Rückstrahlvermögen , oder Reflexionskoeffizient, ist auf lateinischen Rückstrahlvermögen "Weiße" zurückzuführen gewesen (oder hat Sonnenlicht widerspiegelt), der Reihe nach vom albus "Weiß", ist das weitschweifige Reflexionsvermögen oder die nachdenkende Macht einer Oberfläche. Es wird als das Verhältnis der widerspiegelten Radiation von der Oberfläche bis Ereignis-Radiation darauf definiert. Ein ohne Dimension Bruchteil seiend, kann es auch als ein Prozentsatz ausgedrückt werden, und wird auf einer Skala von der Null für keine nachdenkende Macht einer vollkommen schwarzen Oberfläche, zu 1 für das vollkommene Nachdenken einer weißen Oberfläche gemessen.

Rückstrahlvermögen hängt von der Frequenz der Radiation ab. Wenn angesetzt, unqualifiziert bezieht es sich gewöhnlich auf etwas passenden Durchschnitt über das Spektrum des sichtbaren Lichtes. Im Allgemeinen hängt der Rückstrahlvermögen vom Richtungsvertrieb der eingehenden Radiation ab. Ausnahmen sind Oberflächen von Lambertian, der Streuungsradiation in allen Richtungen gemäß einer Kosinus-Funktion, so hängt ihr Rückstrahlvermögen vom Ereignis-Vertrieb nicht ab. In der Praxis kann eine bidirektionale reflectance Vertriebsfunktion (BRDF) erforderlich sein, die sich zerstreuenden Eigenschaften einer Oberfläche genau zu charakterisieren, obwohl der Rückstrahlvermögen eine sehr nützliche erste Annäherung ist.

Der Rückstrahlvermögen ist ein wichtiges Konzept in der Klimatologie und Astronomie, sowie im Rechnen des Reflexionsvermögens von Oberflächen in LEED nachhaltigen geltenden Systemen für Gebäude, Computergrafik und Computervision. Der durchschnittliche gesamte Rückstrahlvermögen der Erde, sein planetarischer Rückstrahlvermögen, ist 30 bis 35 % wegen der Bedeckung durch Wolken, aber ändert sich weit lokal über die Oberfläche abhängig von den geologischen und Umwelteigenschaften.

Der Begriff wurde in die Optik von Johann Heinrich Lambert in seiner 1760-Arbeit Photometria eingeführt.

Landrückstrahlvermögen

Rückstrahlvermögen von typischen Materialien in der sichtbaren leichten Reihe von bis zu 0.9 für den frischen Schnee, zu ungefähr 0.04 für Holzkohle, eine der dunkelsten Substanzen. Tief können Shadowed-Höhlen einen wirksamen Rückstrahlvermögen erreichen, der sich der Null eines schwarzen Körpers nähert. Wenn gesehen, von weitem hat die Ozeanoberfläche einen niedrigen Rückstrahlvermögen, wie die meisten Wälder tun, während Wüste-Gebiete einige der höchsten Rückstrahlvermögen unter landforms haben. Die meisten Landgebiete sind in einer Rückstrahlvermögen-Reihe 0.1 zu 0.4. Der durchschnittliche Rückstrahlvermögen der Erde ist ungefähr 0.3. Das ist viel höher als für den Ozean in erster Linie wegen des Beitrags von Wolken.

Menschliche Tätigkeiten haben den Rückstrahlvermögen (über die Waldabfertigung und Landwirtschaft, zum Beispiel) von verschiedenen Gebieten um den Erdball geändert. Jedoch ist die Quantifizierung dieser Wirkung auf die globale Skala schwierig.

