Il cambiamento dell’albedo terrestre è un potente fattore in grado di regolare il Clima della Terra. Quando l’albedo, o riflettività, del pianeta aumenta, una maggior quantità di radiazione solare viene riflessa verso lo spazio, e ciò provoca un effetto di raffreddamento sulla temperatura globale. Al contrario, una diminuzione dell’albedo causa riscaldamento del pianeta. Una modificazione di appena l’1% dell’albedo terrestre ha un effetto sul bilancio radiativo di 3.4 Wm^-2, equivalente al forcing prodotto dal raddoppio della concentrazione della CO₂. Vediamo in qual modo l’albedo ha agito sulla temperatura globale dei decenni passati.  

                                   I trends dell’albedo prima del 2000
Vari fattori incidono sull’effetto dell’albedo della Terra. La neve ed il ghiaccio sono fortemente riflettivi, quindi quando si sciolgono l’albedo diminuisce. Le foreste hanno un albedo più basso del terreno scoperto, quindi la deforestazione aumento l’albedo (ma per la cronaca, abbattere tutti gli alberi non sarebbe la soluzione al problema del riscaldamento globale…). Gli aerosol hanno un effetto diretto ed uno indiretto sull’albedo. L’effetto diretto consiste in una riflessione della radiazione solare indietro verso lo spazio, e quindi raffreddamento della Terra. L’effetto indiretto si verifica in quanto le particelle costituenti l’aerosol funzionano da nuclei di condensazione delle nubi, e quindi influiscono sulla formazione e sulla durata della nuvolosità. Le nubi, a loro volta, influiscono sulla temperatura globale in vari modi. Possono avere un effetto raffreddante sul Clima, in quanto riflettono la radiazione solare in arrivo, ma possono anche avere un effetto di riscaldamento in quanto, intrappolando  in parte la radiazione infrarossa, riducono la perdita di calore.

Occorre prendere in considerazione tutti questi fattori quando si calcolano i forcings radiativi che regolano il Clima. Le modifiche dell’uso del terreno sono stimate dalle ricostruzioni storiche delle colture e dei pascoli. Una combinazione di osservazioni da satellite e da terra ci permette di determinare i trends degli aerosols e dei loro effetti sull’albedo delle nubi.  Ciò che emerge è che, tra i vari forcings dovuti all’albedo, l’albedo delle nubi è quello che ha un effetto predominante. Nel lungo periodo ha avuto un effetto di raffreddamento che si può valutare in -0.7Wm^-2 per l’intervallo 1850-2000.

Figura 1: andamento globale ed annuale dei vari tipi di forcings radiativi (Chapter 2 of the IPCC AR4).

                                 Trends dell’albedo dopo il 2000
Un modo di misurare l’albedo terrestre è quello che fa uso dello Earthshine (splendore della Terra). Cioè quella parte della radiazione solare che, riflessa dalla Terra, viene a sua volta riflessa dalla Luna di nuovo verso la Terra durante le ore della notte. L’Earthshine è stato misurato all’Osservatorio Solare Big Bear dal Novembre 1998 ( ed anche per limitati periodi anche nel 1994 e 1995). La figura 2 mostra come cambia l’albedo così come ricostruito da dati satellitari (linea nera) e da misure di Earthshine (linea blu)  (Palle 2004).

Figura 2: anomalie dell’Albedo ricostruite di dati del satellite ISCCP (in nero) e da misure di Earthshine (in blu). Nel periodo evidenziato si osservano forcings radiativi negativi (sull’asse di destra),cioè di raffreddamento (Palle 2004).

I dati riportati nella Figura 2 sono piuttosto problematici. La linea nera, dati ricostruiti del satellite ISCCP, “ rappresenta un parametro puramente statistico, con poco significato fisico, in quanto non tiene conto delle relazioni non lineari tra nubi , proprietà della superficie, e albedo planetario ed inoltre non comprende i cambiamenti di albedo dovuti agli aerosols, come nel caso del M.Pinatubo, o di emissioni di solfati dovute all’uomo” (Real Climate).

Anche più problematico è lo spike nell’andamento dell’albedo attorno al 2003 evidenziato dai dati di Earthshine (in blu). Oltretutto in netto contrasto con le misure da satellite che, per il periodo in questione, mostrano un trend ridotto o nullo. Per avere un riferimento, consideriamo l’episodio del Pinatubo del 1991, che iniettò una gran quantità di aerosol in atmosfera. Questi aerosols provocarono riflessione della radiazione solare incidente, e diedero luogo ad un forcing radiativo negativo di -2.5 Wm^-2 che causò una forte diminuzione delle temperature globali. I dati di Earthshine evidenziano addirittura un forcing negativo di -6Wm^-2 che avrebbe dovuto dar luogo ad una diminuzione ancora più marcata delle temperature globali. Ma tale evento non si è verificato (Wielicki 2007).

Nel 2008, è stata scoperta la causa di tale discrepanza. L’Osservatorio Solare Big Bear ha installato un nuovo telescopio nel 2004 che misura l’Earthshine. Con i dati nuovi e migliori, hanno ricalibrato i vecchi dati ed aggiornato i risultati relativi all’albedo da earthshine (Palle 2008). La Figura 3 mostra il vecchio albedo(in nero) ed il nuovo (in blu). Lo spike del 2003 sparisce. Comunque un trend di aumento dell’albedo rimane tra il1999 ed il 2003.

Figura 3: anomalie dell’albedo della Terra misurate con il metodo dell’Earthshine. In nero le anomalie dell’albedo pubblicate nel 2004 (Palle2004). In blu le anomalie dell’albedo aggiornate a seguito di migliore analisi dei dati, e comprendente anche un maggior numero di anni (Palle 2008).

Quanto è accurato il metodo earthshine nella determinazione dell’albedo globale?  Questo metodo non fornisce una stima globale dell’albedo globale, le osservazioni coprono  un terzo della Terra alla volta e certe aree non possono nemmeno essere viste dal posto di misura. Inoltre le misure sono sparse temporalmente e sono eseguite solamente per una ristretta banda di lunghezze d’onda, 0.4-0.7 µm (Bender 2006).

Al contrario, i dati di satelliti come CERES forniscono una misura globale della radiazione IR riflessa dalla Terra, e comprendono gli effetti dell’atmosfera e delle proprietà della superficie. Coprono inoltre uno spettro più ampio di quello di earthshine  (0.3–5.0 µm). Una analisi dei dati di CERES ha dimostrato che non appare alcun trend di lungo periodo dell’albedo dal Marzo 2000 al Giugno 2005. Il confronto con altri set di dati satellitari indipendenti (MODIS, MISR e SeaWiFS) ha trovato un “notevole accordo” tra i risultati dei 4 satelliti (Loeb 2007a).

Figura 4: anomalie mensili medie globali di flusso di CERES SW TOA, e di copertura nuvolosa di MODIS (Loeb 2007b).

L’albedo ha avuto un effetto sulla temperatura globale- per lo più un raffeddamento sul trend di lungo termine. Così come per altri recenti trends dell’albedo, i dati di earthshine mostrano un aumento dell’albedo tra il 1999 ed il 2003, ma un trend trascurabile o nullo dopo il 2003. I satelliti mostrano nessun trend dal 2000. L’entità del forcing radiativo attribuibile all’albedo negli anni recenti sembra essere minima.