反照率（albedo），指被天體或表面反射出去的太陽(yáng)輻射占所有單射的太陽(yáng)輻射的比例，以分?jǐn)?shù)或百分?jǐn)?shù)表示。
不同物體反射太陽(yáng)光的程度是不一樣的，太空中本身不發(fā)光的天體的反射本領(lǐng)也是有高有低，為了表征不同的反射本領(lǐng)，天文學(xué)家定義了一個(gè)量，這個(gè)量就叫做反照率。反照率最早由法國(guó)科學(xué)家（J.H. 朗貝爾Lambert, 1728—1777）在其著作《光度學(xué)》中提出的。反照率的數(shù)值在0與1之間，如果反照率為0，那么就是一個(gè)“絕對(duì)黑體”，把射入的光線(xiàn)全部吸收而沒(méi)有任何反射；如果反照率為1，那么就是一個(gè)“理想鏡面”，把射入的光線(xiàn)全部反射沒(méi)有任何吸收。絕大多數(shù)的不發(fā)光天體的反照率介于0與1之間，只是大小方面有所差異。
行星的反照率和其表面本身的性質(zhì)相關(guān)，例如表面基本上是巖石的行星反照率較低，表面是氣態(tài)的行星則反照率大，即使是同一行星或衛(wèi)星，表面的不同地區(qū)，反照率也不相同。此外還和太陽(yáng)輻射的頻譜，陽(yáng)光照射的角度有關(guān)。測(cè)量和研究天體的反照率、探究反照率與波長(zhǎng)、與光照角度（位相角）的關(guān)系以及反照率隨時(shí)間的變化，是非常重要的研究方向。對(duì)于無(wú)法用望遠(yuǎn)鏡分辨清楚的小型和遠(yuǎn)距天體，天文學(xué)家就是通過(guò)研究它們的反照率，來(lái)獲得關(guān)于它們的知識(shí)。
地表反照率大小受多種因素共同影響，例如如太陽(yáng)高度角、土地利用類(lèi)型及覆蓋度、土壤濕度、地表粗糙度和天氣狀況等，是研究地表能量收支平衡和全球氣候變化的一種重要的無(wú)量綱地表參數(shù)。
相關(guān)參數(shù)
幾何反照率
幾何反照率是在位相角0°時(shí)，實(shí)測(cè)的天體的光度（即出射功率）與接收到的入射光的總功率之比。在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量在位相角0°前后較小的情況下進(jìn)行，得到天體反射性質(zhì)與位相角的經(jīng)驗(yàn)曲線(xiàn)，然后外推或內(nèi)插到0位相角，以得到幾何反照率。
目視幾何反照率
如果一個(gè)天體內(nèi)部本身具有發(fā)熱機(jī)制，例如土衛(wèi)二等，那么實(shí)際測(cè)量到的出射功率包含了它表面反射的功率，加上本身發(fā)射的功率，在某種情況下甚至?xí)笥谒邮盏降?a href="/hebeideji/8391271525784272473.html">單射功率，這時(shí)它的幾何反照率會(huì)大于1。為了更加準(zhǔn)確，天文學(xué)家進(jìn)一步又定義了目視幾何反照率。目視幾何反照率專(zhuān)指在天體可見(jiàn)光波段的幾何反照率。
邦德反照率
邦德反照率，又稱(chēng)球面反照率、行星反照率或全色反照率。以提出者美國(guó)天文學(xué)家G.P. 邦德(Bond，1825—1865)的名字命名。邦德反照率是指整個(gè)電磁波段的輻射照射到一個(gè)天體上反射到空間的功率與入射功率之比。由于它涉及整個(gè)波段和所有位相角，這對(duì)于測(cè)定天體吸收多少能量，因而測(cè)定其平衡溫度是很有用的。邦德反照率的數(shù)值嚴(yán)格介于0和1之間，通常邦德反照率可能大于或小于幾何反照率，這與所涉天體的表面和大氣性質(zhì)以及是否有熱源有關(guān)。
幾何反照率p和邦德反照率A有著如下關(guān)系：A=p·q，其中。相位角α是輻射源——反射目標(biāo)方向與觀(guān)測(cè)點(diǎn)——反射目標(biāo)方向之間的夾角。I（0）為0度相位角方向的散射流量。
