反照率
反照率（albedo），指被天体或表面反射出去的太阳辐射占所有单射的太阳辐射的比例，以分数或百分数表示。
不同物体反射太阳光的程度是不一样的，太空中本身不发光的天体的反射本领也是有高有低，为了表征不同的反射本领，天文学家定义了一个量，这个量就叫做反照率。反照率最早由法国科学家（J.H. 朗贝尔Lambert, 1728—1777）在其著作《光度学》中提出的。反照率的数值在0与1之间，如果反照率为0，那么就是一个“绝对黑体”，把射入的光线全部吸收而没有任何反射；如果反照率为1，那么就是一个“理想镜面”，把射入的光线全部反射没有任何吸收。绝大多数的不发光天体的反照率介于0与1之间，只是大小方面有所差异。
行星的反照率和其表面本身的性质相关，例如表面基本上是岩石的行星反照率较低，表面是气态的行星则反照率大，即使是同一行星或卫星，表面的不同地区，反照率也不相同。此外还和太阳辐射的频谱，阳光照射的角度有关。测量和研究天体的反照率、探究反照率与波长、与光照角度（位相角）的关系以及反照率随时间的变化，是非常重要的研究方向。对于无法用望远镜分辨清楚的小型和远距天体，天文学家就是通过研究它们的反照率，来获得关于它们的知识。
地表反照率大小受多种因素共同影响，例如如太阳高度角、土地利用类型及覆盖度、土壤湿度、地表粗糙度和天气状况等，是研究地表能量收支平衡和全球气候变化的一种重要的无量纲地表参数。
相关参数
几何反照率
几何反照率是在位相角0°时，实测的天体的光度（即出射功率）与接收到的入射光的总功率之比。在实际测量中，测量在位相角0°前后较小的情况下进行，得到天体反射性质与位相角的经验曲线，然后外推或内插到0位相角，以得到几何反照率。
目视几何反照率
如果一个天体内部本身具有发热机制，例如土卫二等，那么实际测量到的出射功率包含了它表面反射的功率，加上本身发射的功率，在某种情况下甚至会大于它接收到的单射功率，这时它的几何反照率会大于1。为了更加准确，天文学家进一步又定义了目视几何反照率。目视几何反照率专指在天体可见光波段的几何反照率。
邦德反照率
邦德反照率，又称球面反照率、行星反照率或全色反照率。以提出者美国天文学家G.P. 邦德(Bond，1825—1865)的名字命名。邦德反照率是指整个电磁波段的辐射照射到一个天体上反射到空间的功率与入射功率之比。由于它涉及整个波段和所有位相角，这对于测定天体吸收多少能量，因而测定其平衡温度是很有用的。邦德反照率的数值严格介于0和1之间，通常邦德反照率可能大于或小于几何反照率，这与所涉天体的表面和大气性质以及是否有热源有关。
几何反照率p和邦德反照率A有着如下关系：A=p·q，其中。相位角α是辐射源——反射目标方向与观测点——反射目标方向之间的夹角。I（0）为0度相位角方向的散射流量。
天体反照率
研究行星、矮行星、小行星和卫星的反照率，能帮助人们了解它们的性质。测量和研究天体的反照率、探究反照率与波长、与光照角度（位相角）的关系以及反照率随时间的变化，是天文光学中非常重要的研究方向。尤其是对于无法用望远镜分辨清楚的小型和远距离天体，天文学家就可以通过研究它们的反照率来获得关于它们的知识。
行星反照率
太阳系外行星反照率：现在人们对于任何系外行星的直接信息都非常少，可以通过基于亮度和假定反照率的成像法，来确定该行星的大小。
小行星反照率
反照率是研究小行星表面性质的一个重要参数，跟小行星表面物质的性质（成分、颗粒大小、表面结构等）有关。最初小行星被划分为反照率小的碳质（C型）小行星和反照率大的石质（S型）小行星；后来科学家结合反射光谱等特征将小行星划分为多类（C、B、F、G、P、D、T、S、M、E、A、Q、R、V型等）；最新的分类研究应用发射光谱和反照率，把小行星分为S、C、X三大类以及一些次要的异常类型，每个大类下面又可分出亚类，共26个光谱型。例如S型小行星的表面主要成分为硅酸盐与金属铁；M型小行星的表面主要成分为金属铁；C型小行星的表面化学成分与太阳大气的平均组成很相似（挥发性组分除外），富含碳质和有机质成分，类似于碳质球粒陨石。
卫星反照率
