L'Albedo: il riflesso della luce solare

Parole chiave di questa Unità: albedo, offuscamento globale, aerosol, effetti degli aerosol, albedo delle nuvole, uso del territorio, deforestazione, scioglimento del ghiaccio marino e della neve

La "bianchezza" della Terra

In inverno il Sole non è particolarmente forte. Non lo vediamo mai alto nel cielo e scalda di meno. Tuttavia le persone che praticano sport invernali devono proteggersi accuratamente dalla radiazione solare. Infatti sebbene l'aria sia molto fredda, possono scottarsi facilmente il viso. Perché succede questo?  

Il pericolo di scottature causate dal sole non proviene solo dal cielo, ma anche dal suolo. La superficie terrestre interagisce con la radiazione solare in diversi modi: le superfici scure assorbono l'energia e si riscaldano; le superfici molto chiare si comportano come uno specchio, riflettendo la maggior parte della luce solare, e la relativa energia, verso lo spazio. Se in estate tocchiamo la carrozzeria di un'automobile nera, sarà molto più calda di quella di un'automobile bianca. La neve fresca e il ghiaccio riflettono l'80-85 % della luce solare. É per questo motivo che la pelle degli sciatori è irradiata dalla luce del sole da tutti i lati: la neve non assorbe la luce ma la riflette rimanendo fredda.

Gli scienziati danno un nome a questa capacità delle superfici di riflettere la luce. Questo nome è “albedo”. Albedo in latino significa "bianchezza” e ci dice quanto è bianca una superficie. L'albedo è particolarmente alta per la neve e il ghiaccio. Ma anche la sabbia, i deserti e le savane prive di vegetazione hanno una albedo molto elevata. Invece, è bassa per le foreste (5-10 %) ed ancora più bassa per gli oceani (4-7 %).  

Fig 2: Ghiaccio - Deserto - Foreste - Oceani
Diversi tipi di superfici del nostro pianeta; tratto dalle immagini satellitari della NASA

La "bianchezza" del cielo

Ci sono giorni in cui il cielo è grigio e tutto sembra scuro e offuscato. Se vogliamo scattare delle fotografie la luce è appena sufficiente. Ma dov'è andata a finire la luce? Se stessimo volando in aereo sopra le nuvole, vedremmo il sole splendere. Lo strato superiore delle nuvole apparirebbero bianco come la neve. Questo strato di nuvole non ha assorbito tutta la luce solare. La maggior parte è stata semplicemente riflessa, come fa la neve sul terreno. Le nuvole hanno un albedo dal 40 al 90 %, che è molto più alta dell'albedo media terrestre (30%). Perciò sono molto più chiare della maggioranza delle superfici sulla Terra. Viste dallo spazio le nuvole appaiono chiare, ma spesso rendono la superficie terrestre più scura e tengono lontano la luce solare.
 
 

Oscuramento globale o regionale

Non tutto quello che è sospeso tra la Terra e il cielo è naturale. Alcuni scienziati e mezzi di comunicazione hanno coniato il termine "oscurante globale". Quello che intendono non è un'eclissi solare, ma il fatto che la luce solare in alcuni luoghi giunge alla superficie terrestre piuttosto appannata. Ciò non accade solo per colpa delle nuvole, ma soprattutto a causa dell'elevato inquinamento da fuliggine e da altre particelle. Normalmente questo oscuramento produce un raffreddamento e, su scala regionale, si oppone al riscaldamento globale.

Effetti degli aerosol

Ma "l'oscuramento" non è globale. E' soprattutto presente nelle regioni fortemente urbanizzate e industrializzate, nelle quali l'aria è più inquinata. Le particelle presenti nell'aria, chiamate aerosol, riflettono la luce solare prima che possa raggiungere la superficie terrestre. Gli scienziati chiamano questo fenomeno un effetto diretto degli aerosol.

Ma le particelle presenti nell'aria hanno anche un secondo effetto, ovvero l'effetto indiretto degli aerosol. Infatti, poiché le particelle sono responsabili della formazione delle goccioline di nuvole, se sono presenti più particelle il numero di goccioline di nuvole aumenta.
  