天體反照率
研究行星、矮行星、小行星和衛(wèi)星的反照率，能幫助人們了解它們的性質(zhì)。測(cè)量和研究天體的反照率、探究反照率與波長(zhǎng)、與光照角度（位相角）的關(guān)系以及反照率隨時(shí)間的變化，是天文光學(xué)中非常重要的研究方向。尤其是對(duì)于無(wú)法用望遠(yuǎn)鏡分辨清楚的小型和遠(yuǎn)距離天體，天文學(xué)家就可以通過(guò)研究它們的反照率來(lái)獲得關(guān)于它們的知識(shí)。
行星反照率
太陽(yáng)系外行星反照率：現(xiàn)在人們對(duì)于任何系外行星的直接信息都非常少，可以通過(guò)基于亮度和假定反照率的成像法，來(lái)確定該行星的大小。
小行星反照率
反照率是研究小行星表面性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，跟小行星表面物質(zhì)的性質(zhì)（成分、顆粒大小、表面結(jié)構(gòu)等）有關(guān)。最初小行星被劃分為反照率小的碳質(zhì)（C型）小行星和反照率大的石質(zhì)（S型）小行星；后來(lái)科學(xué)家結(jié)合反射光譜等特征將小行星劃分為多類(lèi)（C、B、F、G、P、D、T、S、M、E、A、Q、R、V型等）；最新的分類(lèi)研究應(yīng)用發(fā)射光譜和反照率，把小行星分為S、C、X三大類(lèi)以及一些次要的異常類(lèi)型，每個(gè)大類(lèi)下面又可分出亞類(lèi)，共26個(gè)光譜型。例如S型小行星的表面主要成分為硅酸鹽與金屬鐵；M型小行星的表面主要成分為金屬鐵；C型小行星的表面化學(xué)成分與太陽(yáng)大氣的平均組成很相似（揮發(fā)性組分除外），富含碳質(zhì)和有機(jī)質(zhì)成分，類(lèi)似于碳質(zhì)球粒隕石。
衛(wèi)星反照率
月球：月球反照率是較低的，首先是因?yàn)樵虑虮砻嫒渴菐r石，還有月壤覆蓋，月面巖石反射性能不良，大致上只比陳舊的柏油路面稍高些。還有一個(gè)原因是月球表面沒(méi)有大氣，完全暴露在惡劣空間環(huán)境中，不斷受到宇宙線(xiàn)以及太陽(yáng)風(fēng)粒子的轟擊，受到石隕石和微隕石的撞擊，使得月面物質(zhì)粉碎、熔化、濺射和蒸發(fā)，在月壤中產(chǎn)生了凝集物，這類(lèi)凝集物中存在呈黑色的納米相鐵，降低了月球的反照率。月球的整個(gè)正面的平均反照率是0.12，也就是說(shuō)，滿(mǎn)月時(shí)月球只能把接收到的全部陽(yáng)光的12%反射出來(lái)。但是在月球表面不同區(qū)域，反照率是有差別的。某一特定區(qū)域的反照率受到當(dāng)?shù)乇砻嫖镔|(zhì)的化學(xué)和礦物學(xué)組成、微粒大小以及物質(zhì)密度的影響。在月球正面，月海的平均反照率為0.07，高地的平均值為0.15；月球背面的平均反照率為0.22。
實(shí)際上月球的反照率強(qiáng)烈地依賴(lài)于陽(yáng)光照射的方向，也就是說(shuō)，陽(yáng)光照射到月球面上的入射角不同，測(cè)量所得的反照率的數(shù)值不同；所以，月球在天空不同位置測(cè)得的反照率會(huì)有差異。測(cè)量時(shí)的理想狀態(tài)是陽(yáng)光照射的方向從觀(guān)測(cè)者的正背后照射過(guò)來(lái)，把觀(guān)測(cè)者投影在月球視圓面的中心，不過(guò)這是難以實(shí)現(xiàn)的。因此，我們所說(shuō)的月球反照率是實(shí)際測(cè)量時(shí)不同入射角下的數(shù)值歸算到理想狀態(tài)的一個(gè)平均值。