此條目
翻譯 品質不佳。此译文可能不准确、不流畅。請在熟悉中文和理解原文文本的前提下，協助翻譯本條目或重新編寫。请避免出現翻译腔 ，并不要使用未经校对的机器翻译 。明顯拙劣 的翻譯請改掛{{d |G13 }}提交刪除。
反照率 或反射係數 （英語：albedo ，/æ l ˈ b iː d oʊ 太陽輻射 與該物體表面接收太陽總輻射的兩者比率或分數度量，也就是指反射輻射 與入射總輻射 的比值[ 1] [ 註 1]
漫反射太陽光的百分比相關於不同的表面條件。 反照率取決於輻射的頻率 。當引用時未加說明，通常是指適當且平均跨越可見光的光譜。一般情況下，反照率取決於入射輻射的方向分布，除了朗伯表面 ，其分散是以餘弦函數輻射在所有的方向上，因此反照率是獨立分布的事件。在實務上，雙向反射分布函數 （BRDF）可能需要精確的表面特徵的散射特性，但反照率是非常有用的一次近似值。
反照率在氣象學 、天文學 是非常重要的概念，在LEED 可持續系統性的評量建築物，計算表面的反射率 。地球的整體平均反照率，是行星反照率 ，因為雲層的覆蓋，是30到35%，但由於不同的地質環境特徵，局部的表面有廣泛的不同[ 2]
在可見光範圍的典型反照率，可以從新雪的0.9到黑色木炭的0.04，深邃洞穴的暗處，有效反照率可以接近0，達到理想的黑體 。當從遠處觀察，海洋表面如同多數的森林，具有低的反照率，而沙漠地區和一些地貌有著最高的反照率；大部分土地地區的反照率在0.1至0.4之間[ 8] 地球 的平均反照率大約是0.3[ 9]
2003年至2004年的晴空和全天的年均反照率。 地球表面的反照率是由地球觀測 衛星的感測器，像是NASA 安裝在Terra 和Aqua 等太空船上的MODIS 儀器定期觀測取得的。由於衛星不能直接測定反射輻射的總量，BRDF的數學模組 被應用在將衛星測量反射樣本組估計的定向半球反射率 翻譯成雙半球反射率的估計（e.g.[ 10]
地球的平均表面溫度由於其反照率和溫室氣體效應，目前約是15℃。如果地球完全被冰凍（因此會有更高的反射率），地球的平均溫度將下降到低於 −40℃[ 11] [ 12] [ 13]
結果顯示有許多的應用程式涉及地面的反照率，特別是太陽天頂角 θ i α ¯ ( θ i ) {\displaystyle {{\bar {\alpha }}(\theta _{i})}} α ¯ ¯ {\displaystyle {\bar {\bar {\alpha }}}} D {\displaystyle {D}}
反照率α {\displaystyle {\alpha }}
α = ( 1 − D ) α ¯ ( θ i ) + D α ¯ ¯ . {\displaystyle {\alpha }=(1-D){\bar {\alpha }}(\theta _{i})+D{\bar {\bar {\alpha }}}.} 定向半球反射率 有時會作為黑色天空反照率，而雙向半球反射率 有時可能會做為白色天空反照率。這些條款是重要的，因為它們允許任何給定的光照條件表面計算了解內在特性[ 14]
行星 、衛星 和小行星 的反照率可以用於推斷很多關於它們的性質。反照率的研究，依賴波長、照明角度（"相位 "），和天文學主要領域，會隨時間變化的光度學 。對於不能以望遠鏡解析，又小又遠的天體，我們的瞭解大多來自對其反照率的研究。例如，絕對反照率可以指示太陽系 天體表面的冰含量，反照率與相位角的變化給了有關風化層 性質，而不尋常的雷達高反照率是小行星 金屬含量的指示。
土星的衛星，恩克拉多斯 （Enceladus），有已知太陽系內天體最高的反照率，反射99%的電磁波輻射。另一個顯著的高反照率天體是鬩神星 ，反照率是0.96[ 15] [ 16] 小行星帶 的小天體，反照率低於0.05[ 17] 彗核 的典型反照率是0.04[ 18] 太空風化 的表面包含一些有機化合物 。
月球 整體的反照率大約是0.12，但它是強烈定向和非朗伯表面，也顯現出強烈的衝日浪 [ 19] 風化層 表面。
在天文學中使用，常見的兩種反照率是（V波段）幾何反照率 （照明直接來自觀測者的後方）和球面反照率 （測量各種電磁能量反射所佔的比例）。它們的值可以大不相同，這常會造成混淆。
深入的研究，天體的定向反射特性通常以5個哈普克參數 表示，半經驗的描述反照率和相位 的變化，包括風化層 表面的衝日浪特徵。
天文學的（幾何）反照率、絕對星等 和直徑之間的相關性是[ 20]
A = ( 1329 × 10 − H / 5 D ) 2 {\displaystyle A=\left({\frac {1329\times 10^{-H/5}}{D}}\right)^{2}}
此處的A {\displaystyle A} D {\displaystyle D} H {\displaystyle H}
雖然反照率-溫度效應是越冷顯著，但在地球上，實際反照率最大的地區是熱帶，那兒有全年最豐沛的照明。附加的最大值區域是在北半球的3至12度之間變動[ 21] [ 21]
反照率的溫度效應強度取決於反照率的量和地區的日照 （太陽輻照度）水準；在高反照率的南極 和北極 ，由於低的日照而寒冷，在其他地區，像是撒哈拉沙漠 ，也有相對較高的反照率，那裏的高日照造成高熱。熱帶 和副熱帶 的雨林 區域有低反照率，但比低日照的相似溫帶森林 熱。因為日照扮演如此重要的作用，加熱和冷卻對反照率的影響，像高日照的熱帶地區傾向於當地的溫度波動時，反照率有明顯的變化[來源請求]
