Cos'è l'albedo?

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Negli ultimi decenni sentiamo parlare sempre più spesso di scioglimento dei ghiacci. Conseguenza del riscaldamento globale che si sta verificando sulla Terra, questo fenomeno riguarda tutti i ghiacci perenni, che si tratti dei poli o dei ghiacciai montani. Le notizie riguardanti il raggiungimento della più alta temperatura mai registrata in Antartide sono state all’ordine del giorno per settimane in questo inizio di 2020, stabilendo quasi ogni giorno nuovi record. Spesso i fenomeni naturali sono causati da diversi fattori. Lo scioglimento dei ghiacci non fa eccezione: tra le cause che concorrono a determinarlo troviamo un fenomeno chiamato albedo.

“Con il gran caldo vestitevi di colori chiari”

Dietro a questa strana parola, albedo, si nasconde un concetto molto intuitivo. Usiamo un po’ di fantasia: immaginiamo una calda giornata estiva, siamo davanti all’armadio e dobbiamo scegliere cosa indossare per uscire ed andare al mare. Difficilmente sceglieremo qualcosa di scuro: probabilmente, invece, opteremo per dei vestiti chiari, che “respingano il sole”.

Continuiamo a fantasticare: ora siamo arrivati ad una bellissima spiaggia vulcanica, sono le 3 del pomeriggio. Camminiamo a piedi nudi sulla passerella di legno bianco e, appena finisce, mettiamo i piedi sulla sabbia nera: speriamo di avere le ciabatte a portata di mano o che il mare sia vicino, perché altrimenti sarà facile scottarsi i piedi!

Perché la sabbia nera si scalda facilmente mentre i vestiti chiari rimangono più freschi?

Luce, lunghezze d’onda e colori

Per rispondere a questa domanda dobbiamo pensare ai colori. A scuola ci insegnano che i colori hanno a che fare con la luce. Nello specifico, la luce ha le caratteristiche di un’onda e, come tale, può avere diverse lunghezze. Ogni lunghezza d’onda ha diversa energia e può essere o meno percepita dal nostro occhio. Le lunghezze d’onda che possiamo percepire formano lo spettro del visibile, mentre quelle che non possiamo vedere costituiscono lo spettro infrarosso, se hanno lunghezza d’onda inferiore al visibile, e lo spettro ultravioletto, se la lunghezza d’onda è invece superiore al visibile.

All’interno dello spettro del visibile, poi, ad ogni lunghezza d’onda corrisponde un colore. Perché il nostro occhio percepisca un oggetto come “colorato”, è necessario che l’oggetto in questione assorba tutte le lunghezze d’onda tranne quella del colore percepito. Per intenderci, una foglia verde assorbe tutte le lunghezze d’onda tranne quella che corrisponde proprio al colore verde.

Il bianco ed il nero sono invece colori un po’ speciali. Il nostro occhio infatti percepisce un oggetto come bianco quando questo non assorbe nessuna lunghezza d’onda, mentre lo vede di colore nero quando l’oggetto in questione le assorbe tutte. Inoltre, come detto prima, ogni lunghezza d’onda ha una diversa energia che, assorbita da un oggetto, si trasforma in calore. Va da sé allora che, a parità di irraggiamento, un oggetto nero, che assorbe tutte le radiazioni luminose, sarà certamente più caldo rispetto ad uno bianco.

Il fatto che gli oggetti di colori scuri si scaldino più velocemente rispetto a quelli di colori chiari è qualcosa di risaputo, che tutti noi sperimentiamo nella vita quotidiana. Quello che forse risulta meno chiaro è cosa c’entri tutto questo con lo scioglimento dei ghiacci.

Definizione scientifica di albedo?

L’albedo è una caratteristica delle superfici e quantifica la frazione di energia di radiazione elettromagnetica che viene riflessa e non assorbita^[1]. Quando tutte le lunghezze d’onda vengono respinte, cioè nel caso in cui una superficie sia perfettamente bianca, il suo valore è 1. Al contrario, se tutte le lunghezze d’onda vengono assorbite, cioè se una superficie è perfettamente nera, il valore di albedo è 0^[3].

Ovviamente i valori intermedi sono infiniti, così come sono infinite le sfumature di colore. In natura è difficile avere colori assoluti: anche la neve fresca, pur essendo percepita dal nostro occhio come bianca, non ha valore di albedo pari a 1, bensì pari a 0,9^[3].

