Albedo – el reflejo de la luz solar

Palabras clave de esta Unidad: albedo, oscurecimiento global, aerosoles, efectos de aerosol, albedo de nubes, la utilización de la tierra, la deforestación, la pérdida de hielo marino y nieve

La "blancura" de la Tierra

El Sol no es particularmente fuerte en el invierno. Su incidencia no logra alcanzar la cima del cielo y consecuentemente se produce menos calor. No obstante, las personas que practican deportes de invierno tienen que protegerse en particular, contra la radiación solar. Ellos pueden recibir fácilmente una quemadura de sol en su cara, aunque el aire sea muy frío. ¿Por qué sucede esto?
  

El peligro de quemaduras de sol no viene sólo del cielo, sino también del suelo. La superficie de la Tierra interactúa con la radiación del sol. Las superficies oscuras absorben mucha energía y se calientan. Las superficies muy brillantes se comportan de manera semejante a un espejo. Ellas reflejan la mayor parte de la luz del sol y la energía es conducida hacia el espacio. Si tocamos en el verano el metal de un automóvil negro, estará mucho más caliente que el uno de un automóvil blanco. La nieve fresca y el hielo reflejan 80 - 85% de la luz del sol. Por lo tanto, la piel de los esquiadores es afectada por la luz del sol de todas partes, debido a que la nieve no absorbe la luz sino que la refleja, y por eso continua estando fría.
 

Los científicos dan un nombre a esta capacidad de las superficies de reflejar la luz. Este nombre es: Albedo. Albedo (latín) significa "blancura". Nos dice cuán blanco/brillante es una superficie. El albedo es en particularmente alto para la nieve y el hielo. Pero también la arena, los desiertos y Sabanas sin mucha vegetación tienen un albedo alto. En contraste, es bajo para bosques (5-10%) e incluso más bajo para los océanos (4-7%).
 

Fig 2: Hielo  -  Desierto  -  Bosques  -  Océanos
Diferentes superficies en nuestro planeta; compilado de fotos satelitales de NASA 

La "blancura" en el cielo

Hay días que el cielo es gris y todo parece oscuro y nublado. Si queremos tomar fotos, la luz es apenas suficiente. ¿Pero hacia dónde se ha ido la luz? Si estuvieramos volando en avión encima de las nubes, el Sol estaría brillando. Las nubes parecerían brillantes como nieve en la cima de la capa de nubes. Esta capa de nubes no absorbió toda la luz del sol. Una parte es reflejada simplemente, semejante a la nieve en el suelo. Las nubes tienen un albedo de 40 a 90%, que es mucho más que el albedo medio en la Tierra (30%). Es por ello que son mucho más brillantes que la mayoría de las superficies en la Tierra. Las nubes parecen brillantes vistas desde el espacio, pero a menudo hacen la superficie de la Tierra más oscura y mantiene la luz del sol lejos de nosotros.
 

Oscurecimiento global o regional

No todo lo que flota entre la Tierra y el cielo fue hecho por la naturaleza. Algunos científicos y los medios introdujeron el término de "oscurecimiento global". Esto no se refiere a un eclipse solar, sino al hecho que la luz solar en algunos lugares es menor, haciéndolos más oscuros cuando alcanza la superficie de la Tierra. La razón no son solamente las nubes adicionales,  sino también mucha contaminación en el aire: el hollín y otras partículas. Generalmente este oscurecimiento tiene como resultado un enfriamiento y contrarresta regionalmente el calentamiento climático.
  

Efectos de los Aerosoles

Pero el "oscurecimiento" no es global. Está presente en regiones urbanizadas e industrialmente fuertes, en las que el aire esta muy contaminado. Las partículas en el aire, llamadas aerosoles, reflejan parcialmente la luz solar, antes que alcanze la superficie de la Tierra. Los científicos lo llaman un efecto directo de aerosol.

Pero las partículas en el aire tienen también un segundo efecto, un efecto indirecto de aerosol. Debido a que las partículas son responsables de la formación de gotitas de nube, el número de gotitas de nube aumenta, si más partículas están presentes.
  

