Albedo

Albedo (al-bee-doh) jest miarą tego, jak dużo światła, które uderza w powierzchnię jest odbijane bez pochłaniania. Coś, co wydaje się białe, odbija większość światła, które w nie uderza i ma wysokie albedo, podczas gdy coś, co wygląda na ciemne, pochłania większość światła, które w nie uderza, wskazując na niskie albedo.

Dlaczego mnie to obchodzi? Albedo to inna nazwa dla współczynnika odbicia. Albedo powierzchni określa, ile światła słonecznego zostanie zaabsorbowane i ogrzeje powierzchnię w porównaniu z inną powierzchnią, która odbija większość światła i nie zmienia temperatury.

Powinienem już być zaznajomiony z: Promieniowanie

Rysunek A. Powierzchnia o wysokim albedo odbija 80% przychodzącego promieniowania. Powierzchnia o niskim albedo odbija tylko 10% przychodzącego promieniowania.

Ilość energii, która jest odbijana przez powierzchnię jest określana przez współczynnik odbicia tej powierzchni, zwany albedo. Wysokie albedo oznacza, że powierzchnia odbija większość promieniowania, które na nią trafia, a resztę pochłania. Niskie albedo oznacza, że powierzchnia odbija niewielką część docierającego do niej promieniowania i pochłania resztę. Na przykład świeży śnieg odbija do 95% docierającego do niego promieniowania. Dlatego świeży śnieg ma wysokie albedo wynoszące .95. Z kolei woda odbija około 10% docierającego promieniowania, co daje niskie albedo równe .10. Ponieważ 30% energii słonecznej jest odbijane przez całą Ziemię, Ziemia ma średnie albedo równe .30. Ogólnie rzecz biorąc, ciemne powierzchnie mają niskie albedo, a jasne powierzchnie mają wysokie albedo. Na przykład, w lecie czarna asfaltowa droga jest paląco gorąca. Dzieje się tak dlatego, że większość ciepła jest pochłaniana przez asfalt, co pozwala mu parzyć nasze stopy, gdy po nim chodzimy. Kiedy na dworze jest gorąco, lżejsze ubrania zapewniają chłód, ponieważ odbijają większość promieni słonecznych, które w nie trafiają, dzięki czemu utrzymują chłód. Należy pamiętać, że nadal istnieje możliwość poparzenia słonecznego, gdy nosisz jasną koszulę bez filtra przeciwsłonecznego pod spodem. Mimo, że większość promieniowania słonecznego jest odbijana, nadal jest ono pochłaniane przez koszulę.

Jak to się ma do zdrowia publicznego?

Figura B: Efekt miejskiej wyspy ciepła (obraz z EPA).

Z powodu efektu albedo, wysoko rozwinięte obszary, takie jak miasta miejskie, mogą doświadczać wyższych średnich temperatur niż otaczające je obszary podmiejskie lub wiejskie, zjawisko znane jako „efekt miejskiej wyspy ciepła „1. Wyższe średnie temperatury można przypisać mniejszej ilości roślinności, większej gęstości zaludnienia i większej ilości infrastruktury o ciemniejszych powierzchniach (drogi asfaltowe, budynki z cegły, itp.), które generują, odbijają i zatrzymują ciepło podczas gorących letnich miesięcy. Badania wykazały, że w niektórych miastach średnia temperatura powietrza wieczorami może być nawet o 22°F wyższa niż w okolicznych obszarach.2,3 Ludzie, którzy mieszkają w miastach mogą być bardziej narażeni na choroby związane z upałem.

Stan Karolina Północna ma jednak znacznie więcej terenów wiejskich i mniej gęsto zaludnionych obszarów miejskich niż inne stany, co czyni go mniej podatnym na efekt miejskiej wyspy ciepła.4,5

Rysunek C: Różne sposoby użytkowania terenu mają różny wpływ na temperaturę dzienną. (Obraz z EPA).

