Qu’est-ce que l’Albédo et comment l’estimer ?
Le soleil influence le temps, le climat et les processus du système terrestre. Le rayonnement solaire à ondes courtes entrant (c’est-à-dire l’énergie thermique de la lumière du soleil) fournit de l’énergie chimique aux plantes, détermine la température de la journée et régit les cycles de l’eau, de l’atmosphère et des océans.
En moyenne, 340 watts par mètre carré (W/m²) de rayonnement solaire incident atteignent la Terre. Un tiers de cette énergie est réfléchie vers l’espace, tandis que les deux tiers sont absorbés par les terres, les océans et l’atmosphère. La réflexion ou l’absorption de la lumière solaire dépend de l’albédo de la surface que la lumière solaire frappe. Pour mieux comprendre nous allons posez les questions suivantes : Que signifie l’albédo ?
Définition de l’albédo
L’albédo mesure le degré auquel une surface va réfléchir le rayonnement solaire entrant à ondes courtes. L’albédo d’une surface est exprimé sous la forme d’une fraction comprise entre 0 et 1, car une surface ne peut pas absorber ou réfléchir plus que la quantité qui la frappe. Une surface d’un blanc pur reflète 100 % du rayonnement solaire entrant (valeur d’albédo de 1). Une surface noire pure reflète 0 % du rayonnement solaire entrant (valeur d’albédo de 0). Comme la terre reflète environ un tiers du rayonnement solaire, l’albédo moyen de la terre est de 0,30.
Le rayonnement solaire qui n’est pas réfléchi est absorbé. C’est pourquoi les surfaces de couleur claire restent plus froides que les surfaces de couleur sombre. Par exemple, Durant une journée ensoleillée, une voiture noire sera plus chaude qu’une voiture blanche parce que la voiture noire a un albédo plus faible. En d’autres termes, une voiture noire absorbe plus de rayonnement solaire et une voiture blanche en réfléchit plus. L’albédo est également impliqué dans les processus du système terrestre liés au climat et au temps, comme le refroidissement des nuages et la rétroaction glace-albédo.
L’albédo et les surfaces
Des surfaces différentes ont des albédos différents. Par exemple, la neige et la glace réfléchissent plus de lumière que les étendues d’eau libre. L’albédo de la glace est de 0,85-0,90. Les eaux sombres de l’océan ont un albédo de seulement 0,05-0,10. La glace et la neige reflètent 85 à 90 % du rayonnement solaire entrant, tandis que les lacs et les océans n’en reflètent que 5 à 10 %.
En résumé, le couvert forestier sombre a un albédo de 0,15. Un désert sec et sablonneux a un albédo de 0,40 m. Le sable humide a un albédo de 0,25. Les nuages ont un albédo de 0,90.
L’albédo change selon les saisons. Les zones boisées en été perdent leur feuillage foncé en automne et en hiver et réfléchissent donc davantage de lumière (albédo plus élevé). De plus, la glace fond en été, ce qui réduit l’albédo dans les régions polaires en exposant l’océan sombre.
Les changements saisonniers peuvent également avoir un impact sur l’albédo de différentes zones, car les surfaces changent. Par exemple, la fonte des glaces de l’Arctique en été diminué l’albédo de la zone, car la glace et la neige réfléchissantes se retirent et l’océan et les terres plus sombres sont exposés. De même, dans les zones forestières à feuilles caduques, les arbres perdent leurs feuilles en hiver, ce qui augmente l’albédo car le sol réfléchit plus de lumière que le feuillage.
L’albédo moyen le plus élevé se trouve toutefois dans les nuages. Avec un albédo moyen de 0,90, les nuages reflètent environ 90 % du rayonnement solaire entrant, un processus appelé forçage de l’albédo des nuages. Il en résulte un forçage négatif ou un effet de refroidissement dans les zones nuageuses, car moins de lumière solaire atteint la surface. De cette manière, l’albédo affecte la météo.
Comment calculer l’albédo ?
Il existe plusieurs façons de mesurer et de calculer l’albédo. Le rayonnement solaire entrant peut être mesuré en watts par mètre carré (W/m²) à l’aide d’un pyranomètre. Les scientifiques utilisent couramment des techniques d’imagerie par satellite pour mesurer la quantité de rayonnement solaire à ondes courtes réfléchi par différentes surfaces terrestres.
Les pyranomètres et les satellites sont coûteux, et le calcul de l’albédo étendu peut être complexe. La formule d’albédo suivante est une manière simplifiée de calculer l’albédo d’une surface :
Albédo = Lumière réfléchie/lumière entrante.
Cette équation de l’albédo est la base essentielle du calcul de l’albédo. Des appareils moins coûteux qui mesurent l’intensité lumineuse peuvent être utilisés comme une approximation du rayonnement solaire pour des expériences à petite échelle. En pointant un appareil lux sur une surface, on enregistre la lumière réfléchie, tandis qu’en pointant un appareil sur la source de lumière, on enregistre la lumière entrante. En divisant ces deux valeurs, on obtient une valeur approximative de l’albédo de la surface.
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