Das klassische Beispiel der Rückstrahlvermögen-Wirkung ist das mit dem Schneetemperaturfeed-Back. Wenn sich ein schneebedecktes Gebiet erwärmt und der Schnee, die Rückstrahlvermögen-Abnahmen schmilzt, wird mehr Sonnenlicht absorbiert, und die Temperatur neigt dazu zuzunehmen. Das gegenteilige ist wahr: Wenn sich Schnee formt, geschieht ein kühl werdender Zyklus. Die Intensität der Rückstrahlvermögen-Wirkung hängt von der Größe der Änderung im Rückstrahlvermögen und dem Betrag von insolation ab; aus diesem Grund kann es in den Wendekreisen potenziell sehr groß sein.

Der Oberflächenrückstrahlvermögen der Erde wird regelmäßig über Erdbeobachtungssatellitensensoren wie die MODIS Instrumente der NASA an Bord die Erde- und Wasser-Satelliten geschätzt. Da die Summe der widerspiegelten Radiation durch den Satelliten nicht direkt gemessen werden kann, wird ein mathematisches Modell des BRDF verwendet, um einen Beispielsatz des Satelliten reflectance Maße in Schätzungen des Richtungs-Hemispherical reflectance und bi-hemispherical reflectance zu übersetzen. (zum Beispiel,

.)

Die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde wegen seines Rückstrahlvermögens und des Treibhauseffekts ist zurzeit ungefähr 15 °C. Für den eingefrorenen (reflektierenderen) Planeten ist die durchschnittliche Temperatur unter 40 °C (Wenn nur alle Kontinente, die durch Gletscher - die Mitteltemperatur völlig bedecken werden, ungefähr 0 °C sind). Die Simulation für (absorptiver) aquaplanet zeigt die durchschnittliche Temperatur in der Nähe von 27 °C.

Weißer Himmel und Rückstrahlvermögen des schwarzen Himmels

Es ist gezeigt worden, dass für viele Anwendungen, die Landrückstrahlvermögen einschließen, dem Rückstrahlvermögen in einem besonderen Sonnenzenit-Winkel durch die proportionale Summe von zwei Begriffen vernünftig näher gekommen werden kann: Das Richtungs-Hemispherical reflectance in diesem Sonnenzenit-Winkel, und dem bi-hemispherical reflectance, hat das Verhältnis betroffen als das Verhältnis der weitschweifigen Beleuchtung definiert zu werden.

Rückstrahlvermögen kann dann als gegeben werden:

:

Richtungs-Hemispherical reflectance wird manchmal Rückstrahlvermögen des schwarzen Himmels und bi-hemispherical reflectance als weißer Himmel-Rückstrahlvermögen genannt. Diese Begriffe sind wichtig, weil sie dem Rückstrahlvermögen erlauben, für irgendwelche gegebenen Beleuchtungsbedingungen von Kenntnissen der inneren Eigenschaften der Oberfläche berechnet zu werden.

Astronomischer Rückstrahlvermögen

Die Rückstrahlvermögen von Planeten, Satelliten und Asteroiden können verwendet werden, um viel über ihre Eigenschaften abzuleiten. Die Studie von Rückstrahlvermögen, ihrer Abhängigkeit von der Wellenlänge, Winkel ("Phase-Winkel"), und Schwankung anzündend, umfasst rechtzeitig einen Hauptteil des astronomischen Feldes der Fotometrie. Für kleine und weite Gegenstände, die durch Fernrohre nicht aufgelöst werden können, kommt viel von, wem wir wissen, aus der Studie ihrer Rückstrahlvermögen. Zum Beispiel kann der absolute Rückstrahlvermögen den Oberflächeneisinhalt von Außensonnensystemgegenständen anzeigen, die Schwankung des Rückstrahlvermögens mit dem Phase-Winkel gibt Information über regolith Eigenschaften, während ungewöhnlich hoher Radarrückstrahlvermögen für den hohen metallischen Inhalt in Asteroiden bezeichnend ist.