W rzeczywistości badania sugerują, że w Karolinie Północnej choroby związane z upałem częściej występują na obszarach wiejskich niż miejskich.6 Albedo jest również związane z podnoszeniem się poziomu morza. Ciemne powierzchnie oceanów ułatwiają absorpcję ciepła słonecznego, topiąc duże masy lodu w oceanie.7 Ponieważ lodowce i pokrywy lodowe w oceanie topnieją, wzrost poziomu morza w połączeniu z częstszymi spiętrzeniami sztormowymi może skutkować częstszymi i bardziej intensywnymi powodziami.8 Te ekstremalne zjawiska pogodowe mogą zmniejszyć dostępność wody pitnej, zagrozić integralności infrastruktury zdrowia publicznego i spowodować bezpośrednie ofiary śmiertelne lub obrażenia w społecznościach przybrzeżnych.9,10

Rysunek D. Albedo i pokrycie terenu. (Obraz z EPA).

1Buechley RW, Van Bruggen J, Truppi LE. 1972. Wyspa ciepła równa się wyspa śmierci? Environmental Research. Mar;5(1):85-92.

2Portier CJ, et al. 2010. A human health perspective on climate change: a report outlining the research needs on the human health effects of climate change. Research Triangle Park, NC: Environmental Health Perspectives/National Institute of Environmental Health Sciences. doi:10.1289/ehp.1002272 <www.niehs.nih.gov/climatereport> Dostęp 17 listopada 2012.

3Environmental Protection Agency, State and Local Climate and Energy Program. Efekt wyspy ciepła. Październik 19, 2012. <http://www.epa.gov/hiri/> Dostęp 17 listopada 2012.

4Reid CE, O’Neill MS, Gronlund CJ, Brines SJ, Brown DG, Diez-Roux AV, Schwartz J. 2009. Mapping community determinants of heat vulnerability. Environmental Health Perspectives. Nov;117(11):1730-1736.

5UNC Institute for the Environment, The University of North Carolina at Chapel Hill. 2009. Raport komisji ds. zmian klimatycznych 2009. <http://www.ie.unc.edu/PDF/Climate_Change_Report.pdf> Dostęp 17 listopada 2012.

6Fuhrmann, C.M., Kovach, M.M., and C.E. Konrad II: Heat-related illness in North Carolina: Who’s at Risk? Doroczna konferencja edukacyjna Stowarzyszenia Zdrowia Publicznego Karoliny Północnej, New Bern, NC, 20 września 2013. <http://www.sercc.com/sercc_projects> Dostęp 22 grudnia 2012.

7The Climate Institute. Oceany i wzrost poziomu morza. (n.d.) <http://www.climate.org/topics/sea-level/index.html> Dostęp 17 listopada 2012.

8Tebaldi, C., Strauss, B. H., & Zervas, C. E. (2012). Modelling sea level rise impacts on storm surges along US coasts. Environmental Research Letters, 7(1):014032.

9Environmental Protection Agency. Climate change: Wpływ człowieka i adaptacja. Czerwiec 14, 2012. <http://www.epa.gov/climatechange/impacts-adaptation/coasts.html#impactssea> Dostęp 17 listopada 2012.

10English, PB; et al. 2009. Wskaźniki zdrowia środowiskowego w odniesieniu do zmian klimatu w Stanach Zjednoczonych: Findings from the State Environmental Health Indicator Collaborative. Environmental Health Perspectives. Nov;117(11):1673-1681.

Chcesz dowiedzieć się więcej?

Bilans energetyczny Ziemi, promieniowanie długo- i krótkofalowe

Zadania towarzyszące powyższym informacjom:

Zadania: Jakie czynniki mają wpływ na szklarnię? (Link do oryginalnej aktywności.)

Opis: To ćwiczenie koncentruje się na czynnikach, które wpływają na ogrzewanie w szklarni. Uczniowie stworzą swój własny model używając 2-litrowych butelek i zmierzą jak każda z nich ogrzewa się i zatrzymuje ciepło.

Związki z tematami: Albedo, Jak tworzą się chmury