¿Qué es el albedo? Efecto albedo y calentamiento global Albedo de la superficie terrestre.

Albedo

Cuando los astrónomos hablan de las propiedades reflectantes de las superficies de planetas y satélites, a menudo usan el término albedo. Sin embargo, recurriendo a libros de referencia y enciclopedias para una explicación de este concepto, aprendemos que hay muchos tipos diferentes de albedo: verdadero, visible, normal, plano, monocromático, esférico, etc. Hay algo por lo que estar triste. Por lo tanto, intentemos comprender este ciclo de términos.

La palabra "albedo" viene del latín albedo - blancura. En su forma más general, este es el nombre de la fracción de radiación incidente reflejada por una superficie sólida o dispersada por un cuerpo semitransparente. Dado que la magnitud de la radiación reflejada no puede exceder la magnitud de la radiación incidente, esta relación, es decir, el albedo, está siempre en el rango de 0 a 1. Cuanto mayor sea su valor, más luz incidente se reflejará.

La visibilidad de todos los cuerpos no auto-luminosos está completamente determinada por su albedo, es decir, su reflectividad. Incluso podríamos decir que simplemente no veríamos objetos no auto-luminosos si no pudieran reflejar la luz. Gracias a esta propiedad, determinamos "a ojo" la forma del cuerpo, la naturaleza del material, su dureza y otras características. Sin embargo, un albedo hábilmente seleccionado puede ocultarnos un objeto; recuerde el camuflaje militar o el avión furtivo. Al estudiar los cuerpos del sistema solar, medir el albedo ayuda a descubrir la naturaleza del material en la superficie de un cuerpo celeste, su estructura e incluso su composición química.

Distinguimos fácilmente la nieve del asfalto porque la nieve refleja casi por completo la luz y el asfalto la absorbe casi por completo. Sin embargo, también podemos distinguir fácilmente la nieve de una hoja de aluminio pulido, aunque ambas reflejan casi por completo la luz. Esto significa que conocer la fracción de luz reflejada no es suficiente para juzgar la naturaleza del material. La nieve dispersa la luz de forma difusa en todas las direcciones, mientras que el aluminio se refleja de forma especular. Para tener en cuenta estas y otras características de la reflexión, se distinguen varios tipos de albedo.

Verdadero (absoluto) albedo coincide con el llamado coeficiente de reflexión difusa: es la relación entre el flujo disperso por un elemento de superficie plana en todas las direcciones y el flujo que incide sobre él.

Para medir el albedo verdadero se requieren condiciones de laboratorio, pues es necesario tener en cuenta la luz que el cuerpo dispersa en todas las direcciones. Para condiciones de "campo", es más natural albedo aparente es la relación entre el brillo de un elemento de superficie plana iluminado por un haz de rayos paralelo y el brillo de una superficie absolutamente blanca ubicada perpendicular a los rayos y que tiene un albedo verdadero igual a la unidad.

Si una superficie se ilumina y se observa en un ángulo de 90 grados, entonces su albedo aparente se llama normal... El albedo normal de la nieve pura es cercano a 1.0 y el del carbón es de aproximadamente 0.04.

La astronomía utiliza a menudo albedo geométrico (plano) - la relación entre la iluminación en la Tierra creada por el planeta en fase completa y la iluminación que sería creada por una pantalla plana absolutamente blanca del mismo tamaño que el planeta, referida a su lugar y ubicada perpendicular a la línea de visión y los rayos del sol. Los astrónomos suelen expresar el concepto físico de "iluminación" por su palabra "brillo" y lo miden en magnitudes estelares.

Está claro que el valor del albedo afecta el brillo de los objetos celestes con tanta fuerza como su tamaño y posición en el sistema solar. Por ejemplo, si los asteroides Ceres y Vesta se colocaran uno al lado del otro, entonces su brillo sería casi el mismo, aunque el diámetro de Ceres es el doble que el de Vesta. El caso es que la superficie de Ceres refleja la luz mucho peor: el albedo de Vesta es de aproximadamente 0,35, mientras que Ceres tiene solo 0,09.

El valor del albedo depende tanto de las propiedades de la superficie como del espectro de la radiación incidente. Por tanto, el albedo se mide por separado para diferentes rangos espectrales (óptico, ultravioleta, infrarrojo, etc.) o incluso para longitudes de onda individuales (albedo monocromático). Estudiando el cambio de albedo con la longitud de onda y comparando las curvas obtenidas con las mismas curvas para minerales terrestres, muestras de suelo y varias rocas, se pueden sacar algunas conclusiones sobre la composición y estructura de la superficie de los planetas y sus satélites.