Enceladus, ein Mond des Saturns, hat einen der höchsten bekannten Rückstrahlvermögen jedes Körpers im Sonnensystem mit 99 % der EM widerspiegelten Radiation. Ein anderer bemerkenswerter Körper des hohen Rückstrahlvermögens ist Eris mit einem Rückstrahlvermögen von 0.96

. Viele kleine Gegenstände im Außensonnensystem und Asteroid-Riemen haben niedrige Rückstrahlvermögen unten zu ungefähr 0.05. Ein typischer Komet-Kern hat einen Rückstrahlvermögen 0.04. Wie man denkt, ist solch eine dunkle Oberfläche für eine primitive und schwer abgewetterte Raumoberfläche bezeichnend, die einige organische Zusammensetzungen enthält.

Der gesamte Rückstrahlvermögen des Monds ist ungefähr 0.12, aber es ist stark gerichtet und non-Lambertian, auch eine starke Oppositionswirkung zeigend. Während solche reflectance Eigenschaften von denjenigen irgendwelcher Landterrains verschieden sind, sind sie für die regolith Oberflächen von luftlosen Sonnensystemkörpern typisch.

Zwei allgemeine Rückstrahlvermögen, die in der Astronomie verwendet werden, sind der (V-band) geometrische Rückstrahlvermögen (Helligkeit messend, wenn Beleuchtung direkt hinter dem Beobachter herkommt), und der Band-Rückstrahlvermögen (Gesamtverhältnis der elektromagnetischen Energie widerspiegelt messend). Ihre Werte können sich bedeutsam unterscheiden, der eine allgemeine Quelle der Verwirrung ist.

In ausführlichen Studien werden die reflectance Richtungseigenschaften von astronomischen Körpern häufig in Bezug auf die fünf Rahmen von Hapke ausgedrückt, die halbempirisch die Schwankung des Rückstrahlvermögens mit dem Phase-Winkel einschließlich einer Charakterisierung der Oppositionswirkung von Regolith-Oberflächen beschreiben.

Die Korrelation zwischen dem astronomischen (geometrischen) Rückstrahlvermögen, absoluten Umfang und Diameter ist:

wo der astronomische Rückstrahlvermögen ist, ist das Diameter in Kilometern, und H ist der absolute Umfang.

Beispiele von Landrückstrahlvermögen-Effekten

Beleuchtung

Obwohl die mit dem Rückstrahlvermögentemperaturwirkung in kälteren, mehr weißen Gebieten auf der Erde am besten bekannt ist, wird der maximale Rückstrahlvermögen wirklich in den Wendekreisen gefunden, wo ganzjährige Beleuchtung größer ist. Das Maximum ist zusätzlich in der Nordhemisphäre, sich zwischen 3 und 12 Graden nach Norden ändernd. Die Minima werden in den subtropischen Gebieten der Nord- und Südhalbkugeln gefunden, außer denen Rückstrahlvermögen ohne Rücksicht auf die Beleuchtung zunimmt.

Kleine Effekten

Rückstrahlvermögen arbeitet an einer kleineren Skala auch. Im Sonnenlicht absorbiert dunkle Kleidung mehr Hitze, und helle Kleidung widerspiegelt es besser, so etwas Kontrolle über die Körpertemperatur durch die Ausnutzung der Rückstrahlvermögen-Wirkung der Farbe der Außenkleidung erlaubend.

Bäume

Weil Bäume dazu neigen, einen niedrigen Rückstrahlvermögen zu haben, würde das Entfernen von Wäldern dazu neigen, Rückstrahlvermögen zu vergrößern, und konnte dadurch das lokalisierte Klimaabkühlen erzeugen (den verlorenen evaporative kühl werdende Wirkung von Bäumen ignorierend). Wolkenfeed-Backs komplizieren weiter das Problem. In jahreszeitlich schneebedeckten Zonen sind Winterrückstrahlvermögen von baumlosen Gebieten um 10 % bis 50 % höher als nahe gelegene bewaldete Gebiete, weil Schnee die Bäume als sogleich nicht bedeckt. Laubwechselnde Bäume haben einen Rückstrahlvermögen-Wert von ungefähr 0.15 zu 0.18, während Nadelbäume einen Wert von ungefähr 0.09 zu 0.15 haben.