反照率影響氣候 和驅動天氣 。所有的天氣是地球的不同地區有不同的反照率，造成加熱不均勻的結果。基本上，在地球上有兩種類型的反照率就可以驅動天氣：陸地和海洋。陸地和海洋地區依據緯度和日照，產生出4種不同的基本氣團 ：在熱帶和副熱帶陸地是溫暖和乾燥；在熱帶和副熱帶海洋是溫暖和潮濕；在低溫的極地和副極地的陸地是寒冷和乾燥；在低溫的極地和副極地的海洋是寒冷和潮濕。在不同氣團間的不同溫度，造成不同壓力的結果，氣團發展出氣壓系統 。高壓系統流向低壓，在北半球由北向南驅動天氣，而使低壓由南向北。但因為地球的自轉，科里奧利力 的效應進一步使氣流複雜，創造了幾個天氣/氣候帶和噴射氣流 。
當地區的反照率因為降雪而改變，會造成雪-溫度回饋的結果。一層降雪會增加當地的反照率，反射掉陽光，導致該地區變冷。原則上，如果沒有外在的變化影響這一地區的溫度（例如，一個溫暖的氣團 ），升高的反照率和較低的溫度會持續，並導致進一步深化的降雪 －溫度回饋的降雪。然而，由於季節 變化是地區性天氣 的動力，暖氣團和更直接入射（高日照 ）的陽光最終將使雪融化。當融化顯露了較低反照率的地區，例如草或土壤，表面的效果被反轉：黑暗的表面降低反照率，增加該地區的溫度，倒置更多的雪融化，進一步降低反照率，結果會變得更熱。
雪的反照率是高度可變的，範圍從新雪的0.9，到融化中畫0.4的雪水和低至0.2的髒雪[ 22] 南極 的平均反照率略超過0.8，如果有輕微降雪覆蓋著溫暖的地區，雪趨向於融解，降低了反照率，並因更多的輻射被吸收而導致更多的雪融解（這是冰-反照率的正回饋 ）。宇宙塵 、含煤灰的揚塵等塵埃 ，有時會降低冰原和冰川的反照率[[ 23]
在小尺度下也可以應用反照率。在陽光下，深色的衣服吸收較多的熱量，而淺色的衣服反射較多的熱量，因此可以利用外部服裝的顏色對反照率的效應，從而控制身體的溫度[ 24]
反照率可以影響太陽能光伏設備 的電能 輸出。例如，光譜反映反照率影響的效應，說明了氫-矽基非晶（a-Si：H）的晶體矽和碳-矽基結晶（C-Si）的晶體矽的光伏材料，在不同的頻譜加權技術下，預測相較於傳統的光譜集成反照率。研究顯示，影響達到10%以上[ 25] [ 26]
因為森林通常是低反照率（經由光合作用 吸收大部分的紫外線和可見光譜 ），一些科學家曾經認為以吸熱較多的樹造林可以抵消不利的碳效益（或抵消森林砍伐 的不利氣候影響）。在常綠森林和積雪使反照率減少的影響，可能大到足以為森林砍伐導致淨冷卻的效果[ 27] 蒸散量 ，樹木影響氣候的方式也極其複雜。水蒸氣造成陸地表面冷卻，當凝結時就會加熱，一種強有力的溫室效應行為，在凝結成雲時可以增加反照率[ 28] [ 29]
在季節性積雪區，因為雪不容易覆蓋住樹木，因此冬季沒有樹木地區的反照率在10%至50%，高於森林附近的地區。落葉喬木 的反照率在0.15至0.18，而針葉樹 的值在0.09至0.15[ 5]
哈德利中心 的研究曾經調查反照率（通常是溫暖）的變化和碳固存 （通常是冷卻）的相對效應對造林的影響。他們發現，在熱帶和中緯度地區的新森林往往涼爽；在高緯度地區（例如西伯利亞）的新森林是中性或溫暖的[ 30]
水的反射與典型的地面材料非常不一樣，它的表面反射要使用菲涅耳方程 （見圖）計算。
雲反照率 對大氣溫度有相當大的影響力。不同類型的雲呈現出不同的反照率，理論上的反照率範圍從最小的0到最大的接近0.8。"在給定的任何一天，都約有一半的地球被雲遮蔽，反射比地面和水更多的陽光。"通過雲的反射陽光，使地球降溫，但它們也是陷阱，會成為溫暖地球的毯子"[ 31]
在一些地區，反照率和氣候會受到人造雲的影響，例如大型商用客機的凝結尾 [ 32] [ 33]
懸浮微粒 （非常細小的顆粒/大氣層中的液滴）對地球輻射的平衡，在直接和間接上都有影響。直接（反照率）影響一般是可以使地球降溫（粒子作為雲凝結核 ，從而改變雲的性質），間接的影響還不是很確定[ 34] [ 35]
懸浮微粒直接影響 ：懸浮微粒直接散射和吸收輻射。散射輻射可以使大氣層降溫，而吸收輻射會是大氣層增溫。懸浮微粒間接影響 ：懸浮微粒經由被稱為雲凝結核 的懸浮微粒子集團改變雲的性質。核濃度的增加導致雲滴數濃度增加，這反過來導致雲的反照率增加、光的散射和輻射冷卻（一階非直接影響），但其影響也導致降水量減少和增加雲的壽命（一階非直接影響）。另一個在氣候上的反照率相關效應是來自碳煙 的顆粒。這種效應的大小很難量化：政府間氣候變化專門委員會 估計來自化石燃料懸浮微粒的全球平均輻射量，強制碳煙的值為+0.2 W m−2 ，範圍在+0.1至+0.4 W m−2 [ 36] [ 37]
人類的活動（例如：砍伐森林、農業和城市化）改變全球各地區的反照率[ 38]
單散射反照率 是用來定義小顆粒對電磁波的散射。它取決於材料的性質（折射率）、顆粒的大小或數量、以及入射輻射的波長。