Para calcular el balance energético de los planetas utilizamos albedo esférico (Bond albedo), presentado por el astrónomo estadounidense George Bond en 1861. Esta es la relación entre el flujo de radiación reflejado por todo el planeta y el flujo que incide en él. Para calcular con precisión el albedo esférico, en general, es necesario observar el planeta en todos los ángulos de fase posibles (ángulo Sol-planeta-Tierra). Anteriormente, esto solo era posible para los planetas interiores y la Luna. Con el advenimiento de los satélites artificiales, los astrónomos pudieron calcular el albedo esférico de la Tierra, y las naves espaciales interplanetarias hicieron posible hacerlo también para los planetas exteriores. El albedo de Bond de la Tierra es de aproximadamente 0,33, y el reflejo de la luz de las nubes juega un papel muy importante en él. Para la luna sin atmósfera, es 0,12, y para Venus, cubierta con una poderosa atmósfera nublada, es 0,76.

Naturalmente, diferentes partes de la superficie de los cuerpos celestes, que tienen diferente estructura, composición y origen, tienen diferentes albedos. Puedes verlo por ti mismo mirando la luna. Los mares en su superficie tienen un albedo extremadamente bajo, en contraste con, digamos, las estructuras de rayos de algunos cráteres. Por cierto, al observar las estructuras de los rayos, notará fácilmente que su apariencia depende en gran medida del ángulo en el que el Sol las ilumina. Esto se debe precisamente a un cambio en su albedo, que adquiere un valor máximo cuando los rayos caen perpendiculares a la superficie de la Luna, donde se ubican estas formaciones.

Y un experimento más. Mira la Luna a través de un telescopio (o un planeta, lo mejor de todo Marte o Júpiter) con diferentes filtros. Y verá que, por ejemplo, en los rayos rojos, la superficie de la luna se ve ligeramente diferente que en el azul. Esto sugiere que la radiación de diferentes longitudes de onda se refleja desde su superficie de diferentes formas.

Pero de qué tipo de albedo necesita hablar en los ejemplos descritos anteriormente, intente adivinarlo usted mismo.

La radiación solar total que llega a la superficie de la tierra se refleja parcialmente y se pierde por ella; esto es radiación reflejada (R k),constituye aproximadamente el 3% de toda la radiación solar. La radiación restante es absorbida por la capa superior de suelo o agua y se llama radiación absorbida(47%). Sirve como fuente de energía para todos los movimientos y procesos en la atmósfera. La cantidad de reflexión y, en consecuencia, la absorción de la radiación solar depende de la reflectividad de la superficie o albedo. Albedo de superficiees la relación entre la radiación reflejada y la radiación total, expresada en fracciones de una unidad o como porcentaje: A \u003d R k / Q ∙ 100%La radiación reflejada se expresa mediante la fórmula R k \u003d Q ∙ A,restante absorbido - Q - R k o (Q · (1 - A),donde 1– Y - coeficiente de absorción, y Ycalculado en fracciones de uno.

El albedo de la superficie terrestre depende de sus propiedades y estado (color, humedad, rugosidad, etc.) y varía en un amplio rango, especialmente en latitudes templadas y subpolares, debido al cambio de estaciones. El albedo más alto en la nieve recién caída es 80-90%, en arena seca ligera - 40%, en vegetación - 10-25%, en chernozem húmedo - 5%. En las regiones polares, el alto albedo de nieve niega la ventaja de los grandes valores de radiación total recibidos en la mitad de verano del año. El albedo de las superficies del agua es, en promedio, menor que el de la tierra, ya que en el agua los rayos penetran más profundamente en las capas superiores que en los suelos, se dispersan y son absorbidos. Al mismo tiempo, el ángulo de incidencia de la luz solar tiene una gran influencia en el albedo del agua: cuanto menor es, mayor es la reflectividad. Con una fuerte incidencia de rayos, el albedo del agua es

es del 2 al 5%, en ángulos pequeños, hasta el 70%. En general, el albedo de la superficie del Océano Mundial es inferior al 20%, por lo que el agua absorbe hasta el 80% de la radiación solar total, siendo un poderoso acumulador de calor en la Tierra.

También es interesante la distribución del albedo en diferentes latitudes del globo y en diferentes estaciones.

