Ketidakpastian Ilmu Albedo

"Awan sangat mengganggu bagi para ilmuwan iklim ..."

Karen M. Shell, Associate Professor, College of Earth, Ocean, dan Sains Atmosfer, Oregon State University, menulis tentang umpan balik awan untuk RealClimate

Albedo adalah ukuran reflektifitas permukaan. Efek Albedo bila diterapkan pada Bumi adalah ukuran berapa banyak energi matahari yang dipantulkan kembali ke angkasa. Secara keseluruhan, albedo Bumi memiliki efek pendinginan. (Istilah 'Albedo' berasal dari bahasa Latin untuk 'putih').

Prinsip dasarnya adalah analogi pada strategi yang digunakan oleh orang-orang yang tinggal di tempat yang panas. Bangunan diselesaikan dengan eksterior putih agar tetap dingin, karena permukaan putih memantulkan energi matahari. Permukaan hitam memantulkan jauh lebih sedikit. Orang memakai warna terang di musim panas daripada yang gelap untuk alasan yang sama.

Permukaan bumi terdapat bermacam-macam warna, mulai dari putih menyilaukan pada es dan salju, sampai permukaan gelap di lautan dan hutan. Setiap permukaan memiliki efek tertentu pada suhu bumi. Salju dan es mencerminkan banyak energi matahari yang kembali ke angkasa. Semakin gelap lautan akan menyerap energi, yang menghangatkan air. Lautan membantu menjaga bumi tetap hangat  karena mereka menyerap banyak panas (sekitar 90%). Pemanasan ini meningkatkan uap air, yang bertindak sebagai gas rumah kaca dan membantu untuk menjaga suhu dalam rentang manusia yang sebagian besar telah diambil untuk diberikan selama ribuan tahun.

Pandangan Berawan

Hal ini tidak hanya permukaan bumi yang memiliki kualitas reflektif. Awan juga memantulkan sinar matahari, memberikan kontribusi bagi efek pendinginan dari albedo. Mereka juga berkontribusi terhadap pemanasan pada saat yang sama, karena mereka terdiri dari uap air yang terkondensasi, yang mempertahankan panas.

Dan jika awan memperumit masalah, demikian juga dengan musim. Setiap tahun, albedo mengalami puncaknya selama dua kali. Puncak pertama terjadi ketika lautan es Antartika pada maksimum musim dingin. Puncak kedua, yang lebih besar, terjadi ketika ada salju yang menutupi lebih banyak dari belahan bumi utara.

Albedo juga berubah akibat interaksi manusia. Hutan memiliki albedo rendah dari tanah lapisan atas; penggundulan hutan akan meningkatkan albedo. Pembakaran bahan bakar fosil dan  kayu akan menambah karbon hitam ke atmosfer. Beberapa karbon hitam menempel di permukaan es, yang mengurangi albedo.

Albedo dan Pemanasan Global

Dampak proyeksi yang paling signifikan pada albedo adalah melalui pemanasan global di masa depan. Dengan pengecualian lautan es Antartika, baru-baru ini meningkat 1% per tahun, hampir semua es di planet ini mencair. Sebagaimana permukaan putih menurun di suatu daerah, maka akan lebih sedikit energi yang dipantulkan ke angkasa, dan bumi akan menjadi lebih hangat.

Hilangnya es Arktik menjadi perhatian khusus. Es menghilang cukup cepat; tidak hanya albedo menurun, namun kerugian memicu umpan balik positif. Dengan mengekspos permukaan laut pada sinar matahari, air akan lebih hangat. Ini mencairkan es dari bawah, sementara CO2 buatan manusia di atmosfer menghangatkan permukaan. Kelembaban juga meningkat; uap air merupakan gas rumah kaca yang kuat. Oleh karena itu lebih banyak es mencair, yang memperlihatkan lebih banyak air, yang mencairkan lebih banyak es dari bawah ...

Lingkaran ini adalah bahan bakar itu sendiri, efeknya mendapatkan lebih banyak dan lebih jelas. Ini adalah contoh yang baik dari umpan balik positif. Peningkatan uap air juga memiliki efek lain, yaitu untuk meningkatkan jumlah awan. Seperti yang sudah disebutkan, awan dapat meningkatkan Albedo (umpan balik negatif), tetapi juga pemanasan (umpan balik positif).

Mengukur Albedo

Albedo dari permukaan diukur pada skala dari 0 hingga 1, di mana 0 adalah permukaan hitam ideal tanpa refleksi, dan 1 merupakan permukaan putih yang memiliki refleksi sempurna.

