vignette|Variation de l'albédo par ciel clair selon la surface. L'albédo, ou albedo (sans accent), est le pouvoir réfléchissant d'une surface, c'est-à-dire le rapport du flux d'énergie lumineuse réfléchie au flux d'énergie lumineuse incidente. C'est une grandeur sans dimension, comparable à la réflectance, mais d'application plus spécifique, utilisée notamment en astronomie, climatologie et géologie.
Étymologie Le substantif (consulté le 4 janvier 2016). masculin (consulté le 4 janvier 2016). albédo est emprunté au latin tardif (bas latin) , substantif féminin Entrée dans . signifiant blancheurLe Gaffiot, l'adjectif albus, a, um (grec ), « blanc mat », opposé à , « blanc éclatant ».. Il a été introduit au en optique et en astronomie par le mathématicien et astronome Jean-Henri Lambert.
Définitions L'albédo, dans sa définition la plus courante dite albédo de Bond, est une valeur comprise entre 0 et 1 : un corps noir parfait, qui absorberait toutes les longueurs d'onde sans en réfléchir aucune, aurait un albédo nul, tandis qu'un miroir parfait, qui réfléchirait toutes les longueurs d'onde, sans en absorber une seule, aurait un albédo égal à 1. D'autres définitions, dont celle de l'albédo géométrique, peuvent donner des valeurs supérieures à 1.
Le terme albédo (en anglais single scattering albedo..) est également utilisé en transfert radiatif pour décrire la part de la diffusion dans l'extinction totale d'un milieu semi-transparent. Il s'agit donc d'une quantité comprise entre 0 (pas de diffusion) et 1 (pas d'absorption).
Mesures
L'appareil qui mesure l'albédo est un albédomètre, composé d'un ou deux pyranomètres. Dans la pratique, un corps est perçu comme blanc dès qu'il réfléchit au moins 80 % de la lumière d'une source lumineuse blanche (par exemple, de la neige fraîche ou certains nuages). À l'inverse, tout corps réfléchissant moins de 3 % de la lumière incidente (du goudron, l'eau calme d'un lac) paraît noir.
Type de surface Albédo de Bond(de 0 à 1) Corps noir parfait 0,00 Surface de lac 0,02 à 0,04 lave 0,04 Forêt de conifères. 0,05 à 0,15 Surface de la mer 0,05 à 0,15 Sol sombre 0,05 à 0,15 Forêt de feuillus 0,15 à 0,20 Cultures 0,15 à 0,25 Sable léger et sec 0,25 à 0,45 Calcaire. 0,40 environ Nuage 0,50 à 0,80 Glace 0,60 environ Neige tassée 0,40 à 0,70 Neige fraîche 0,75 à 0,90 Miroir parfait 1,00 L'albedo dépend de la composition chimique de la chose étudiée, ce qui aura un impact notamment quand un nom unique est utilisé pour des choses différentes (par exemple, « sable », qui désigne un matériau granulaire dont la composition est très variable selon son origine, ou forêt, selon le type d'arbres qui la compose). Il dépend également de la forme physique de la chose, pour une composition chimique inchangée : par exemple, bien que les nuages, la glace et la neige ne sont essentiellement que de l'eau, leur albedo est bien plus grand que celui de la mer ou d'un lac, et va beaucoup varier selon qu'ils sont composés de flocons, de billes de glace ou de glace compacte. L'état de surface aura également son importance : de même qu'un marbre poli réfléchi plus que le même brut, une mer calme ou agitée n'ont pas le même albédo. Les couverts végétaux ont un albédo variable selon leur stade de développement et la saison, faible quand photosynthèse est active, plus fort quand ils sont secs.
La planète Terre présente un albédo de Bond dont les estimations varient entre 0,31. et 0,34..