El albedo en su conjunto aumenta de latitudes bajas a altas, lo que se asocia con un aumento de la nubosidad sobre ellas, las superficies de nieve y hielo de las regiones polares y una disminución en el ángulo de incidencia de la luz solar. En este caso, un máximo local del albedo es visible en latitudes ecuatoriales debido a la gran

nubes y mínimos en latitudes tropicales con su mínima cobertura de nubes.

Las variaciones estacionales en el albedo en el hemisferio norte (continental) son más significativas que en el sur, lo que se debe a su reacción más aguda a los cambios estacionales en la naturaleza. Esto se nota especialmente en latitudes templadas y subpolares, donde en verano el albedo disminuye debido a la vegetación verde y en invierno aumenta debido a la capa de nieve.

El albedo planetario de la Tierra es la relación entre la radiación de onda corta "no utilizada" que sale al espacio (toda reflejada y parte de la dispersa) y la cantidad total de radiación solar que ingresa a la Tierra. Se estima en un 30%.

Albedo de la Tierra. La materia viva aumenta la absorción de la radiación solar por la superficie terrestre, reduciendo el albedo no solo de la tierra, sino también del océano. Se sabe que la vegetación terrestre reduce significativamente la reflexión de la radiación solar de onda corta en el espacio. El albedo de bosques, prados, campos no supera el 25%, pero más a menudo está determinado por cifras del 10% al 20%. Sólo una superficie de agua lisa con radiación directa y chernozem húmedo (alrededor del 5%) tiene un albedo más bajo, sin embargo, el suelo seco desnudo o el suelo cubierto de nieve siempre reflejan mucha más radiación solar que cuando están protegidos por vegetación. La diferencia puede alcanzar varias decenas de por ciento. De modo que la nieve seca refleja el 85-95% de la radiación solar, y un bosque con una capa de nieve estable, solo el 40-45%. [...]

Cantidad adimensional que caracteriza la reflectividad de un cuerpo o sistema de cuerpos. A. elemento de una superficie reflectante: la relación (en porcentaje) entre la intensidad (densidad de flujo) de la radiación reflejada por este elemento y la intensidad (densidad de flujo) de la radiación que cae sobre él. Esto se refiere a la reflexión difusa; en el caso de la reflexión direccional, no se habla de A., sino del coeficiente de reflexión. Hay una diferencia en A. integral - para la radiación en todo el rango de sus longitudes de onda y espectral - para partes individuales del espectro. Véase también el albedo de la superficie natural, el albedo de la Tierra. [...]

ALBEDO DE LA TIERRA. El porcentaje de radiación solar liberada por la tierra (junto con la atmósfera) de regreso al espacio mundial, a la radiación solar recibida en el borde de la atmósfera. El retorno de la radiación solar por la Tierra consiste en la reflexión de la superficie terrestre, la dispersión de la radiación directa de la atmósfera en el espacio mundial (retrodispersión) y la reflexión desde la superficie superior de las nubes. A. 3. en la parte visible del espectro (visual), alrededor del 40%. Para el flujo integral de radiación solar, la integral (energética) A. es aproximadamente 35%. En ausencia de nubes, visual A. 3. sería de alrededor del 15%. [...]

El albedo es un valor que caracteriza la reflectividad de la superficie de un cuerpo; la relación (en%) entre el flujo reflejado de radiación solar y el flujo de radiación incidente. [...]

El albedo de una superficie depende de su color, rugosidad, contenido de humedad y otras propiedades. El albedo de las superficies del agua a una altura del Sol superior a 60 ° es menor que el albedo de la tierra, ya que los rayos del sol, que penetran en el agua, son absorbidos y dispersados \u200b\u200ben gran medida en ella.

El albedo de todas las superficies, especialmente las superficies de agua, depende de la altura del Sol: el albedo más bajo ocurre al mediodía y el más alto a la mañana y al atardecer. Esto se debe al hecho de que a baja altitud del Sol en la composición de la radiación total, aumenta la proporción de radiación dispersa, que es en mayor medida que la radiación directa que se refleja en la superficie rugosa subyacente. [...]

ALBEDO es un valor que caracteriza la reflectividad de cualquier superficie. A. se expresa por la relación entre la radiación reflejada por una superficie y la radiación solar que llega a la superficie. Por ejemplo, A. chernozem - 0,15; arena - 0.3-0.4; promedio de A. de la Tierra - 0.39, la Luna - 0.07. [...]

