Nuvem albedo - Cloud albedo

Gráfico da NASA representando a distribuição da radiação solar

O albedo da nuvem é uma medida do albedo ou refletividade de uma nuvem . As nuvens regulam a quantidade de radiação solar absorvida por um planeta e sua irradiância de superfície solar . Geralmente, o aumento da cobertura de nuvens se correlaciona com um albedo mais alto e uma absorção mais baixa de energia solar . O albedo da nuvem influencia fortemente o orçamento de energia da Terra , respondendo por aproximadamente metade do albedo da Terra. O albedo das nuvens depende da massa total da água, do tamanho e da forma das gotículas ou partículas e de sua distribuição no espaço. Nuvens espessas (como estratocúmulos ) refletem uma grande quantidade de radiação solar incidente, traduzindo-se em um alto albedo. Nuvens finas (como cirros ) tendem a transmitir mais radiação solar e, portanto, têm um albedo baixo. Mudanças no albedo das nuvens causadas por variações nas propriedades das nuvens têm um efeito significativo no clima global .

Núcleos de condensação de nuvem e albedo de nuvem

Em uma escala microscópica, as nuvens são formadas através da condensação de água em núcleos de condensação de nuvens , como poluição e partículas de aerossol . O tamanho, concentração, estrutura e composição química dessas partículas influenciam o albedo das nuvens. Por exemplo, as partículas de aerossol de carbono negro absorvem mais radiação solar e o aerossol de sulfato reflete mais radiação solar. Partículas menores formam gotículas de nuvem menores, que tendem a diminuir a eficiência de precipitação de uma nuvem, aumentando o albedo da nuvem. Além disso, mais núcleos de condensação de nuvem aumentam o tamanho de uma nuvem e a quantidade de radiação solar refletida.

Causas da variação do albedo da nuvem

O albedo da nuvem em um planeta varia de menos de 10% a mais de 90% e depende do tamanho das gotas, água líquida ou conteúdo de gelo, espessura da nuvem, ângulo do zênite solar, etc.

Caminho de água líquido

O caminho da água líquida de uma nuvem varia com a mudança do tamanho das gotas da nuvem, o que pode alterar o comportamento das nuvens e seu albedo. As variações do albedo de nuvens típicas na atmosfera são dominadas pela quantidade da coluna de água líquida e gelo na nuvem. Quanto menores as gotas e quanto maior o conteúdo de água líquida, maior o albedo da nuvem, se todos os outros fatores forem constantes.

O efeito Twomey (efeito indireto do aerossol)

Aumento da concentração de gotículas de nuvem e albedo devido ao efeito do aerossol

O Efeito Twomey é o aumento do albedo das nuvens devido aos núcleos das nuvens da poluição. O aumento da concentração do aerossol e da densidade do aerossol leva a uma concentração de gotículas de nuvem mais alta, gotículas de nuvem menores e albedo de nuvem mais alto. Em nuvens macrofisicamente idênticas, uma nuvem com poucas gotas maiores terá um albedo menor do que uma nuvem com mais gotas menores. As partículas de nuvem menores aumentam de forma semelhante o albedo da nuvem, reduzindo a precipitação e prolongando a vida útil de uma nuvem. Isso subsequentemente aumenta o albedo das nuvens, já que a radiação solar é refletida por um longo período de tempo. O Efeito Albrecht é o conceito relacionado de aumento da vida útil da nuvem a partir de núcleos de nuvem.

Ângulo Zenith

O albedo da nuvem aumenta com o conteúdo total de água ou profundidade da nuvem e o ângulo do zênite solar . A variação do albedo com o ângulo do zênite é mais rápida quando o sol está perto do horizonte e menos quando o sol está acima. A absorção de radiação solar por nuvens paralelas ao plano diminui com o aumento do ângulo zenital porque a radiação que é refletida para o espaço nos ângulos zenitais mais altos penetra menos profundamente na nuvem e, portanto, é menos provável de ser absorvida.

Influência no clima global

O albedo da nuvem afeta indiretamente o clima global por meio da dispersão e absorção da radiação solar no balanço de radiação da Terra. Variações no albedo das nuvens causam instabilidade atmosférica que influencia o ciclo hidrológico , os padrões climáticos e a circulação atmosférica . Esses efeitos são parametrizados pelo forçamento radiativo da nuvem , uma medida da radiação de ondas curtas e longas em relação à cobertura de nuvens . O Experimento de Orçamento de Radiação da Terra demonstrou que pequenas variações na cobertura de nuvens, estrutura, altitude, tamanho de gota e fase têm efeitos significativos no clima. Um aumento de 5% na reflexão de ondas curtas das nuvens neutralizaria o efeito estufa dos últimos duzentos anos.

Loops de feedback do Cloud Albedo-Clima

Há uma variedade de loops de feedback de albedo-clima de nuvem positivos e negativos em modelos de nuvem e clima. Um exemplo de um ciclo de feedback negativo do clima da nuvem é que, à medida que um planeta se aquece, a nebulosidade aumenta, o que aumenta o albedo do planeta. Um aumento do albedo reduz a radiação solar absorvida e leva ao resfriamento. Um ciclo de feedback positivo de neutralização considera o aumento da camada de nuvens altas, a redução na distribuição vertical da nebulosidade e a diminuição do albedo.

A poluição do ar pode resultar em variação nos núcleos de condensação das nuvens, criando um ciclo de feedback que influencia a temperatura atmosférica, a humildade relativa e a formação de nuvens, dependendo da nuvem e das características regionais. Por exemplo, o aumento dos aerossóis de sulfato pode reduzir a eficiência da precipitação, resultando em um ciclo de feedback positivo no qual a redução da eficiência da precipitação aumenta a longevidade atmosférica do aerossol. Por outro lado, um ciclo de feedback negativo pode ser estabelecido em nuvens de fase mista em que o aerossol de carbono negro pode aumentar a formação de precipitação da fase de gelo e reduzir as concentrações de aerossol.

Referências