Usages Climatologie L'albédo influe grandement sur la quantité d'énergie qui atteint effectivement la planète, ce qui en fait un facteur essentiel du climat. Mais en retour cette quantité d'énergie influe sur l'albedo notamment en modulant la couverture nuageuse et les surfaces couvertes par la glace. La rétroaction est complexe, avec des composantes positives qui l'amplifient, et des composantes négatives qui la contrarient.
En cas de refroidissement, les glaces de continent (inlandsis et glaciers) et marines (banquise) s'étendent, ce qui provoque une hausse de l'albédo. La planète renvoie plus de lumière solaire et en absorbe moins, ce qui intensifie son refroidissement. Et inversement, lors d'un réchauffement : la réduction de la glace entraîne un albedo plus faible, ce qui amplifie le réchauffement. À l'inverse, dans certaines conditions un réchauffement peut intensifier l'évaporation, accroître la présence d'eau dans l'atmosphère et par conséquent augmenter le volume de nuages. Ces éléments amplifient l'albédo grâce à leur surface claire et réfléchissante qui renvoie une portion du rayonnement solaire vers l'espace, contribuant ainsi à la réduction du réchauffement.
Les interactions sont d'autant plus complexes que l'importance de l'albedo varie selon quantités de facteurs, dont l'alternance diurne, la latitude et la saison (pendant la nuit en général (et en particulier aux pôles pendant la nuit polaire), l'énergie du soleil n'étant pas reçue il importe peu dans quelle proportion elle serait réfléchie ou absorbée et donc l'albedo a une importance très faible).
Ainsi l'albédo est l'un des paramètres à étudier si l'on s'intéresse à la température de la surface de la Terre, et qu'on envisage de modifier si on veut jouer avec le climat (global ou local), ce qui peut se faire de différentes façons : réduire l'albedo en remplaçant des champs ou des déserts par des forêts, des prairies, voire des champs d'appareils photovoltaïques, ou en recouvrant des glaces (ou plus généralement des surfaces) de poussières sombres (suies), ou l'augmenter par la réduction des surfaces sombres au profit de surfaces plus claires (revêtement des routes et des toits plus clairs en ville par exemple) ou par l'ensemencement des nuages.. En l'absence de recul et de maîtrise de la technologie, cette piste reste d'usage localisé, au niveau de microclimat et notamment urbain, ou comme sous-produit d'actions dont le but est différent (guerre météorologique, accroissement des pluies...).
Lutte contre la chaleur vignette|Un diagramme de l'EPA illustre l'albédo de différentes surfaces : de 10 à 15 % pour la tôle à 50 % à 90 % pour un toit peint en blanc.|alt= thumb|Toiture peinte en blanc à Paris en 2024, dans une démarche de réduction des îlots de chaleur par augmentation de l’albédo.|alt=Toiture blanche de plusieurs immeubles thumb|Vue au microscope électronique de pigments thermochromiques, qui s'éclaircissent (augmentation de l'albédo) quand la température dépasse . thumb|Micrographies optiques (au stéréomicroscope) d'un pigment thermochromique.Image (a) : en dessous de la température de transition de couleur, qui est pour ce matériau de et (b) au-dessus de cette valeur. En réalité, vu par l'œil humain sur une grande surface, le matériau apparaît noir dans le premier cas, et clair dans le second.
Les toits et terrasses sont les principaux stocks passifs de calories des bâtiments car, les plus exposés au rayonnement solaire direct.... Peindre les murs et terrasses exposés au soleil en blanc (à la chaux) est une méthode ancienne localement courante dans certaines îles et pays du pourtour méditerranéen, et en Amérique du Sud.. Depuis la fin du , des revêtements (peintures, matériaux) à forte réflectivité solaire et/ou à forte émissivité thermique dans les infrarouges lointains (GLO : 5 à 50 µm) élevés sont apparus sur les marchés, souvent associés au mot « Cool » (« cool-roof », pour les toitures, « cool paints » pour les peintures, et parfois « cold materials », pour les chaussées.
La ville de Los Angeles a peint certaines chaussées en blanc. Leur température a baissé de lors des canicules..