Démosle el albedo (%) de varios suelos, rocas y vegetación (Chudnovsky, 1959): chernozem seco -14, chernozem húmedo - 8, suelo gris seco - 25-30, suelo gris húmedo 10-12, arcilla seca -23, arcilla húmeda - 16 , arena blanca y amarilla - 30-40, trigo de primavera - 10-25, trigo de invierno - 16-23, hierbas verdes -26, hierbas secas -19, algodón -20-22, arroz - 12, patatas - 19. [. ..]

Cálculos cuidadosos del albedo terrestre de la época del Plioceno Temprano (hace 6 millones de años) mostraron que en ese momento el albedo de la superficie terrestre del Hemisferio Norte era 0.060 menor que el moderno y, como lo demuestran los datos paleoclimáticos, el clima de esta época era más cálido y húmedo; en las latitudes medias y altas de Eurasia y América del Norte, la cobertura vegetal se distinguía por una composición de especies más rica, los bosques ocupaban vastos territorios, en el norte llegaban a las costas de los continentes, en el sur su frontera pasaba al sur de la frontera de la zona forestal moderna. [...]

Las mediciones con metros de albedo ubicados entre 1 y 2 m por encima de la superficie terrestre permiten determinar el albedo de áreas pequeñas. Los valores de albedo para las secciones largas utilizados para calcular el balance de radiación se determinan desde un avión o desde un satélite. Valores típicos de albedo: suelo húmedo 5-10%, chernozem 15%, suelo arcilloso seco 30%, arena ligera 35-40%, cultivos de campo 10-25% g cobertura de césped 20-25%, bosque 5-20%, recién caído nieve 70-90%; superficie del agua para radiación directa del 70-80% con el sol cerca del horizonte al 5% con sol alto, para radiación dispersa alrededor del 10%; cima de la nube 50-65%. [...]

La máxima dependencia del albedo es característica de las superficies naturales, sobre las cuales, junto con la difusa, se observa una reflexión especular total o parcial. Se trata de una superficie de agua lisa y ligeramente agitada, hielo, nieve cubierta de hielo.

Obviamente, para un albedo dado de dispersión simple, la absorción aumentará con un aumento en la fracción de radiación difusa y la multiplicidad de dispersión promedio. Para las nubes estratos, con un aumento en el ángulo cenital del Sol, la absorción disminuye (Tabla 9.1), ya que el albedo de la capa de nubes aumenta y, debido a la fuerte indicatriz de dispersión hacia adelante, el factor de dispersión promedio de la radiación reflejada aparentemente disminuye. Este resultado es consistente con los cálculos. En el caso de los cúmulos, ocurre lo contrario, lo que se explica por el hecho de que en las nubes grandes la fracción de radiación difusa aumenta bruscamente. Para Q \u003d 0 °, la desigualdad Pst (¿1, zw + 1)\u003e РСu, rL / + 1) es válida, lo que se debe a que la radiación que escapa por los lados de los cúmulos tiene, en promedio, un factor de dispersión menor. A \u003d 60 °, el efecto asociado con un aumento en la fracción promedio de radiación difusa es más fuerte que el efecto debido a una disminución en la multiplicidad de dispersión promedio, por lo tanto, la desigualdad opuesta es verdadera. [...]

El albedo promediado en el espacio se calcula utilizando la Aproximación de píxeles independientes (IRP). El significado de la aproximación es que las propiedades de radiación de cada píxel dependen únicamente de su espesor óptico vertical y no dependen del espesor óptico de las regiones vecinas. Esto significa que descuidamos los efectos asociados con los tamaños de píxeles finitos y la transferencia de radiación horizontal. [...]

Se hace una distinción entre el albedo integral (energía) para todo el flujo de radiación y el albedo espectral para las regiones espectrales de radiación individuales, incluido el albedo visual para la radiación en la región visible del espectro. Dado que el albedo espectral es diferente para diferentes longitudes de onda, A.E.P. cambia con la altura del sol debido a cambios en el espectro de radiación. La tasa anual de A.E.P. depende de los cambios en la naturaleza de la superficie subyacente. [...]

La derivada 911 / dC es la diferencia entre los albedos medios de los estratos y los cúmulos, que pueden ser positivos o negativos (véase la figura 9.5, a). [...]

