Magnitude and sources of variation in albedo within an alpine tundra

Summary Temporal and spatial variations of albedo in a mid-latitude alpine tundra are assessed in order to develop a classification of surface cover mapping units which is useful for surface climate simulations. The largest temporal changes in albedo result from alterations in moisture conditions at the tundra surface associated with snowpack ripening and precipitation. Surface albedo varies under high atmospheric transmission conditions (clear skies) from 0.168 to 0.205; under low transmission conditions (cloudy) there was little variation in the surface albedo with the solar zenith angle and the value of the albedo was approximately equal to that under clear skies when 45° >z > 30°.Spatial variation of albedo within commonly used alpine surface cover mapping units is large, due to the roughness and heterogeneity of the tundra surface. Small differences between mean albedo among vegetated units (mean values range from 0.15 to 0.19) and large ranges of values within units (average 25% of the mean value) preclude differentiation of the commonly used surface cover mapping units (except snow) on the basis of shortwave reflectivity. Aggregation of the vegetated surface cover units based on height and density of plants yields three classes (krummholz, dense low vegetation, and sparse low vegetation) for which differences between mean albedo among all combinations of pairs of mapping units (4 units, 3 vegetative plus snow) are statistically significant.

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Zusammenfassung Zeitliche und räumliche Unterschiede der Albedo einer alpinen Tundra der mittleren Breiten werden herangezogen, um eine kartographische Klassifikation der Oberflächendecke zu entwickeln, die für klimatische Simulationen von Nutzen sein kann.Die auffälligsten zeitlichen Schwankungen der Albedo resultieren aus einer Veränderung der Feuchtigkeitsbedingungen an der Tundraoberfläche in Verbindung mit der Alterung der Schneedecke und Niederschlag. Die Oberflächenalbedo schwankt bei starker atmosphärischer Transmission (klarer Himmel) von 0.168 bis 0.205; bei geringer atmosphärischer Transmission (wolkig) zeigt sich nur wenig Veränderung der Oberflächenalbedo, wobei der Sonnenzenithwinkel und der Albedowert bei 45° >z > 30° in etwa den Werten bei klarem Himmel gleichen.Die räumliche Variation der Albedo innerhalb der üblicherweise herangezogenen kartographischen Einheiten der alpinen Oberflächendecke ist aufgrund der Rauhigkeit und Heterogenität der Tundraoberfläche groß. Bei Vergleich der Vegetationseinheiten untereinander zeigen sich nur geringfügige Unterschiede der durchschnittlichen Albedo (die Durchschnittswerk bewegen sich zwischen 0.15 und 0.19), während die Bandbreite der Werte innerhalb der jeweiligen Einheiten (im Durchschnitt 25% des Mittelwerts) hoch ist. Dies verhindert eine Differenzierung der allgemein angewandten kartographischen Klassifizierung der Oberflächendecke (Schnee ausgenommen) auf der Grundlage kurzwelliger Reflektivität.Eine Einteilung der Vegetationseinheiten hinsichtlich Höhe und Pflanzendichte ergibt drei Klassen (Krummholz, dichter Niederbewuchs und spärlicher Niederbewuchs), wobei die Unterschiede der Albedomittelwerte aller paarweisen Kombinationen der kartographischen Einheiten (4 Einheiten: 3 Vegetationstypen und Schnee) statistische Signifikanz aufweisen.

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With 3 Figures