Emisividad invernal y albedo

Una cuestión que me acabo de plantear: siempre hablamos del forzamiento negativo del albedo, ya que refleja la energía solar. Pero claro, esto es únicamente válido cuando existe radiación solar incidente

Un cuerpo absorbe parte de la radiación que incide en él, aumentando así su energía. Ese mismo cuerpo a su vez está emitiendo radiación, perdiendo energía por esta vía. Si la energía que absorbe es mayor que la que emite, aumenta su temperatura, si ocurre lo contrario su temperatura disminuye.

Esto se mide por 2 parámetros: la absorbancia y la emitancia. La absorbancia es el porcentaje de la radiación incidente que es absorbida por el cuerpo (en tanto por uno). La emitancia es el porcentaje de energía que emite respecto el máximo teórico de un "cuerpo negro"

Se cumple que absorbancia + emitancia =1 es decir:

Una superficie muy reflectante será poco emisiva (nieve)
Una superficie poco reflectante será muy emisiva (carbón)

Entonces, en invierno (cuando el albedo tiene muy poca importancia) ¿no supondrá un alto albedo un forzamiento positivo debido a su baja emitancia?

En Siberia, que en invierno apenas recibe radiación solar, la cobertura de nieve emite relativamente poca energía al exterior ¿si disminuiría esa cobertura de nieve el enfriamiento sería mayor?

Lo mismo ocurriría con la cobertura nubosa, solo que el forzamiento positivo en vez de venir de un aumento de la emitancia se produciría por un "efecto invernadero"

Podría ocurrir lo mismo en el ártico (que en invierno no recibe insolación). ¿no podría compensarse la disminución de albedo veraniego con una mayor emisión de energía al exterior durante los meses invernales debido a una menor extensión de la banquisa?

Pues tiene su logica

Se cumple que absorbancia + emitancia =1

¿Quien te ha dicho eso? 

Vamos, si no me equivoco, eso no es así. En principio, la emisividad es igual a la absortividad, por la ley de Kirchhoff (a = e)

Suponiendo que sólo hay balance radiativo:

1 = a + r + t
incidente = absorbancia + reflectancia + radiancia transmitida

Y en equilibrio termodinámico, absortancia = emitancia

No obstante hay dos flujos más, no radiativos: calor sensible y calor latente, que son muy importantes.

Una superficie muy reflectante será poco emisiva (nieve)
Una superficie poco reflectante será muy emisiva (carbón)

Eso es correcto, pero sólo en parte. En ese caso, estás hablando de reflectividad en el canal VIS+IR, mientras que la emisividad entra en balance con todo el espectro:

e(todo) = a(todo) = 1 - r(todo) - t(todo)

Claro que, puesto que el máximo de emisión térmica se produce en el IR, nos fijamos sólo en el e(IR). De hecho, los suelos, que son poco reflectantes en el IR-VIS, en general también son poco emisivos en el IR

Entonces, en invierno (cuando el albedo tiene muy poca importancia) ¿no supondrá un alto albedo un forzamiento positivo debido a su baja emitancia?

En Siberia, que en invierno apenas recibe radiación solar, la cobertura de nieve emite relativamente poca energía al exterior ¿si disminuiría esa cobertura de nieve el enfriamiento sería mayor?

¿Cómo que el albedo tiene poca importancia en invierno? 
¿No cuentas la radiación IR reflejada?
Si no me equivoco:
Nieve:

r(IR) = 0.7  -> a(IR) = 0.3
r(V) = 1       -> a(V) = 0

e(IR) = 0.98

Hielo glaciar:

r(IR) = 0.2  -> a(IR) = 0.8
r(V) = 0.6   -> a(IR) = 0.4

e(IR) = 0,96

Suelo medio:

r(IR) = 0.1/0.3  -> a(IR) = 0.9/0.7
r(V) = 0.1          -> a(V) = 0.9

e(IR) = 0.76/0.9


Conclusiones:

- El suelo se calienta más que el hielo-nieve, al absorber más IR.

- Sin embargo, la nieve tiene más emisividad, por lo que se enfría más.