Enfaticemos que a valores bajos de humedad, el albedo de la tierra cambia más bruscamente, y pequeñas fluctuaciones en el contenido de humedad de los continentes deberían conducir a fluctuaciones significativas en el albedo y, por lo tanto, en la temperatura. Un aumento en la temperatura del aire global conduce a un aumento en su contenido de humedad (una atmósfera cálida contiene más vapor de agua) y a un aumento en la evaporación de las aguas del Océano Mundial, lo que, a su vez, contribuye a la precipitación en tierra. Un nuevo aumento de la temperatura y el contenido de humedad de los continentes asegura un mejor desarrollo de las cubiertas vegetales naturales (por ejemplo, la productividad de las selvas tropicales en Tailandia es de 320 céntimos de peso seco por hectárea y las estepas desérticas de Mongolia de 24 céntimos). Esto contribuye a una disminución aún mayor en el albedo de la tierra, la cantidad de energía solar absorbida aumenta, como resultado, se produce un aumento adicional de la temperatura y la humedad. [...]

Con la ayuda de un piranómetro, también se puede determinar fácilmente el albedo de la superficie terrestre, la cantidad de radiación que sale de la cabina, etc. A partir de los dispositivos producidos por la industria, se recomienda usar el piranómetro M-80 en conjunto con el galvanómetro de puntero GSA-1. [...]

El impacto de la nubosidad en la biosfera es diverso. Afecta el albedo de la Tierra, transfiere el agua de la superficie de los mares y océanos a la tierra en forma de lluvia, nieve, granizo, y también cubre la Tierra de noche, como una manta, reduciendo su enfriamiento por radiación. [...]

El balance de radiación puede variar significativamente dependiendo del albedo de la superficie terrestre, es decir, de la relación entre la energía de la luz solar reflejada y la entrante, expresada en fracciones de una unidad. Los depósitos de nieve seca y sal tienen el albedo más alto (0,8-0,9); valores medios de albedo - vegetación; los más pequeños - cuerpos de agua (depósitos y superficies saturadas de agua) - 0.1-0.2. El albedo afecta el suministro desigual de energía solar a superficies de diferente calidad de la Tierra y el aire adyacente a ella: polos y ecuador, tierra y océano, diferentes partes de la tierra dependiendo de la naturaleza de la superficie, etc. [...]

Después de todo, uno debe tener en cuenta parámetros climáticos tan importantes como el albedo, la función de la humedad. El albedo de los pantanos, por ejemplo, es varias veces más pequeño que el de los desiertos. Y esto es claramente visible a partir de datos satelitales, según los cuales el desierto del Sahara tiene un albedo muy alto. Entonces, resultó que a medida que la tierra se vuelve más húmeda, también aparece una retroalimentación positiva. La humedad aumenta, el planeta se calienta más, los océanos se evaporan más, llega más humedad a la tierra y la humedad vuelve a subir. Esta relación positiva se conoce en climatología. Y ya he mencionado la segunda relación positiva al analizar la dinámica de las fluctuaciones en el nivel del Mar Caspio. [...]

En la segunda variante del cálculo, se supuso que el grado de dependencia del albedo de las reservas de humedad de la tierra disminuyó 4 veces y el grado de dependencia de la cantidad de precipitación con la temperatura disminuyó a la mitad. Resultó que en este caso el sistema de ecuaciones (4.4.1) tiene soluciones caóticas. En otras palabras, el efecto del caos es significativo y persiste en una amplia gama de cambios en los parámetros del sistema hidroclimático. [...]

Consideremos más a fondo el efecto de la capa de hielo. Tras la introducción de datos empíricos sobre el albedo, Budyko añadió a la ecuación que relaciona la temperatura con la radiación, un término que tiene en cuenta la dependencia no lineal de la influencia de la capa de hielo, que es la razón del efecto de autorrefuerzo. [...]

La dispersión múltiple juega un papel fundamental en la formación del campo de radiación en las nubes, por lo tanto el albedo L y la transmisión de radiación difusa (alcanzan valores altos incluso en aquellos píxeles que se ubican fuera de las nubes (Fig. 9.4, b, d). Las nubes tienen diferentes espesores, que en un determinado La realización del campo de nubes varía de 0.033 a 1.174 km. El campo de radiación reflejado por una nube separada se extiende en el espacio y se superpone con los campos de radiación de otras nubes antes de alcanzar el plano z-AH, donde se determina el albedo. a partir de coordenadas horizontales, que muchos detalles están enmascarados y es difícil reconstruir visualmente la imagen real de la distribución de las nubes en el espacio a partir de los valores de albedo conocidos (Fig. 9.4, a, b). Las cimas de las nubes más poderosas son claramente visibles, ya que en este caso la influencia de los efectos anteriores no es suficiente Fuerte El Albedo oscila entre 0,24 y 0,65, y su valor medio es 0,33. [...]