La misma cantidad de agua tiene que ser distribuida ahora en más gotas. Consecuentemente, hay más gotitas pequeñas en lugar de algunas gotas grandes. Las nubes con gotitas más pequeñas son más brillantes y reflejan mejor la luz del sol. Además, ya que las gotitas no son suficientemente grandes para la lluvia, las nubes probablemente viven más tiempo. La interacción de partículas en el aire y las nubes lleva a un enfriamiento local. Como las medidas que apuntan a la mejora de la calidad del aire han aumentado, este efecto disminuye cada vez más. Esto puede observarse en Estados Unidos y en Europa. En China y muchos países en desarrollo con un menor control de la calidad del aire, se observa aún, un claro "efecto del oscurecimiento".
 

La pérdida del hielo y la nieve

Debido a que el hielo y la nieve reflejan gran parte de la luz del sol, la reflexión es reducida apreciablemente si el área cubierta por hielo y nieve se reduce. El suelo será más oscuro y tomará más energía solar. En una Tierra más caliente el promedio de la cobertura de nieve será más baja. Sin embargo, nosotros no esperamos que las masas inmensas de hielo de Antártida se fundan antes del  2100.
  

Fig 6: La vista del Océano Artico y Antártida en 21.09.2005. Hacia el fin del verano ártico la extensión de hielo de mar alrededor del Polo Norte es mínima. En el Polo Sur sin embargo el invierno antártico apenas termina y la extensión del hielo marino alrededor del continente Antártida está en su máximo. Visualización. NASA

A través de satélites se puede observar fácilmente, que el hielo que flota en el Océano Artico, disminuye fuertemente. Si el mar llega a ser más tibio, el hielo no sólo recibirá la radiación del sol, sino que también será calentado por todas partes. El hielo se funde más rápido en el agua tibia que en el aire a la misma temperatura. Los científicos esperan que en unas pocas décadas los barcos puedan viajar en el verano a través del Océano Artico de Europa a Asia Oriental (por ejemplo Japón y China). Esta ruta será mucho más corta que las rutas utilizadas hasta ahora. Pero para nuestro clima esta pérdida de hielo marino significa también que el calentamiento se acelera aún más, debido a que más energía solar es tomada por los océanos oscuros que por el hielo brillante. Este efecto es llamado reacción positiva.
  

Cómo la agricultura aclara la Tierra

La vegetación natural sin la interferencia humana sería muy diferente de lo que es ahora. La imagen muestra un mapa teórico de vegetación.
  

Figure 8: La vegetación en nuestro Planeta Tierra, asi se miraría si los humanos no existieran.
Fuente: IPCC AR4, Fig. 2.15

Al principio de la industrialización, alrededor de 1750, cerca de 7,9 – 9,2 millones de km² de la superficie de la Tierra habían sido utilizadas para la agronomía o el pasto. Hasta 1990 el área para la agricultura se expandió a 45,7 – 51,3 millones de km² (35-39% de la superficie terrestre global). Durante el mismo período cerca de 11 millones de km² de bosque fueron perdidos. Esto equivale aproximadamente al área de Europa. El bosque global en 1750 era estimado en alrededor de 52 millones de km², en 1992 fue estimado en 44 millones de km2 (Ramankutty y Foley, 1999) debido a que áreas grandes adicionales del bosque han sido cortadas o quemadas.
 

Hasta mediados del siglo XX la mayor parte de los bosques fueron cortados en las zonas de clima templado. En la actualidad, la deforestación es más fuerte en los trópicos. Debido a que los bosques tienen un albedo muy bajo (5-10%), pero el prado tiene un albedo de 20-25%, la superficie de la Tierra llegó a ser más brillante debido a la conversión de bosques a terrenos para la agricultura.
 

Texto: Dr. Elmar Uherek (MPI - Chemistry Mainz)
Traducción: Leticia Reyes
Revisor científico y corrector linguístico : Dr. Juan Carlos Ortiz Royero (Universidad del Norte / Baranquilla, Colombia)