^ 因為它是以全部的反射輻射對入射輻射，所以包括漫反射和鏡面反射。射輻射對入射輻射的它將包括彌漫性和鏡面反射輻射反映。它們共同承擔表面的反射，然而我們通常假設只有完全漫射或只有完全的鏡面反射，以簡化計算。 ^ 卫星气象学基础 . 南京信息工程大学. [2014-12-21 ] . （原始内容 存档于2014-12-21）. ^ Environmental Encyclopedia, 3rd ed., Thompson Gale, 2003,ISBN 0-7876-5486-8 ^3.0 3.1 Pon, Brian.Pavement Albedo . Heat Island Group. 30 June 1999 [27 August 2007] . （原始内容 存档于2007年8月29日）. ^ Alan K. Betts; John H. Ball.Albedo over the boreal forest . Journal of Geophysical. 1997,102 (D24): 28,901–28,910 [27 August 2007] .Bibcode:1997JGR...10228901B doi:10.1029/96JD03876 原始内容 存档于2007年9月30日）. ^5.0 5.1 5.2 The Climate System . Manchester Metropolitan University. [11 November 2007] . （原始内容 存档于2007年11月21日）. ^6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 Tom Markvart; Luis CastaŁżer. Practical Handbook of Photovoltaics: Fundamentals and Applications. Elsevier. 2003.ISBN 1-85617-390-9 ^ Tetzlaff, G. Albedo of the Sahara. Cologne University Satellite Measurement of Radiation Budget Parameters. 1983: 60–63. ^ Albedo – from Eric Weisstein's World of Physics . Scienceworld.wolfram.com. [19 August 2011] . （原始内容存档 于2016-06-03）. ^ Goode, P. R.; et al.Earthshine Observations of the Earth's Reflectance .Geophysical Research Letters . 2001,28 (9): 1671–1674.Bibcode:2001GeoRL..28.1671G doi:10.1029/2000GL012580 ^ MODIS BRDF/Albedo Product: Algorithm Theoretical Basis Document, Version 5.0 (PDF) . [2 June 2009] . （原始内容 (PDF) 存档于2009年6月1日）. ^ Snowball Earth: Ice thickness on the tropical ocean (PDF) . [20 September 2009] . （原始内容存档 (PDF) 于2016-04-18）. ^ Effect of land albedo, CO2, orography, and oceanic heat transport on extreme climates (PDF) . [20 September 2009] . （原始内容存档 (PDF) 于2020-05-11）. ^ Global climate and ocean circulation on an aquaplanet ocean-atmosphere general circulation model (PDF) . [20 September 2009] . （原始内容 (PDF) 存档于2009年9月20日）. ^ Roman, M. O.; C.B. Schaaf; P. Lewis; F. Gao; G.P. Anderson; J.L. Privette; A.H. Strahler; C.E. Woodcock; M. Barnsley. Assessing the Coupling between Surface Albedo derived from MODIS and the Fraction of Diffuse Skylight over Spatially-Characterized Landscapes. Remote Sensing of Environment. 2010,114 (4): 738–760.doi:10.1016/j.rse.2009.11.014 ^ Sicardy, B.; Ortiz, J. L.; Assafin, M.; Jehin, E.; Maury, A.; Lellouch, E.; Gil-Hutton, R.; Braga-Ribas, F.; et al.Size, density, albedo and atmosphere limit of dwarf planet Eris from a stellar occultation (PDF) . European Planetary Science Congress Abstracts. 2011,6 : 137 [14 September 2011] .Bibcode:2011epsc.conf..137S 存档 (PDF) 于2018-10-06）. ^ Wm. Robert Johnston.TNO/Centaur diameters and albedos . Johnston's Archive. 