Debido a la dispersión múltiple en el sistema de "superficie subyacente a la atmósfera", la radiación dispersa aumenta a valores de albedo altos. Mesa 2.9, recopilado según los datos de K. Ya. Kondratyev, los valores del flujo de radiación dispersa I se dan en un cielo despejado y varios valores de albedo de la superficie subyacente (/ ha \u003d 30 °). [...]

La segunda explicación se refiere a los embalses. Se incluyen en el balance energético como complejos que alteran el albedo de la superficie natural. Y esto es cierto, dada la gran cantidad de áreas de embalses que siguen aumentando. [...]

La radiación reflejada desde la superficie de la tierra es el componente más importante de su balance de radiación. El albedo integral de las superficies naturales varía del 4-5% para cuerpos de agua profunda a alturas de sol de más de 50 ° a 70-90% para nieve limpia y seca. Todas las superficies naturales se caracterizan por la dependencia del albedo de la altura del sol. Los mayores cambios de albedo se observan desde el amanecer hasta su altura sobre el horizonte de alrededor del 30%. [...]

Se observa una imagen completamente diferente en aquellos intervalos espectrales en los que las propias partículas de las nubes absorben intensamente y el albedo de la dispersión única es pequeño (0,5 - 0,7). Dado que una parte significativa de la radiación se absorbe en cada evento de dispersión, el albedo de la nube se formará principalmente debido a los primeros factores de dispersión y, por lo tanto, será muy sensible a los cambios en la indicatriz de dispersión. La presencia de un núcleo de condensación ya no es capaz de cambiar fuertemente el albedo de la dispersión simple. Por esta razón, a una longitud de onda de 3,75 µm, el efecto indicatriz del aerosol domina y el albedo espectral de las nubes aumenta en aproximadamente un factor de 2 (Tabla 5.2). Para algunas longitudes de onda, el efecto debido a la absorción por el aerosol de humo puede compensar con precisión el efecto debido a la reducción en el tamaño de las gotas de nubes, y el albedo no cambiará. [...]

El método OUVR tiene, como hemos visto, una serie de desventajas asociadas con el efecto del aerosol y la necesidad de introducir correcciones para el albedo de la troposfera y la superficie subyacente. Una de las limitaciones fundamentales del método es la imposibilidad de obtener información de áreas de la atmósfera no iluminadas por el sol. El método de observación de la radiación intrínseca del ozono en la banda de 9,6 μm carece de este inconveniente. Técnicamente, el método es más sencillo y permite realizar mediciones remotas en los hemisferios diurno y nocturno, en cualquier área geográfica. La interpretación de los resultados es más sencilla en el sentido de que los procesos de dispersión y la influencia de la radiación solar directa pueden despreciarse en la región espectral considerada. Ideológicamente, este método pertenece a los métodos clásicos de problemas inversos de la meteorología satelital en el rango infrarrojo. La base para resolver estos problemas es la ecuación de transferencia de radiación, que se utilizó anteriormente en astrofísica. La formulación y las características generales de los problemas de sondeo meteorológico y los aspectos matemáticos de la solución están contenidos en la monografía fundamental de K. Ya. Kondrat'ev y Yu. M. Timofeev. [...]

El UKR para la Tierra en su conjunto, expresado como un porcentaje de la afluencia de radiación solar al límite superior de la atmósfera, se denomina albedo de la Tierra o albedo planetario (Tierra). [...]

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Es cierto que una disminución en el contenido de vapor de agua también significa una disminución de la nubosidad, y las nubes actúan como el factor principal que aumenta el albedo de la Tierra o lo disminuye si la nubosidad disminuye [...]

También se necesitan datos más precisos sobre los procesos de foto-disociación (O2, NO2, H2O2, etc.), es decir, sobre las secciones transversales de absorción y los rendimientos cuánticos, así como sobre el papel de la dispersión de la luz del aerosol y el albedo en el proceso de disociación. La variabilidad de la parte de la longitud de onda corta del espectro solar con el tiempo también es de gran interés.

Es importante señalar que el fitoplancton tiene una reflectividad más alta (Lqv 0.5) a longitudes de onda de radiación solar λ\u003e 0.7 μm que con λ más cortas (Lqv 0.1). Tal variación espectral del albedo está asociada con la necesidad de algas, por un lado, para la absorción de radiación fotosintéticamente activa (Fig. 2.29), y por otro lado, para una disminución del sobrecalentamiento. Esto último se logra como resultado de la reflexión de la radiación de mayor longitud de onda por el fitoplancton. Se puede suponer que las fórmulas dadas en la Sección 2.2 también son adecuadas para calcular parámetros de flujos de calor como radiación entrante y saliente, emisividad y albedo, siempre que los datos sobre Ha y otros elementos meteorológicos también tengan el tiempo más alto requerido resolución (es decir, obtenida con un intervalo de tiempo más corto). [...]