La stessa quantità di acqua deve essere ora distribuita tra più gocce. Di conseguenza, ci sono molte goccioline piccole invece di poche gocce grandi. Le nuvole con goccioline più piccole sono più chiare e riflettono meglio la luce solare. Inoltre, poiché le goccioline non sono grandi abbastanza da generare la pioggia, le nuvole possono permanere più a lungo. L'interazione tra le particelle presenti nell'aria e le nuvole porta ad una raffreddamento locale. Con l'aumento dei provvedimenti finalizzate al miglioramento della qualità dell'aria questo effetto sta diminuendo, come si è potuto osservare negli Stati Uniti e in Europa. In Cina e in molti paesi in via di sviluppo dove i controlli sulla qualità dell'aria meno rigidi, si può ancora osservare un evidente "effetto oscurante".
 

Perdita di neve e ghiaccio

Poiché il ghiaccio e la neve riflettono fortemente la luce solare, la quantità di radiazione riflessa diminuisce significativamente se le aree coperte dal ghiaccio e dalla neve diventano più piccole. Il terreno è più scuro e assorbe più energia solare. Se la Terra si riscalda la copertura di neve diminuirà. Tuttavia, non si prevede che le immense masse di ghiaccio Antartico si possano sciogliere prima del 2100.

Fig 6: Veduta dell'Oceano Artico e Antartico il 21 Settembre 2005. Verso la fine dell'estate boreale l'estensione del ghiaccio marino intorno al Polo Nord è minima. Al Polo Sud invece l'inverno australe è appena terminato e l'estensione del ghiaccio marino intorno al continente Antartico è ai suoi massimi. Visualizzazione: NASA

Attraverso i satelliti si può facilmente osservare che il ghiaccio marino, che va alla deriva sull'oceano Artico, sta diminuendo notevolmente. Se il mare diventa più caldo, il ghiaccio non solo è  irradiato dal sole, ma è anche riscaldato su tutti i lati. Nell'acqua calda il ghiaccio si scioglie più velocemente che nell'aria alla stessa temperatura. Gli scienziati si aspettano che già in pochi decenni durante l'estate le navi potranno viaggiare attraverso l'Oceano Artico dall'Europa all'Asia Orientale arrivando in Giappone e Cina. Questa rotta sarà molto più corta delle rotte attualmente percorse. Ma per il nostro clima questa perdita di ghiaccio marino significa anche che il riscaldamento accelererà ulteriormente in quanto gli oceani scuri assorbono una maggiore quantità di energia solare rispetto al ghiaccio bianco. Questo effetto è definito feedback positivo.
  

In che modo l'utilizzo del territorio fa diventare la Terra più chiara

Senza l'interferenza dell'uomo, la vegetazione naturale apparirebbe molto diversa da come è in realtà. L'immagine mostra una mappa teorica della vegetazione.
  

Figure 8: La vegetazione sul nostro pianeta Terra come sarebbe se non esistessero attività umane. Fonte: IPCC AR4, Fig. 2.15

Dall'inizio dell’era industriale, cioè intorno al 1750, sono stati utilizzati per l'agricoltura e la pastorizia da 7,9 a 9,2 milioni di km² di terraferma. Fino al 1990 l'area dei terreni agricoli si estendeva per 45,7 – 51,3 milioni di km² (35-39 % della terraferma globale). Nello stesso periodo sono andati persi circa 11 milioni di km2 di foresta, un'area corrispondente a quella dell'Europa. Si ritiene che a livello globale le foreste nel 1750 coprissero circa 52 milioni di km², mentre nel 1992 questa area è stata stimata in 44 milioni di km² (Ramankutty e Foley, 1999). Da allora le aree forestali disboscate o bruciate sono ulteriormente aumentate.

Fino alla metà del XX secolo nelle zone a clima temperato la maggior parte delle foreste è stata tagliata. Attualmente, la deforestazione avviene soprattutto ai tropici. Poiché le foreste hanno un albedo molto bassa (5-10 %), mentre i prati hanno circa 20-25 %, la superficie terrestre diventa più chiara a causa della trasformazione delle foreste in terreno agricolo.