17 September 2008 [17 October 2008] . （原始内容 存档于2008年10月22日）. ^ Wm. Robert Johnston.Asteroid albedos: graphs of data . Johnston's Archive. 28 June 2003 [16 June 2008] . （原始内容 存档于2008年5月17日）. ^ Robert Roy Britt.Comet Borrelly Puzzle: Darkest Object in the Solar System . Space.com. 29 November 2001 [1 September 2012] . （原始内容 存档于2009年1月22日）. ^ Medkeff, Jeff .Lunar Albedo . 2002 [5 July 2010] . （原始内容 存档于2008年5月23日）. ^ Dan Bruton.Conversion of Absolute Magnitude to Diameter for Minor Planets . Department of Physics & Astronomy (Stephen F. Austin State University). [7 October 2008] . （原始内容 存档于2008年12月10日）. ^21.0 21.1 Winston, Jay.The Annual Course of Zonal Mean Albedo as Derived From ESSA 3 and 5 Digitized Picture Data . Monthly Weather Review. 1971,99 (11): 818–827.Bibcode:1971MWRv...99..818W doi:10.1175/1520-0493(1971)099<0818:TACOZM>2.3.CO;2 ^ Hall, D.K. and Martinec, J. (1985), Remote sensing of ice and snow. Chapman and Hall, New York, 189 pp. ^ "Changing Greenland – Melt Zone" （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ） page 3, of 4, article by Mark Jenkins inNational Geographic ^ Health and Safety: Be Cool! (August 1997) . Ranknfile-ue.org. [19 August 2011] . （原始内容存档 于2020-09-05）. ^ Andrews, Rob W.; Pearce, Joshua M. The effect of spectral albedo on amorphous silicon and crystalline silicon solar photovoltaic device performance. Solar Energy. 2013,91 : 233–241.Bibcode:2013SoEn...91..233A doi:10.1016/j.solener.2013.01.030 ^ Brennan, M.P.; Abramase, A.L.; Andrews, R.W.;Pearce, J. M. Effects of spectral albedo on solar photovoltaic devices. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2014,124 : 111–116.doi:10.1016/j.solmat.2014.01.046 ^ Betts, RA.Offset of the potential carbon sink from boreal forestation by decreases in surface albedo . Nature. 2000,408 (6809): 187–190.PMID 11089969 doi:10.1038/35041545 ^ Boucher; et al. Direct human influence of irrigation on atmospheric water vapour and climate. Climate Dynamics. 2004,22 (6–7): 597–603.Bibcode:2004ClDy...22..597B doi:10.1007/s00382-004-0402-4 ^ Bonan, GB.Forests and Climate Change: Forcings, Feedbacks, and the Climate Benefits of Forests . Science. 2008,320 (5882): 1444–1449.Bibcode:2008Sci...320.1444B PMID 18556546 doi:10.1126/science.1155121 ^ Betts, Richard A.Offset of the potential carbon sink from boreal forestation by decreases in surface albedo . Nature. 