月球的反照率反映了太陽(yáng)系無(wú)大氣天體巖石表面的典型特征。雖然月球反照率不高，但是除了太陽(yáng)以外，月球是全天最亮的天體。滿(mǎn)月時(shí)的月球之所以看起來(lái)這樣明亮，除了它離地球最近和尺度相對(duì)較大以外，還有一些次要的原因。一是沖日增亮效應(yīng)使得月面的亮度增加。二是在滿(mǎn)月時(shí)月面邊緣看上去與中央一樣明亮，也就是說(shuō)沒(méi)有臨邊昏暗效應(yīng)。這是月壤的反射性質(zhì)使然，月壤向單射方向的回射要比向四周的反射強(qiáng)烈。此外，在廣闊的黑暗天空背景下，人類(lèi)的視覺(jué)效應(yīng)也使得明亮的滿(mǎn)月看上去比實(shí)際的要亮。
土衛(wèi)二：土衛(wèi)二的反照率極高，是全太陽(yáng)系里“拒收”太陽(yáng)輻射最厲害的天體，其反照率高達(dá)99%，正因?yàn)槿绱耍列l(wèi)二溫度非常低，它的赤道地區(qū)的平均溫度為零下190攝氏度，被稱(chēng)為冰球。
海外天體反照率
除冥王星外，人們對(duì)海外天體研究較少，可以基于對(duì)反照率的假設(shè)，估算出海外天體的尺寸。如果海外天體的反照率比假設(shè)的要小，那么它們一定會(huì)更大，但如果它們反照率比假設(shè)的要大，那么它們一定會(huì)更小。
哈雷彗星
哈雷彗星與其他彗星相比，大且活躍，軌道有明確規(guī)律，該彗星的彗核大約為16×8×8千米，而且較暗，其反照率為0.03，甚至比煤還暗些，堪稱(chēng)太陽(yáng)系中最暗的星體之一。
地表反照率
地表反照率控制著到達(dá)地球表面的凈輻射能量，反映地氣之間的能量分配狀況，是地球氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵變量, 對(duì)地表和大氣之間的水熱交換具有重要的意義。當(dāng)單射到地表的太陽(yáng)短波輻射一定時(shí), 地表反照率越大，說(shuō)明地表反射的太陽(yáng)輻射越多，地表吸收的能量較少；而地表反照率越小，說(shuō)明地表反射的太陽(yáng)輻射越少，地表吸收的能量較多，則會(huì)引起一定的增溫效應(yīng)。地表反照率影響地表溫度、蒸發(fā)散、光合作用和呼吸作用等生物物理及化學(xué)過(guò)程，因此地表反照率直接或間接地影響著全球及區(qū)域氣候。
地球的反照率會(huì)隨入射光線(xiàn)角度、大氣成分、云量、雪、土地和沙子的顏色、樹(shù)木種類(lèi)和顏色的不同而改變，例如冰的反照率最高，水面和城市的反照率較低。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)大范圍植被特性的改變，會(huì)影響地球表面的反照率。例如農(nóng)田的反照率就與森林等自然植被有很大的不同，森林地表的反照率通常比開(kāi)闊地要低，因?yàn)樯种杏泻芏噍^大的葉片，入射的太陽(yáng)輻射在森林的樹(shù)冠層中會(huì)經(jīng)歷多次的反射、折射，導(dǎo)致反照率降低。人類(lèi)活動(dòng)向大氣中排放的氣溶膠也會(huì)影響地表的反照率，特別是雪地上方的黑碳氣溶膠，它的存在也會(huì)降低地表的反照率。
不同地表反照率
地表反照率是一個(gè)動(dòng)態(tài)的地表參數(shù)，隨著太陽(yáng)高度角的增加而降低，不同下墊面反照率隨太陽(yáng)高度角的變化規(guī)律是基本相同的。白天地表反照率大致呈“U”形，一般情況下上午反照率值大于下午反照率值，反照率變化相對(duì)地方正午時(shí)刻呈現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為反照率的日滯后現(xiàn)象，地表反照率與下墊面密切相關(guān)。