Studien durch das Zentrum von Hadley haben den Verwandten untersucht (allgemein sich erwärmend) Wirkung der Rückstrahlvermögen-Änderung und Wirkung des Kohlenstoff-Ausschlusses beim Pflanzen von Wäldern (abkühlend). Sie haben gefunden, dass neue Wälder in tropischen und midlatitude Gebieten dazu geneigt haben kühl zu werden; neue Wälder in hohen Breiten (z.B Sibirien) waren neutral oder sich vielleicht erwärmend.

Schnee

Schnee-Rückstrahlvermögen können nicht weniger als 0.9 sein; das ist jedoch für das ideale Beispiel: frischer tiefer Schnee über eine nichts sagende Landschaft. Über die Antarktis betragen sie wenig mehr als 0.8 im Durchschnitt. Wenn sich ein geringfügig schneebedecktes Gebiet erwärmt, neigt Schnee dazu, zu schmelzen, den Rückstrahlvermögen senkend, und folglich zu mehr snowmelt (der Eisrückstrahlvermögen positives Feed-Back) führend. Cryoconite, pulveriger Windblown-Staub, der Ruß enthält, reduziert manchmal Rückstrahlvermögen auf Gletschern und Eiskappen.

Wasser

Wasser widerspiegelt Licht sehr verschieden von typischen Landmaterialien. Das Reflexionsvermögen eines Wasserspiegels wird mit den Gleichungen von Fresnel berechnet (sieh Graphen).

An der Skala der Wellenlänge des Lichtes ist sogar welliges Wasser immer glatt, so wird das Licht auf eine lokal spiegelnde Weise (nicht weitschweifig) widerspiegelt. Der Schimmer des Lichtes von Wasser ist eine alltägliche Wirkung davon. In kleinen Winkeln des Ereignis-Lichtes läuft Welligkeit auf reduziertes Reflexionsvermögen wegen der Steilheit des Reflexionsvermögens gegen die Ereignis-Winkelkurve und einen lokal vergrößerten durchschnittlichen Ereignis-Winkel hinaus.

Obwohl das Reflexionsvermögen von Wasser in niedrigen und mittleren Winkeln des Ereignis-Lichtes sehr niedrig ist, vergrößert es schrecklich in hohen Winkeln des Ereignis-Lichtes, die auf der beleuchteten Seite der Erde in der Nähe vom terminator (früh an Morgen, am späten Nachmittag und in der Nähe von den Polen) vorkommen. Jedoch, wie oben erwähnt, verursacht Welligkeit die merkliche Verminderung. Da das von Wasser spiegelnd widerspiegelte Licht den Zuschauer nicht gewöhnlich erreicht, wie man gewöhnlich betrachtet, hat Wasser einen sehr niedrigen Rückstrahlvermögen trotz seines hohen Reflexionsvermögens in hohen Winkeln des Ereignis-Lichtes.

Bemerken Sie, dass weiße Kappen auf Wellen weiß aussehen (und hohen Rückstrahlvermögen haben), weil das Wasser geschäumt wird, also gibt es viele überlagerte Luftblase-Oberflächen, die nachdenken, ihre Reflexionsvermögen zusammenzählend. Frisches 'schwarzes' Eis stellt Nachdenken von Fresnel aus.

Wolken

Wolkenrückstrahlvermögen hat wesentlichen Einfluss über atmosphärische Temperaturen. Verschiedene Typen von Wolken stellen verschiedenes Reflexionsvermögen aus, theoretisch sich im Rückstrahlvermögen von einem Minimum von ungefähr 0 zu einem Maximum erstreckend, das sich 0.8 nähert. "An jedem gegebenen Tag wird ungefähr Hälfte der Erde durch Wolken bedeckt, die mehr Sonnenlicht widerspiegeln als Land und Wasser. Wolken halten Erde kühl durch das Reflektieren des Sonnenlichtes, aber sie können auch als Decken dienen, um Wärme zu fangen."