Además, si disminuye el hielo o la nieve se entiende que es por calentamiento, y por tanto aumento de la emisión de IR por parte de la atmósfera.

Por otra parte, la nieve se enfría más que el suelo, ya que tiene más emisividad, por lo que al desaparecer, el suelo se calienta más.

Saludos 

Pero una cosa, no es lo mismo un manto nivoso que una cobertura de hielo, a la hora de intercambios de calor, eso si desconozco si en una medida importante de verdad.

Pero una cosa, no es lo mismo un manto nivoso que una cobertura de hielo, a la hora de intercambios de calor, eso si desconozco si en una medida importante de verdad.

Efectivamente, si no me equivoco, la nive enfría más que el hielo, por dos razones, absorbe menos IR y emite más radiación que el hielo.

Por otra parte, recalco que la nieve-hielo se enfrían más que el suelo, también por las mimas razones.

Saludos 

¿Cómo que el albedo tiene poca importancia en invierno? 
¿No cuentas la radiación IR reflejada?

Pero yo creo que la única radiación IR que incida sobre el terreno en invierno será la emitida por la propia atmósfera, ya que en latitudes altas no hay radiación solar incidente. Y esa energía IR procedente de la atmósfera será cuantitativamente muy pequeña si lo comparamos con la que procede del sol, ¿no?

Y esa energía IR procedente de la atmósfera será cuantitativamente muy pequeña si lo comparamos con la que procede del sol, ¿no?

Si no me equivoco, es al contrario, el sol tiene un máximo en el visible y una cola en el IR, la atmósfera tiene un máxim en el IR que es mayor que la cola del sol en esa banda.

A ver si encuentro una imagen mejor que esta



Pero puedo asegurarte que si tu coges un radiómetro (por ejemplo de la marca CIMEL o EVEREST) y apuntas al cielo (o al sol, da igual) te da la temperatura radiométrica media de la atmósfera que se corresponde aproximadamente con al de 500hpa.

Saludos 

Bueno, pero si tomamos todo el espectro de la radiación que incide desde el sol, la energía total supongo que será muy superior a la que irradia la atmósfera, otra cosa es que tomemos únicamente la longitud IR, donde las tornas se invierten.

De todas maneras, la energía IR que emite la atmósfera debería ser función de su temperatura, ¿no?

Bueno, pero si tomamos todo el espectro de la radiación que incide desde el sol, la energía total supongo que será muy superior a la que irradia la atmósfera, otra cosa es que tomemos únicamente la longitud IR, donde las tornas se invierten.

De todas maneras, la energía IR que emite la atmósfera debería ser función de su temperatura, ¿no?

Efectivamente, eso sí.

La atmósfera de por sí, emite poco en comparación a la insolación, pero ojo, que eso no significa que no sea importante, de hecho creo recordar que directamente hace subir unos pocos grados (sólo hay que ver un ejemplo extremo: un día de terrales, como quema* el aire en la sombra) e indirectamente no hace falta recordar lo que calienta la atmósfera.

*[Por otra parte, es obvio que el principal mecanismo de transmisión de calor de un fluído es la convección, por enima de conducción y radiación.]

Y claro, una amósfera fría emite menos que una caliente. De hecho, conocemos bien el clima de las zonas templadas, bastante menos del clima tropical, y todavía menos o casi nada sobre el clima polar.

¿Cuales son los balances energéticos en los polos? Supongo que Ernesto López-Baerza, profesor mío y amigo del foro lo sabría explicar mucho mejor que yo.

En primera aproximación los polos serían un "sumidero" de "calor adveccional" es decir, podríamos aplicar en parte las ecuaciones geosfróficas y de flujo de calor a gran escala.

Luego tendríamos que aplicar gradientes de calor sensible, y también debe ser muy importante el calor latente. La difusividad del calor en el suelo, si no me equivoco se anula a lo largo de un día y de un año, pero no sé si también sería aplicable a los polos.

Saludos 

Disculpen vds. que suba este topic pero me parece de sumo interés dada una discusión que tenemos montada en meteorología general.

Me he leído varias veces el topic y sigo sin entender por qué la nieve es tan buena emisora IR a pesar de ser tan buena reflectante en esta banda del espectro.