Albedo

Fração de luz solar refletida difusamente em várias condições da superfície

Albedo, ou coeficiente de reflexão, derivado do termo latino albedo (brancura ou luz solar refletida, a partir de albus, branco), é a refletividade difusa ou poder de reflexão de uma superfície. Ela é a razão entre a radiação refletida pela superfície e a radiação incidente sobre ela. Sua natureza adimensional permite que ela seja expressa como uma percentagem, e ela é medida numa escala de zero, para nenhuma reflexão por uma superfície perfeitamente negra, até 1, para uma reflexão perfeita por uma superfície branca.

O albedo depende da frequência da radiação. Quando citada sem qualificação, ele geralmente se refere a uma média ao longo do espectro de luz visível. Em geral, o albedo depende da distribuição direcional da radiação incidente, com exceção de superfícies Lambertianas, que espalham a radiação em todas as direções de acordo com uma função cossenoidal e, portanto, têm um albedo que é independente da distribuição incidente. Na prática, uma função de distribuição bidirecional da refletância (bidirectional reflectance distribution function - BRDF) pode ser necessária para caracterizar com precisão as propriedades de espalhamento de uma superfície, mas o albedo é muito útil como uma primeira aproximação.

O albedo é um conceito importante em climatologia, astronomia e para o cálculo da refletividade de superfícies em sistemas de classificação de sustentabilidade de construções do Leadership in Energy and Environmental Design (LEED). O albedo total médio da Terra, ou seu “albedo planetário”, é de 30% a 35%, devido à cobertura de nuvens, mas varia muito localmente devido às diferentes características geológicas e ambientais.[1][2]

O termo foi introduzido na óptica por Johann Heinrich Lambert em seu trabalho Photometria de 1760.

Albedo terrestre

Exemplos de albedos
Superfície Albedo
típico
Asfalto novo 0,04[3]
Asfalto gasto 0,12[3]
Floresta de coníferas
(Verão)
0,08,[4] 0,09 a 0,15[5]
Árvores caducifólias 0,15 a 0,18[5]
Solo nu 0,17[6]
Grama verde 0,25[6]
Areia de deserto 0,40[7]
Concreto novo 0,55[6]
Gelo oceânico 0,5–0,7[6]
Neve recente 0,80–0,90[6]

Os albedos de materiais típicos em luz visível variam de até 0,9 para neve recente até cerca de 0,04 para carvão, uma das substâncias mais escuras. Cavidades profundamente sombreadas podem possuir um albedo efetivo aproximando-se do zero de um corpo negro. Quando vista à distância, a superfície do oceano tem um albedo baixo, como a maior parte das florestas, enquanto áreas desérticas possuem os mais altos albedos entre os tipos de terreno. A maior parte das áreas terrestres está na faixa de albedo de 0,1 a 0,4.[8] O albedo médio da Terra é de cerca de 0,3.[9] Isto é muito mais alto do que para os oceanos, principalmente por causa da contribuição das nuvens.

Média anual 2003-2004 de albedo de céu claro e céu total.

O albedo da superfície da Terra é estimado regularmente por meio de sensores em satélites de observação da Terra, como os instrumentos MODIS, da NASA, a bordo dos satélites Terra e Aqua. Como a quantidade total de radiação refletida não pode ser medida diretamente por satélite, um modelo matemático de BRDF é usado para traduzir um conjunto amostral de medições por satélite da refletância em estimativas da refletância direcional hemisférica e da refletância bi-hemisférica (por exemplo, [10]).

A temperatura superficial média da Terra devido ao seu albedo e ao efeito estufa é atualmente de 15 °C. Se a Terra se congelasse completamente (ficando, portanto, mais refletiva), a temperatura média do planeta cairia para abaixo de −40 °C.[11] Se apenas as massas de terra continentais fossem cobertas por glaciares, a temperatura média do planeta cairia para 0 °C.[12] Por outro lado, se toda a Terra ficasse coberta por água, a temperatura média do planeta subiria para cerca de 27 °C.[13]

Albedo de céu branco e de céu negro

Foi demonstrado que, para algumas aplicações envolvendo o albedo terrestre, o albedo a um determinado ângulo de zênite solar θi pode ser razoavelmente aproximado pela soma proporcional de dois termos: a refletância direcional hemisférica àquele ângulo de zênite solar, , e a refletância bi-hemisférica, , sendo a proporção definida como a proporção de iluminação difusa .

O albedo pode então ser dado por :

A refletância direcional hemisférica é algumas vezes mencionada como albedo de céu negro, e a refletância bi-hemisférica como albedo de céu branco. Esses termos são importantes porque eles permitem que o albedo seja calculado para quaisquer condições de iluminação a partir do conhecimento das propriedades intrínsecas da superfície.[14]