Mengambil pengukuran sesuatu dengan begitu banyak variabel dan pengaruhnya jelas akan menjadi sebuah tantangan. Data satelit dibatasi oleh orbit satelit. Awan akan sulit untuk membedakan dari permukaan putih.

Pengukuran tidak langsung juga menjadi masalah. Proyek cahaya bulan menyelidiki fenomena di mana cahaya yang dipantulkan oleh bumi menerangi sisi gelap bulan. Dengan mengukur kecerahan, jumlah albedo - reflektifitas - dapat diperkirakan.

Proyek ini melaporkan temuan kontra-intuitif. Albedo Bumi tengah naik daun, bahkan ketika planet ini mengalami pemanasan. Hal ini tampaknya bertentangan, ketika Anthony Watts dengan cepat mencatat ketika ia menyuarakan argumen skeptisnya pada tahun 2007. Jika Albedo yang lebih tinggi memiliki efek pendinginan, bagaimana mungkin pemanasan global bisa terjadi?

Pekerjaan Rumit

Ilmu terus berupaya untuk berbenah diri. Makalah cahaya bulan yang pertama ( Palle 2004 ) mengklaim telah menemukan efek pendinginan yang sangat signifikan melalui peningkatan besar dalam Albedo global.

Hasilnya bermasalah. Mereka dengan tegas bertentangan dengan pengamatan satelit NASA CERES, dan perbedaan tersebut menjadi subjek penyelidikan. Pada tahun 2004, teleskop baru dipasang di observatorium Big Bear, di mana proyek berlokasi. Ini menjadi jelas bahwa analisis asli tidak akurat. Setelah dikoreksi, proyek cahaya bulan dan pengukuran satelit adalah yang lebih konsisten.

Gambar 1: Anomali albedo Bumi yang diukur dengan cahaya bulan. Yang bewarna hitam adalah anomali albedo yang diterbitkan pada tahun 2004 (Palle 2004). Warna biru adalah anomali albedo yang diperbarui setelah perbaikan analisis data, yang juga termasuk  data-data tahunan (Palle 2008 ).

Selama periode lima tahun, para ilmuwan menemukan bahwa Albedo sedikit meningkat. Sejak tahun 2003 catatan satelit CERES menunjukkan penurunan yang sangat sedikit.

Gambar 2: CERES Terra SW TOA fluks dan fraksi awan MODIS antara 30 S-30 N antara Maret 2000 dan Februari 2010 ( Loeb dkk 2012 - PDF)

Global dibandingkan lokal

Ada penilaian yang bertentangan pada tren  albedo global saat ini, mungkin karena perubahan dan efek yang kecil. Penelitian sedang dilakukan terhadap peran awan, baik sebagai pendorong dan masukan, dan peran Albedo dalam pembentukan awan.

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa albedo global cukup konstan, dan tidak memiliki dampak material terhadap suhu global. Efek lokal akan lebih terasa. Kehilangan Albedo di Kutub Utara bisa memanaskan air secukupnya untuk melepaskan metana yang tersimpan dalam kristal es yang disebut clathrates. (Metana adalah gas rumah kaca yang jauh lebih kuat daripada CO2).

Kehilangan Albedo di Kutub Utara akan mempercepat pemanasan di lapisan es yang berdekatan, melepaskan metana. Pencairan permafrost dapat mengurangi albedo, yang merupakan umpan balik positif lain yang akan mempercepat pemanasan. Penghangatan samudra dari berkurangnya albedo Arktik juga akan mempercepat mencairnya tepi tudung es Greenland, yang mempercepat kenaikan permukaan air laut

Kesimpulan

Albedo adalah subjek yang membutuhkan banyak penelitian lebih lanjut. Ini adalah fitur penting dari iklim kita, dan yang kompleks. Hal ini belum memungkinkan untuk membuat pernyataan definitif tentang apakah masa depan masih dapat berlanjut. Bahkan, itu adalah contoh yang baik dari 'ketidakpastian' sifat ilmu perubahan iklim.

Kita tahu planet ini mengalami pemanasan, dan bahwa manusia yang menyebabkan itu. Apa yang belum bisa kita katakan adalah bagaimana perubahan iklim mempengaruhi albedo, bagaimana kemungkinannya akan berpengaruh di masa depan, dan apa kontribusinya terhadap perubahan iklim - positif atau negatif - mungkin akan terjadi. 

Dasar sanggahan ditulis oleh GPWayne