ontbossing, landbouw en verstedelijking) veranderen het albedo van verschillende gebieden over de hele wereld. Kwantificering van dit effect op wereldschaal is echter moeilijk, verder onderzoek is nodig om de antropogene effecten te bepalen.