月球：月球反照率是较低的，首先是因为月球表面全部是岩石，还有月壤覆盖，月面岩石反射性能不良，大致上只比陈旧的柏油路面稍高些。还有一个原因是月球表面没有大气，完全暴露在恶劣空间环境中，不断受到宇宙线以及太阳风粒子的轰击，受到石陨石和微陨石的撞击，使得月面物质粉碎、熔化、溅射和蒸发，在月壤中产生了凝集物，这类凝集物中存在呈黑色的纳米相铁，降低了月球的反照率。月球的整个正面的平均反照率是0.12，也就是说，满月时月球只能把接收到的全部阳光的12%反射出来。但是在月球表面不同区域，反照率是有差别的。某一特定区域的反照率受到当地表面物质的化学和矿物学组成、微粒大小以及物质密度的影响。在月球正面，月海的平均反照率为0.07，高地的平均值为0.15；月球背面的平均反照率为0.22。
实际上月球的反照率强烈地依赖于阳光照射的方向，也就是说，阳光照射到月球面上的入射角不同，测量所得的反照率的数值不同；所以，月球在天空不同位置测得的反照率会有差异。测量时的理想状态是阳光照射的方向从观测者的正背后照射过来，把观测者投影在月球视圆面的中心，不过这是难以实现的。因此，我们所说的月球反照率是实际测量时不同入射角下的数值归算到理想状态的一个平均值。月球的反照率反映了太阳系无大气天体岩石表面的典型特征。虽然月球反照率不高，但是除了太阳以外，月球是全天最亮的天体。满月时的月球之所以看起来这样明亮，除了它离地球最近和尺度相对较大以外，还有一些次要的原因。一是冲日增亮效应使得月面的亮度增加。二是在满月时月面边缘看上去与中央一样明亮，也就是说没有临边昏暗效应。这是月壤的反射性质使然，月壤向单射方向的回射要比向四周的反射强烈。此外，在广阔的黑暗天空背景下，人类的视觉效应也使得明亮的满月看上去比实际的要亮。
土卫二：土卫二的反照率极高，是全太阳系里“拒收”太阳辐射最厉害的天体，其反照率高达99%，正因为如此，土卫二温度非常低，它的赤道地区的平均温度为零下190摄氏度，被称为冰球。
海外天体反照率
除冥王星外，人们对海外天体研究较少，可以基于对反照率的假设，估算出海外天体的尺寸。如果海外天体的反照率比假设的要小，那么它们一定会更大，但如果它们反照率比假设的要大，那么它们一定会更小。
哈雷彗星
哈雷彗星与其他彗星相比，大且活跃，轨道有明确规律，该彗星的彗核大约为16×8×8千米，而且较暗，其反照率为0.03，甚至比煤还暗些，堪称太阳系中最暗的星体之一。
地表反照率
地表反照率控制着到达地球表面的净辐射能量，反映地气之间的能量分配状况，是地球气候系统的关键变量, 对地表和大气之间的水热交换具有重要的意义。当单射到地表的太阳短波辐射一定时, 地表反照率越大，说明地表反射的太阳辐射越多，地表吸收的能量较少；而地表反照率越小，说明地表反射的太阳辐射越少，地表吸收的能量较多，则会引起一定的增温效应。地表反照率影响地表温度、蒸发散、光合作用和呼吸作用等生物物理及化学过程，因此地表反照率直接或间接地影响着全球及区域气候。
地球的反照率会随入射光线角度、大气成分、云量、雪、土地和沙子的颜色、树木种类和颜色的不同而改变，例如冰的反照率最高，水面和城市的反照率较低。人类活动对大范围植被特性的改变，会影响地球表面的反照率。例如农田的反照率就与森林等自然植被有很大的不同，森林地表的反照率通常比开阔地要低，因为森林中有很多较大的叶片，入射的太阳辐射在森林的树冠层中会经历多次的反射、折射，导致反照率降低。人类活动向大气中排放的气溶胶也会影响地表的反照率，特别是雪地上方的黑碳气溶胶，它的存在也会降低地表的反照率。
不同地表反照率
地表反照率是一个动态的地表参数，随着太阳高度角的增加而降低，不同下垫面反照率随太阳高度角的变化规律是基本相同的。白天地表反照率大致呈“U”形，一般情况下上午反照率值大于下午反照率值，反照率变化相对地方正午时刻呈现不对称，这种现象称为反照率的日滞后现象，地表反照率与下垫面密切相关。
积雪表面反照率的变化：积雪是地球表面分布极广的一种下垫面类型，积雪对气候的影响主要是其巨大的短波反照率、很强的长波辐射能力和极低的导热性。在无稳定积雪的地区，在降雪、积雪和融雪过程中，地表反照率经历着很大的变化过程，幅度从0.20—0.80左右。
裸土表面反照率的变化：裸土地表反照率主要受地表土壤湿度的影响，不同土壤湿度引起日平均反照率的变化，但对同一土壤而言，不同湿度下的反照率日变化过程基本相似。地表反照率随土壤湿度的增加而降低，并且这种变化在土壤含水量小时更剧烈。