De una suposición físicamente razonable acerca de un aumento en la concentración de vapor de agua con un aumento de la temperatura, se deduce que se puede esperar un aumento en el contenido de agua, un aumento que conduce a un aumento en el albedo de las nubes, pero tiene poco efecto sobre su radiación de onda larga, con la excepción de los cirros, que no son absolutamente negros. Esto reduce el calentamiento de la atmósfera y la superficie por radiación solar y, por lo tanto, la temperatura, y proporciona un ejemplo de retroalimentación radiativa de nubes negativas. Las estimaciones del valor del parámetro X de esta retroalimentación varían en un amplio rango de 0 a 1,9 W-m 2-K 1. Cabe señalar que una descripción insuficientemente detallada de las propiedades físicas, ópticas y de radiación de las nubes, así como el descuido de su falta de homogeneidad espacial, es una de las principales fuentes de incertidumbre en la investigación sobre el problema del cambio climático global. [...]

Otro factor que también se ha pasado por alto es que el aerosol expulsado puede atenuar significativamente la radiación solar, que repone el ozono en la atmósfera. Un aumento del albedo debido a un aumento del contenido de aerosoles en la estratosfera debería conducir a una disminución de la temperatura, lo que ralentiza la recuperación del ozono. Aquí, sin embargo, es necesario realizar cálculos detallados con varios modelos de aerosoles, ya que muchos aerosoles absorben notablemente la radiación solar, y esto conduce a cierto calentamiento de la atmósfera. [...]

Se prevé que un aumento en el contenido de CO2 en la atmósfera en un 60% desde el nivel actual puede causar un aumento en la temperatura de la superficie terrestre en 1.2 - 2.0 ° C. La existencia de una retroalimentación entre el manto de nieve, el albedo y la temperatura de la superficie debería llevar a que los cambios de temperatura puedan ser aún mayores y provocar un cambio climático radical en el planeta con consecuencias impredecibles. [...]

Deje que una unidad de flujo de radiación solar caiga sobre el límite superior de la capa de nubes en el plano X01: y cp0 \u003d 0 son los ángulos cenital y azimutal del Sol. En la región visible del espectro, la dispersión de luz de Rayleigh y de aerosol puede despreciarse; el albedo de la superficie subyacente se establece igual a cero, que corresponde aproximadamente al albedo del océano. Los cálculos de las características estadísticas del campo de radiación solar visible, realizados en albedos distintos de cero de la superficie subyacente de Lambert, se destacan especialmente en el texto. La indicatriz de dispersión se calcula según la teoría de Mie para un modelo de nube Cx [1] y una longitud de onda de 0,69 μm. El campo de nubes es generado por un conjunto poissiano de puntos en el espacio. [...]

El mecanismo físico de la inestabilidad radica en el hecho de que la tasa de acumulación de las reservas de humedad de la tierra debido a la precipitación supera la tasa de su disminución debido a la escorrentía de los ríos, y un aumento en el contenido de humedad de la tierra, como se muestra arriba, provoca una disminución en el albedo de la Tierra, y luego se realiza una retroalimentación positiva, lo que conduce a la inestabilidad climática. En esencia, esto significa que la Tierra se está sobreenfriando constantemente (edades de hielo, enfriamiento del clima) o sobrecalentamiento (calentamiento y humidificación del clima, mayor desarrollo de la vegetación, el régimen de la Tierra "húmeda y verde"). [...]

Debe tenerse en cuenta que la precisión de las estimaciones tanto del efecto invernadero en su conjunto como de sus componentes aún no es absoluta. No está claro, por ejemplo, cómo se puede tener en cuenta con precisión el papel invernadero del vapor de agua, que, cuando aparecen las nubes, se convierte en un factor poderoso para aumentar el albedo de la Tierra. El ozono estratosférico no es tanto un gas de efecto invernadero como un gas anti-efecto invernadero, ya que refleja alrededor del 3% de la radiación solar entrante. El polvo y otros aerosoles, especialmente los compuestos de azufre, debilitan el calentamiento de la superficie terrestre y la atmósfera inferior, aunque desempeñan el papel opuesto para el equilibrio térmico de las zonas desérticas.

