Nube albedo

Gráfico de la NASA que representa la distribución de la radiación solar

El albedo de las nubes es una medida del albedo o reflectividad de una nube. Las nubes regulan la cantidad de radiación solar absorbida por un planeta y la irradiancia de su superficie solar. En general, una mayor cobertura de nubes se correlaciona con un mayor albedo y una menor absorción de energía solar. El albedo de las nubes influye fuertemente en el presupuesto energético de la Tierra y representa aproximadamente la mitad del albedo de la Tierra. El albedo de las nubes depende de la masa total de agua, el tamaño y la forma de las gotas o partículas y su distribución en el espacio. Las nubes gruesas (como los estratocúmulos) reflejan una gran cantidad de radiación solar entrante, lo que se traduce en un alto albedo. Las nubes delgadas (como los cirros) tienden a transmitir más radiación solar y, por lo tanto, tienen un albedo bajo. Los cambios en el albedo de las nubes causados por variaciones en las propiedades de las nubes tienen un efecto significativo en el clima global.

Núcleos de condensación de nubes y albedo de nubes

A escala microscópica, las nubes se forman a través de la condensación de agua en los núcleos de condensación de las nubes, como la contaminación y las partículas de aerosol. El tamaño, la concentración, la estructura y la composición química de estas partículas influyen en el albedo de las nubes. Por ejemplo, las partículas de aerosol de carbón negro absorben más radiación solar y el aerosol de sulfato refleja más radiación solar. Las partículas más pequeñas forman gotitas de nubes más pequeñas, que tienden a disminuir la eficiencia de precipitación de una nube, aumentando el albedo de la nube. Además, más núcleos de condensación de nubes aumentan el tamaño de una nube y la cantidad de radiación solar reflejada.

Causas de la variación del albedo de las nubes

El albedo de las nubes en un planeta varía de menos del 10 % a más del 90 % y depende del tamaño de las gotas, el agua líquida o el contenido de hielo, el grosor de la nube, el ángulo cenital solar, etc.

Ruta de agua líquida

La trayectoria del agua líquida de una nube varía con el cambio del tamaño de las gotas de la nube, lo que puede alterar el comportamiento de las nubes y su albedo. Las variaciones del albedo de las nubes típicas en la atmósfera están dominadas por la cantidad de columna de agua líquida y hielo en la nube. Cuanto más pequeñas sean las gotas y mayor el contenido de agua líquida, mayor será el albedo de la nube, si todos los demás factores son constantes.

El Efecto Twomey (Efecto Indirecto de Aerosol)

Aumento de la concentración de gotitas en la nube y albedo debido al efecto aerosol

El efecto Twomey es un aumento del albedo de las nubes debido a los núcleos de las nubes debido a la contaminación. El aumento de la concentración y la densidad del aerosol conduce a una mayor concentración de gotas de nubes, gotas de nubes más pequeñas y un albedo de nubes más alto. En nubes macrofísicamente idénticas, una nube con pocas gotas más grandes tendrá un albedo más bajo que una nube con más gotas más pequeñas. Las partículas de nube más pequeñas aumentan de manera similar el albedo de la nube al reducir la precipitación y prolongar la vida útil de una nube. Posteriormente, esto aumenta el albedo de las nubes a medida que la radiación solar se refleja durante un período de tiempo más largo. El efecto Albrecht es el concepto relacionado con el aumento de la vida útil de las nubes a partir de los núcleos de las nubes.

Ángulo cenital

El albedo de las nubes aumenta con el contenido total de agua o la profundidad de la nube y el ángulo cenital solar. La variación del albedo con el ángulo cenital es más rápida cuando el sol está cerca del horizonte y menos cuando el sol está sobre la cabeza. La absorción de la radiación solar por las nubes planas paralelas disminuye al aumentar el ángulo cenital porque la radiación que se refleja al espacio en los ángulos cenitales más altos penetra menos profundamente en la nube y, por lo tanto, es menos probable que sea absorbida.

Influencia en el clima global

El albedo de las nubes afecta indirectamente al clima global a través de la dispersión y absorción de la radiación solar en el balance de radiación de la Tierra. Las variaciones en el albedo de las nubes provocan inestabilidad atmosférica que influye en el ciclo hidrológico, los patrones climáticos y la circulación atmosférica. Estos efectos están parametrizados por el forzamiento radiativo de las nubes, una medida de la radiación de onda corta y onda larga en relación con la cobertura de nubes. El Experimento del Presupuesto de Radiación de la Tierra demostró que pequeñas variaciones en la cobertura, la estructura, la altitud, el tamaño de las gotas y la fase de las nubes tienen efectos significativos en el clima. Un aumento del cinco por ciento en la reflexión de onda corta de las nubes contrarrestaría el efecto invernadero de los últimos doscientos años.

Bucles de retroalimentación del clima y el albedo de las nubes

Hay una variedad de bucles de retroalimentación positiva y negativa del albedo y el clima de las nubes en los modelos de nubes y clima. Un ejemplo de un bucle de retroalimentación negativa entre las nubes y el clima es que, a medida que un planeta se calienta, aumenta la nubosidad, lo que aumenta el albedo de un planeta. Un aumento en el albedo reduce la radiación solar absorbida y conduce al enfriamiento. Un ciclo de retroalimentación positiva que contrarresta considera el aumento de la capa de nubes altas, la reducción en la distribución vertical de la nubosidad y la disminución del albedo.

La contaminación del aire puede provocar variaciones en los núcleos de condensación de las nubes, lo que crea un ciclo de retroalimentación que influye en la temperatura atmosférica, la humildad relativa y la formación de nubes, según las características regionales y de las nubes. Por ejemplo, el aumento de los aerosoles de sulfato puede reducir la eficiencia de la precipitación, lo que da como resultado un circuito de retroalimentación positiva en el que la disminución de la eficiencia de la precipitación aumenta la longevidad atmosférica de los aerosoles. Por otro lado, se puede establecer un bucle de retroalimentación negativa en las nubes de fase mixta en las que el aerosol de carbono negro puede aumentar la formación de precipitación en fase de hielo y reducir las concentraciones de aerosol.