Alcuni valori di albedo riguardanti lo scioglimento dei ghiacci (3)

Artide, Antartide, ghiacciai: sicuramente paesaggi dove il colore dominante è il bianco. I valori di albedo qui sono quindi molto alti, prossimi a 1, determinando un effetto mitigante nei confronti dell’aumento della temperatura dell’aria. Tuttavia, mano a mano che le stagioni primaverile ed estiva avanzano, il calore dell’aria inizierà inevitabilmente a sciogliere gli strati superficiali di neve ghiacciata, con effetti significativi sull’albedo^[3].

Albedo e scioglimento dei ghiacciai

Sotto alla coltre di neve fresca, infatti, si nascondono superfici che bianche non sono e che quindi assorbono diverse lunghezze d’onda, scaldandosi più della superficie circostante e formando dei punti che favoriscono lo scioglimento del ghiaccio rimanente. Pensiamo ad elementi naturali del paesaggio, come rocce, terra, resti di vegetazione o il ghiaccio stesso, ma anche di origine antropica, come i rifiuti. Il materiale sepolto, inoltre, può venire anche da molto lontano, grazie alla circolazione globale dei venti. Sabbie desertiche, ceneri vulcaniche e polveri inquinanti generate dalla combustione di carbonio vengono infatti facilmente trasportate dai siti di produzione ai ghiacci perenni^[2].

Un altro fattore che accelera lo scioglimento dei ghiacci è la formazione di pozze di scioglimento. L’acqua ha infatti valori di albedo più bassi rispetto al ghiaccio e le pozze avranno un valore di albedo tanto più basso quanto più diventano profonde^[3].

Anche la frammentazione del ghiaccio ha un ruolo nella diminuzione dell’albedo. Quando ci troviamo di fronte ad un grosso blocco di ghiaccio, come una banchisa, la differenza di albedo colpisce principalmente i bordi, dove il ghiaccio incontra altri materiali. Ma se la banchisa comincia a frammentarsi, ci troveremo di fronte a tanti isolotti di ghiaccio, ciascuno dei quali espone all’esterno i proprio bordi. Frammenti di ghiaccio isolati si sciolgono molto più facilmente di una banchisa unita.

Il processo di scioglimento dei ghiacci quindi si autoalimenta: la diminuzione di albedo e la conseguente fusione innescano dei meccanismi che amplificano lo scioglimento stesso. Quando però arrivano l’autunno e l’inverno, le temperature progressivamente più rigide invertono la tendenza, favorendo la formazione del ghiaccio che era andato perduto^[3].

Alterazioni del ciclo

Il ciclo appena descritto è un fenomeno del tutto naturale, tuttavia negli ultimi decenni è andato incontro, come tutti sappiamo, ad uno sbilanciamento. I ghiacciai montani retrocedono ed il ghiaccio dei poli si scioglie sempre di più e sempre più velocemente.

Una delle cause è certamente l’aumento globale delle temperature atmosferiche, che agisce negativamente sul mantenimento dei ghiacci perenni principalmente in due modi. Innanzitutto l’aumento delle temperature medie primaverili ed estive provoca lo scioglimento di una quantità maggiore di ghiaccio, innescando i vari meccanismi legati all’abbassamento di albedo descritti finora. Inoltre sempre più spesso le temperature in autunno ed inverno non sono sufficientemente rigide per ripristinare tutto il ghiaccio che si è sciolto nei mesi caldi.

Anche l’inquinamento fa la sua parte: la costante e massiccia immissione in atmosfera di polveri contamina i ghiacci, abbassandone artificialmente l’albedo e causandone lo scioglimento precoce.

Conclusioni

Lo scioglimento dei ghiacci perenni è un argomento molto complesso, la cui spiegazione non si conclude di certo parlando dell’albedo. Tuttavia conoscere questo fenomeno può sicuramente dare qualche spunto di riflessione in più, oltre che offrire l’occasione per approfondire questa importante tematica.

Referenze

Glossary of atmospheric chemistry terms, J. G. Calvert, 1990
Impurities in snow: effects on albedo and snowmelts, S. G. Warren, 1984
National Snow & Ice Data Center – Thermodynamics: Albedo

Cos’è l’albedo?

A proposito di scioglimento dei ghiacci..