Un dispositif proche de « cool roofing » à New York a consisté à peindre des toits en blanc, a diminué leur température (jusqu'à de moins). ; à New York, plus d'un million de mètres carrés auraient ainsi été peints en blanc entre 2009 et 2023. À Paris également, ces solutions de toitures claires ou réfléchissantes, « cool roofing », sont mises en œuvre lors de rénovations énergétiques afin d’augmenter l’albédo urbain et de limiter les effets d’îlots de chaleur..
Un rapport estime que pour les blocs d'immeubles, peindre en blanc murs et trottoirs permettrait une économie d'énergie liée à la climatisation de 10 à 30 %. voire 40 % si le toit est peint en blanc (peindre une toiture sombre en blanc peut entraîner une réduction de la température de 6 à en été sous ce toit). Le PTFE a la meilleure performance avec une réflectivité supérieure à 0,9 sur le spectre des longueurs d'onde reçues du soleil (avec 80 % des UV réfléchis vers le ciel, soit bien plus que pour la plupart des autres matériaux blancs).
Cette modification importante des propriétés radiatives des surfaces construites.Maxime Doya. Thèse : Analyse de l'impact des propriétés radiatives de façades pour la performance énergétique de bâtiments d'un environnement urbain dense. Autre. Université de La Rochelle, 2010. Français. ⟨NNT : 2010LAROS296⟩. ⟨tel-00537691v2⟩ Voir notamment , et le chapitre « 1.4.3. Impact du vieillissement et de l’encrassement sur la réflectivité solaire » ; et la fig. 33: Densité de flux solaire réfléchi par les revêtements blancs testés, , et la fig. 34: Comparaison de la réflectivité solaire totale des échantillons, et pour les trois grands domaines spectraux (UV, VIS et NIR), p 83, peut « passivement ». significativement diminuer les effets des bulles de chaleur urbaines sur le confort intérieur, mais n'est cependant pas dénuée d'inconvénients : durant la journée, toutes les fois où l'indice UV est élevé, la peinture blanche réfléchissante contribue (par temps ensoleillé ou non) à renvoyer les UV solaires vers l'atmosphère, ce qui exacerbe alors la pollution photochimique et en particulier la production d'ozone troposphérique (des basses couches de l'atmosphère). Or l'ozone est l'un des polluants de l'air problématique, qui est déjà en forte croissance ; A un instant T, dans un logement sous une toiture ou terrasse de couleur blanche, la consommation énergétique d'une climatisation est diminuée. Mais en réfléchissant les infrarouges reçus du soleil vers la basse atmosphère, le blanchiment du bâti contribue aussi à réchauffer les basses couches de l'air par temps ensoleillé, en générant peut-être des effets convectifs encore mal compris. Si la masse d'air environnante contient des poussières, de la vapeur d'eau ou des particules ( noir de carbone fréquent dans les villes et contextes industriels), et qu'il y a peu de vent, elle absorbera une partie des infrarouges réverbérés par la peinture, et se réchauffera. Ainsi, en été, à la Rochelle, on a montré que les bâtiments thermiquement isolés participent davantage à l'îlot de chaleur urbain, même si le toit est blanchi (ce qui permet néanmoins au logement de moins surchauffer la journée si ses fenêtres restent fermées). dans les pays froids en hiver, ou dans les régions tempérés (pour des toitures peu ou mal isolés thermiquement), la peinture blanche, en hiver, réfléchira aussi les rayons du soleil qui auraient pu réchauffer le bâtiment ce qui peut entraîner une surconsommation d’énergie pour le chauffage, au détriment des effets espérés d'économies d'énergie et de moindre émission de GES. Une étude (2016). néo-zélandaise a comparé la température des toitures, et des pièces sous-jacentes (au plafond isolé) de deux bâtiments voisins et de structure presque identiques à Auckland, l'un avec un toit métallique rouge et l'autre avec un toit métallique blanc. L'étude a conclu qu'en automne et en hiver, sous le climat tempéré d’Auckland, .