Entonces, la absorción y reflexión de la radiación solar por partículas de aerosol conducirá a un cambio en las características de radiación de la atmósfera, un enfriamiento general de la superficie terrestre; afectará la circulación de la atmósfera a escala macro y meso. La aparición de numerosos núcleos de condensación afectará la formación de nubes y precipitación; el albedo de la superficie terrestre cambiará. La evaporación del agua de los océanos en presencia de una afluencia de aire frío de los continentes provocará fuertes lluvias en las regiones costeras y en los continentes; la fuente de energía capaz de provocar una tormenta será el calor de vaporización. [...]

Al resolver la ecuación de transporte tridimensional, se utilizaron condiciones de contorno periódicas, que asumen que la capa 0 [...]

La capa superficial de la troposfera es la más afectada por el impacto antropogénico, cuyo principal tipo es la contaminación atmosférica química y térmica. La temperatura del aire está más fuertemente influenciada por la urbanización del territorio. Las diferencias de temperatura entre el territorio urbanizado y las áreas no desarrolladas circundantes están asociadas con el tamaño de la ciudad, la densidad de edificación y las condiciones sinópticas. Existe una tendencia a que la temperatura suba en todas las ciudades grandes y pequeñas. Para las grandes ciudades de la zona templada, el contraste de temperatura entre la ciudad y los suburbios es de 1-3 ° C.En las ciudades, el albedo de la superficie subyacente (la relación entre la radiación reflejada y el total) disminuye como resultado de la aparición de edificios, estructuras, revestimientos artificiales, la radiación solar se absorbe más intensamente aquí, acumulada por las estructuras. los edificios absorbían calor durante el día y lo emitían a la atmósfera por la tarde y por la noche. Disminuye el consumo de calor por evaporación, ya que se reducen las áreas con cubierta de suelo abierto, ocupadas por espacios verdes, y la rápida remoción de precipitación por los sistemas de agua de lluvia no permite crear una reserva de humedad en suelos y cuerpos de agua superficiales. El desarrollo urbano conduce a la formación de zonas de aire estancado, lo que conduce a su sobrecalentamiento, la transparencia del aire en la ciudad también cambia debido al mayor contenido de impurezas de las empresas industriales y el transporte. En la ciudad, la radiación solar total disminuye, así como la radiación infrarroja que se aproxima de la superficie terrestre, lo que, junto con la transferencia de calor de los edificios, conduce a la aparición de un "efecto invernadero" local, es decir, la ciudad está "cubierta" con un manto de gases de efecto invernadero y partículas de aerosol. Bajo la influencia del desarrollo urbano, la cantidad de precipitación cambia. El factor principal de esto es una disminución radical de la permeabilidad de los sedimentos de la superficie subyacente y la creación de redes para desviar la escorrentía superficial de la ciudad. La enorme cantidad de combustibles de hidrocarburos quemados es de gran importancia. En el territorio de la ciudad en clima cálido hay una disminución en los valores de humedad absoluta y la imagen opuesta en clima frío: en la ciudad, la humedad es más alta que fuera de la ciudad.

Consideremos algunas propiedades básicas de los sistemas complejos, teniendo en cuenta la convencionalidad del término "complejo". Una de las principales características de un sistema, que nos obliga a considerarlo como un objeto independiente, es que el sistema es siempre algo más que la suma de sus elementos constitutivos. Esto se debe al hecho de que las propiedades más importantes del sistema dependen de la naturaleza y número de conexiones entre los elementos, lo que le da al sistema la capacidad de cambiar su estado en el tiempo, para tener una respuesta bastante diversa a las influencias externas. Una variedad de conexiones significa que hay conexiones de diferente "peso o fuerza"; Además, en el sistema hay retroalimentaciones con diferentes signos de acción: positivos y negativos. Los elementos o subsistemas conectados con retroalimentación positiva tienden, si no están limitados por otras conexiones, a reforzarse mutuamente, creando inestabilidad en el sistema. Por ejemplo, un aumento en la temperatura promedio en la Tierra conduce al derretimiento del hielo polar y de montaña, una disminución del albedo y la absorción de más energía del Sol. Esto provoca un aumento adicional de la temperatura, una reducción acelerada en el área de los glaciares, reflectores de la energía radiante del sol, etc. Si no fuera por muchos otros factores que afectan la temperatura promedio de la superficie del planeta, la Tierra podría existir solo como "hielo", reflejando casi toda la radiación solar. , o como un planeta caliente, como Venus, sin vida.