海洋表层反照率的变化：海冰的覆盖可造成海洋表面反照率的改变，影响海洋表层对太阳辐射能量的吸收。通常无冰覆盖的海面反照率为0.1～0.15。在海冰区，有新雪的海冰表面反照率可以达到0.9。但反照率的变化与海冰厚度、冰间水域的面积、海冰表面雪盖的情况有很大的关系。
干旱地区反照率变化：干旱地区，反照率变化很小，反照率一般在0.3以上，影响其变化的因素主要是降水量。无植被覆盖下垫面的波谱特性总体较为单调，可以将近红外和中红外合并，简单地分为两部分，通过加权平均计算反照率。对于沙漠而言，与其他下垫面波谱的差别在于，一般下垫面在紫外区域反射率空间变化不大，而沙漠则要大一些。
被冠层反照率的变化：植被反照率不仅是太阳入射光天顶角的函数，还与植被指数等有直接的关系。植被指数反映了地表植被覆盖密度及土壤湿度等特征，其变化直接影响改变地面辐射平衡最敏感的参数——地表反照率，进而影响地表能量平衡。
城区和郊区反照率的变化：在城市，自然的地表被人为地表所替代，使得其具有低反照率、高粗糙度，对地表热通量产生很大的影响，使得城区的近地面温度比郊区的温度高出2—10℃，产生城市热岛效应。许多观测事实表明，随着城市的发展，城区比其他地区具有相对低的反照率。
地表反照率观测
常规观测： 人们最初是通过观测来了解地表反照率，具体方法就是在地面以上某高度， 用一个朝上的短波辐射表测量向下的太阳直接辐射加上大气对太阳光半球散射（漫射辐射），用另一个朝下短波辐射表测量地面向上半球反射辐射。 后者与前者通量比即为当地地表反照率，一般采用2只完全相同的总辐射表观测。反照率辐射表是测量反射辐射或反照率仪器。 将总辐射表感应面转向地面时，即可测得地表反射辐射。 这是气象台站辐射观测方法， 但测站分布离散，周围较空旷，一般有植被覆盖等因素，使得测站测得的辐射数据只能代表测站，不能表示大范围，这种观测方法代表性有限。
外推法：自然地表具有非均匀分布特性，常规地面观测代表性有限，难以反映大范围实际地表反照率分布状况。 早期人们常在测定典型地表类型反照率后，认为植被类型、土壤颜色或气温等相同区域地表反照率基本一致，然后通过插值等方法，由观测站点反照率观测数据推算出大范围地表反照率分布状况。但由于观测资料代表性及地表参数不确定性，这种通过外推法获得的大范围地表反照率精度非常有限，无法准确反映实际地表反照率时空分布特征。
遥感反演：卫星遥感具有观测范围广、 时空分辨率高等优势， 能够提供较长时间序列的对地观测资料， 为研究大范围乃至全球地表反照率时空分布及其动态变化提供有利条件。 随着遥感对地观测和信息处理技术迅速发展， 利用遥感技术反演区域乃至全球地表反照率这一方法也得到了广泛应用。 如今卫星遥感反演已成为获得大范围乃至全球具有较高时空分辨率地表反照率的一条有效途径。 遥感数据虽然具有提供区域和全球分布优势， 但是遥感数据也需要地面观测数据校正。
地表反照率影响
地球表面反照率的时空变化对全球气候变化有着非常重要的影响，例如反照率降低，直接引起地表吸收的太阳辐射增多，温度升高，导致冰雪融化加剧，从而引起反照率进一步降低。地表反照率与人们的日常生活息息相关，例如天气预报，就是根据卫星遥感和地面观测数据通过数值天气预报模型模拟预测出来的，其中地表反照率就是模拟模型的非常重要的输入参数。
在全球变暖的背景下, 不同土地利用类型受人类活动和其他外界条件影响而发生改变, 进而通过改变地表反照率而产生不同程度的辐射强迫。此外，同一种下垫面覆被类型改变也会使辐射强迫的空间分布产生较大变化。地表反照率的改变能够影响地表辐射收支和能量及水分热力学循环，其产生的气候效应与温室气体相当的效应，甚至更为显著，从而引起区域和全球气候变化。徐忠峰等指出，人类活动造成的大面积土地利用与土地覆盖变化，是使气候发生变化的三大人为因素之一，这种大范围的变化会使得反照率增加，从而减少地表吸收的太阳辐射。
可见光反照率在大气环流模式以及植被生态系统与大气之间的碳循环过程中都有着至关重要的作用。长期的全球分光地表反照率数据集对探究不同地区的土地利用变化及其对气候变化的影响都具有重要科学意义。研究人员通过对一些典型区域 (中国东部、欧洲东南部、美国中东部和巴西南部) 可见光反照率在不同时期的变化进行研究，发现自然植被向城市建成区和耕地转化，会导致光反照率增加；耕地类型的减少，会导致光反照率降低。
参考资料
Jupiter Fact Sheet.NASA.2024-03-26