積雪表面反照率的變化：積雪是地球表面分布極廣的一種下墊面類(lèi)型，積雪對(duì)氣候的影響主要是其巨大的短波反照率、很強(qiáng)的長(zhǎng)波輻射能力和極低的導(dǎo)熱性。在無(wú)穩(wěn)定積雪的地區(qū)，在降雪、積雪和融雪過(guò)程中，地表反照率經(jīng)歷著很大的變化過(guò)程，幅度從0.20—0.80左右。
裸土表面反照率的變化：裸土地表反照率主要受地表土壤濕度的影響，不同土壤濕度引起日平均反照率的變化，但對(duì)同一土壤而言，不同濕度下的反照率日變化過(guò)程基本相似。地表反照率隨土壤濕度的增加而降低，并且這種變化在土壤含水量小時(shí)更劇烈。
海洋表層反照率的變化：海冰的覆蓋可造成海洋表面反照率的改變，影響海洋表層對(duì)太陽(yáng)輻射能量的吸收。通常無(wú)冰覆蓋的海面反照率為0.1～0.15。在海冰區(qū)，有新雪的海冰表面反照率可以達(dá)到0.9。但反照率的變化與海冰厚度、冰間水域的面積、海冰表面雪蓋的情況有很大的關(guān)系。
干旱地區(qū)反照率變化：干旱地區(qū)，反照率變化很小，反照率一般在0.3以上，影響其變化的因素主要是降水量。無(wú)植被覆蓋下墊面的波譜特性總體較為單調(diào)，可以將近紅外和中紅外合并，簡(jiǎn)單地分為兩部分，通過(guò)加權(quán)平均計(jì)算反照率。對(duì)于沙漠而言，與其他下墊面波譜的差別在于，一般下墊面在紫外區(qū)域反射率空間變化不大，而沙漠則要大一些。
被冠層反照率的變化：植被反照率不僅是太陽(yáng)入射光天頂角的函數(shù)，還與植被指數(shù)等有直接的關(guān)系。植被指數(shù)反映了地表植被覆蓋密度及土壤濕度等特征，其變化直接影響改變地面輻射平衡最敏感的參數(shù)——地表反照率，進(jìn)而影響地表能量平衡。
城區(qū)和郊區(qū)反照率的變化：在城市，自然的地表被人為地表所替代，使得其具有低反照率、高粗糙度，對(duì)地表熱通量產(chǎn)生很大的影響，使得城區(qū)的近地面溫度比郊區(qū)的溫度高出2—10℃，產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)。許多觀(guān)測(cè)事實(shí)表明，隨著城市的發(fā)展，城區(qū)比其他地區(qū)具有相對(duì)低的反照率。
地表反照率觀(guān)測(cè)
常規(guī)觀(guān)測(cè)： 人們最初是通過(guò)觀(guān)測(cè)來(lái)了解地表反照率，具體方法就是在地面以上某高度， 用一個(gè)朝上的短波輻射表測(cè)量向下的太陽(yáng)直接輻射加上大氣對(duì)太陽(yáng)光半球散射（漫射輻射），用另一個(gè)朝下短波輻射表測(cè)量地面向上半球反射輻射。 后者與前者通量比即為當(dāng)?shù)氐乇矸凑章剩话悴捎?只完全相同的總輻射表觀(guān)測(cè)。反照率輻射表是測(cè)量反射輻射或反照率儀器。 將總輻射表感應(yīng)面轉(zhuǎn)向地面時(shí)，即可測(cè)得地表反射輻射。 這是氣象臺(tái)站輻射觀(guān)測(cè)方法， 但測(cè)站分布離散，周?chē)^空曠，一般有植被覆蓋等因素，使得測(cè)站測(cè)得的輻射數(shù)據(jù)只能代表測(cè)站，不能表示大范圍，這種觀(guān)測(cè)方法代表性有限。
外推法：自然地表具有非均勻分布特性，常規(guī)地面觀(guān)測(cè)代表性有限，難以反映大范圍實(shí)際地表反照率分布狀況。 早期人們常在測(cè)定典型地表類(lèi)型反照率后，認(rèn)為植被類(lèi)型、土壤顏色或氣溫等相同區(qū)域地表反照率基本一致，然后通過(guò)插值等方法，由觀(guān)測(cè)站點(diǎn)反照率觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)推算出大范圍地表反照率分布狀況。但由于觀(guān)測(cè)資料代表性及地表參數(shù)不確定性，這種通過(guò)外推法獲得的大范圍地表反照率精度非常有限，無(wú)法準(zhǔn)確反映實(shí)際地表反照率時(shí)空分布特征。