Rückstrahlvermögen und Klima in einigen Gebieten werden durch künstliche Wolken, wie diejenigen betroffen, die durch die Kondensstreifen des schweren kommerziellen Verkehrsflugzeugverkehrs geschaffen sind. Eine Studie im Anschluss an das Brennen der kuwaitischen Ölfelder während des irakischen Berufs hat gezeigt, dass Temperaturen unter den brennenden Ölfeuern nicht weniger als 10 °C kälter waren als Temperaturen mehrere Meilen weg unter klaren Himmeln.

Aerosol-Effekten

Aerosole (sehr feine Partikeln/Tröpfchen in der Atmosphäre) haben sowohl direkte als auch indirekte Effekten auf das Strahlungsgleichgewicht der Erde. Das direkte (Rückstrahlvermögen) Wirkung ist allgemein, den Planeten abzukühlen; die indirekte Wirkung (die Partikel-Tat als Wolkenkondensationskerne und ändern dadurch Wolkeneigenschaften), ist weniger sicher. Laut der Effekten sind:

• Aerosol direkte Wirkung. Aerosole direkt Streuung und absorbieren Radiation. Das Zerstreuen der Radiation verursacht das atmosphärische Abkühlen, wohingegen Absorption das atmosphärische Wärmen verursachen kann.
• Aerosol indirekte Wirkung. Aerosole modifizieren die Eigenschaften von Wolken durch eine Teilmenge der Aerosol-Bevölkerung genannt Wolkenkondensationskerne. Vergrößerte Kern-Konzentrationen führen zu vergrößerten Wolkentröpfchen-Zahl-Konzentrationen, der der Reihe nach zu vergrößertem Wolkenrückstrahlvermögen führt, hat das Licht-Zerstreuen und Strahlungsabkühlen (zuerst indirekte Wirkung) vergrößert, sondern auch führt zu reduzierter Niederschlag-Leistungsfähigkeit und vergrößerter Lebenszeit der Wolke (die zweite indirekte Wirkung).

Schwarzer Kohlenstoff

Eine andere Rückstrahlvermögen-zusammenhängende Wirkung auf das Klima ist von schwarzen Kohlenstoff-Partikeln. Die Größe dieser Wirkung ist schwierig zu messen: Die Internationale Tafel auf der Klimaveränderung schätzt ein, dass das globale Mittelstrahlungszwingen für schwarze Kohlenstoff-Aerosole von fossilen Brennstoffen +0.2 W M, mit einer Reihe +0.1 zu +0.4 W M ist.

Andere Typen des Rückstrahlvermögens

Einzelner sich zerstreuender Rückstrahlvermögen wird verwendet, um das Zerstreuen von elektromagnetischen Wellen auf kleinen Partikeln zu definieren. Es hängt von Eigenschaften des Materials (Brechungsindex) ab; die Größe der Partikel oder Partikeln; und die Wellenlänge der eingehenden Radiation.

Siehe auch

• Das globale Verdunkeln
• Ausstrahlen
• Polare Wippe
• Sonnenstrahlungsmanagement
• Daisyworld

Links

• Offizielle Website des Rückstrahlvermögen-Projektes
• Globales Rückstrahlvermögen-Projekt (Zentrum für Wolken, Chemie und Klima)
• Rückstrahlvermögen - Enzyklopädie der Erde
• NASA MODIS BRDF/albedo Produktseite
• Oberflächenrückstrahlvermögen ist auf Beobachtungen von Meteosat zurückzuführen gewesen
• Eine Diskussion von Mondrückstrahlvermögen