2000,408 (6809): 187–190.PMID 11089969 doi:10.1038/35041545 ^ Baffled Scientists Say Less Sunlight Reaching Earth . LiveScience. 24 January 2006 [19 August 2011] . （原始内容存档 于2008-07-06）. ^ Contrails reduce daily temperature range (PDF) . Nature. 8 August 2002,418 : 601 [7 July 2015] .doi:10.1038/418601a 原始内容 (PDF) 存档于2006年5月3日）. ^ Cahalan, Robert F. The Kuwait oil fires as seen by Landsat. Journal of Geophysical Research (Adsabs.harvard.edu). 30 May 1991,97 : 14565.Bibcode:1992JGR....9714565C doi:10.1029/92JD00799 ^ Climate Change 2001: The Scientific Basis . Grida.no. [19 August 2011] . （原始内容 存档于2011年6月29日）. ^ Spracklen, D. V; Bonn, B.; Carslaw, K. S.Boreal forests, aerosols and the impacts on clouds and climate (PDF) . Philosophical Transactions of the Royal Society A. 2008,366 (1885): 4613–4626 [2016-03-01 ] .Bibcode:2008RSPTA.366.4613S PMID 18826917 doi:10.1098/rsta.2008.0201 存档 (PDF) 于2020-05-11）. ^ Climate Change 2001: The Scientific Basis . Grida.no. [19 August 2011] . （原始内容 存档于2011年6月29日）. ^ James Hansen & Larissa Nazarenko,Soot Climate Forcing Via Snow and Ice Albedos , 101 Proc. of the Nat'l. Acad. of Sci. 423 (13 January 2004) ("The efficacy of this forcing is »2 (i.e. for a given forcing it is twice as effective as CO2 in altering global surface air temperature)");compare Zender Testimony,supra note 7, at 4 (figure 3); See J. Hansen & L. Nazarenko,supra note 18, at 426. ("The efficacy for changes of Arctic sea ice albedo is >3. In additional runs not shown here, we found that the efficacy of albedo changes in Antarctica is also >3.");See also Flanner, M.G., C.S. Zender, J.T. Randerson, and P.J. Rasch,Present-day climate forcing and response from black carbon in snow , 112 J. GEOPHYS. RES. D11202 (2007) ("The forcing is maximum coincidentally with snowmelt onset, triggering strong snow-albedo feedback in local springtime. Consequently, the "efficacy" of black carbon/snow forcing is more than three times greater than forcing by CO2 ."). ^ Scott, Catherine; Monks, Sarah; Spracklen, Dominick; Arnold, Stephen; Forster, Piers; Rap, Alexandru; Carslaw, Kenneth; Chipperfield, Martyn; Reddington, Carly; Wilson, Christopher.Including the biogeochemical impacts of deforestation increases projected warming of climate (PDF) : EPSC2016–15602. 2016-04-01 [2024-12-13 ] .Bibcode:2016EGUGA..1815602S 存档 (PDF) 于2024-07-28）.