遙感反演：衛(wèi)星遙感具有觀(guān)測(cè)范圍廣、 時(shí)空分辨率高等優(yōu)勢(shì)， 能夠提供較長(zhǎng)時(shí)間序列的對(duì)地觀(guān)測(cè)資料， 為研究大范圍乃至全球地表反照率時(shí)空分布及其動(dòng)態(tài)變化提供有利條件。 隨著遙感對(duì)地觀(guān)測(cè)和信息處理技術(shù)迅速發(fā)展， 利用遙感技術(shù)反演區(qū)域乃至全球地表反照率這一方法也得到了廣泛應(yīng)用。 如今衛(wèi)星遙感反演已成為獲得大范圍乃至全球具有較高時(shí)空分辨率地表反照率的一條有效途徑。 遙感數(shù)據(jù)雖然具有提供區(qū)域和全球分布優(yōu)勢(shì)， 但是遙感數(shù)據(jù)也需要地面觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)校正。
地表反照率影響
地球表面反照率的時(shí)空變化對(duì)全球氣候變化有著非常重要的影響，例如反照率降低，直接引起地表吸收的太陽(yáng)輻射增多，溫度升高，導(dǎo)致冰雪融化加劇，從而引起反照率進(jìn)一步降低。地表反照率與人們的日常生活息息相關(guān)，例如天氣預(yù)報(bào)，就是根據(jù)衛(wèi)星遙感和地面觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型模擬預(yù)測(cè)出來(lái)的，其中地表反照率就是模擬模型的非常重要的輸入?yún)?shù)。
在全球變暖的背景下, 不同土地利用類(lèi)型受人類(lèi)活動(dòng)和其他外界條件影響而發(fā)生改變, 進(jìn)而通過(guò)改變地表反照率而產(chǎn)生不同程度的輻射強(qiáng)迫。此外，同一種下墊面覆被類(lèi)型改變也會(huì)使輻射強(qiáng)迫的空間分布產(chǎn)生較大變化。地表反照率的改變能夠影響地表輻射收支和能量及水分熱力學(xué)循環(huán)，其產(chǎn)生的氣候效應(yīng)與溫室氣體相當(dāng)?shù)男?yīng)，甚至更為顯著，從而引起區(qū)域和全球氣候變化。徐忠峰等指出，人類(lèi)活動(dòng)造成的大面積土地利用與土地覆蓋變化，是使氣候發(fā)生變化的三大人為因素之一，這種大范圍的變化會(huì)使得反照率增加，從而減少地表吸收的太陽(yáng)輻射。
可見(jiàn)光反照率在大氣環(huán)流模式以及植被生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間的碳循環(huán)過(guò)程中都有著至關(guān)重要的作用。長(zhǎng)期的全球分光地表反照率數(shù)據(jù)集對(duì)探究不同地區(qū)的土地利用變化及其對(duì)氣候變化的影響都具有重要科學(xué)意義。研究人員通過(guò)對(duì)一些典型區(qū)域 (中國(guó)東部、歐洲東南部、美國(guó)中東部和巴西南部) 可見(jiàn)光反照率在不同時(shí)期的變化進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)自然植被向城市建成區(qū)和耕地轉(zhuǎn)化，會(huì)導(dǎo)致光反照率增加；耕地類(lèi)型的減少，會(huì)導(dǎo)致光反照率降低。
參考資料 >
Jupiter Fact Sheet.NASA.2024-03-26