Albedo Etkisi : Beton ve Asfalt

Albedo ya da yansıtabilirlik (Latince albus = beyaz), yüzeylerin yansıtma gücü veya bir yüzeyin üzerine düşen elektromanyetik enerjiyi yansıtma kapasitesi olarak tanımlanır. Genel olarak bir malzemenin güneş ışığını yansıtma kapasitesi için kullanılır. Albedo; cismin yüzey dokusuna, rengine ve alanına bağlı olarak değişir[1].

Güneşten gelen radyasyon dünya atmosferine çarptığında, bir kısmı uzaya geri gönderilirken, geri kalan kısım atmosfere girer. Giren enerji % 100 olarak değerlendirildiğinde, bir kısmı atmosferde dağılır (% 7), bir kısmı ise bulutlardan uzaya yansıtılır (% 24), bir kısmı da yerden uzaya yansır (% 4). Buna göre, atmosfere giren enerjinin % 35’i (24+7+4) direkt olarak uzaya yansıtılır. Yansıyan bu % 35’lik kısım, albedo olarak adlandırılır[2].

Aşağıdaki resimde gezegenlerin albedo değerleri verilmiştir[1]. Dünyanın albedo değeri %37-39 olarak belirtilmiştir.

*“Albedo” by Guritxu – Yükleyenin kendi çalışması. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons – http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Albedo.png#/media/File:Albedo.png*

Yeryüzünü oluşturan öğeler, gelen güneş ışınının bir kısmını tutarken bir kısmını yansıtır. Bu yansıtma oranı yer albedosu olarak adlandırılır. Yer albedosunun yüksek olması, bir yerdeki ısınma kapasitesini düşürmektedir. Yer albedosu birçok değişkene bağlıdır. Albedosu yüksek cisimler, gelen enerjiyi yansıttıkları için az ısınırlar. Buna rağmen düşük albedo değerine sahip cisimler gelen enerjinin büyük kısmını soğururlar[2]. Aşağıdaki tabloda bazı arazi örtülerinin albedo değerleri verilmiştir.

Arazi Örtüsü	Albedo Değeri
Su (açıya bağlıdır)	0.10
Bataklık	0.10
Kum	0.20
Karışık Arazi	0.20
Çayır	0.20
Fundalık	0.15
Çalılık	0.20
Karışık Orman	0.10
İğne Yapraklı Orman	0.10
Şehir	0.15

Kentsel ısı adası (KIA), insan faaliyetleri nedeniyle çevresindeki kırsal alanlardan önemli ölçüde daha sıcak olan metropol alanlardır. Bu metropolitan alanlarla çevresindeki daha az yoğun bölgeler arasındaki sıcaklık farkı 5 C’ye kadar çıkabilir[3]. Isıl adayı etkileyen faktörler aşağıda belirtilmiştir. Bu yazıda beton ve asfalt işlendiği için malzeme/albedo etkisi incelenmektedir.

Kaynak: Ç.K.ŞİMŞEK, B.ŞENGEZER,”İstanbul Metropoliten Alanında Kentsel Isınmanın Azaltılmasında Yeşil Alanların Önemi”, http://www.journalagent.com/megaron/pdfs/MEGARON_7_2_116_128.pdf

Günümüzde kentlerde, özellikle metropol kentlerde, gereksinimlerden dolayı karayolu ağı giderek genişlemektedir. Buna paralel olarak da yol teknolojilerinde ilerleme kaydedilmektedir. Asfalt yollar hem malzeme hem dizayn açısından iyileşmektedir. Daha dayanıklı mastik asfalt kullanımı artmaktadır. Beton yol konusunda ülkemiz çok geride olsa da özellikle ABD, Belçika, Almanya ve Kanada gibi ülkelerde beton yol özellikle otoyollarda tercih edilmektedir. Türki Cumhuriyetler, Çin ve Kore’de beton yol oranı artmaktadır. Bir yandan da sensörlerle kontrol edilen akıllı yollar ve enerji depolayan güneş paneli yollar gelecek için tasarlanmaktadır. Ancak, yol kapması olarak günümüzde rijit (beton) ve esnek(asfalt) kaplamalar yegane alternatiflerdir. Bu kaplamaların teknik özellikleri ötesinde özellikle ısıl ada oluşumuna etkileri de farklılık göstermektedir. Aşağıdaki tabloda beton ve asfalt yolun albedo değerleri verilmiştir. Dikkat edilirse asfalt yol eskidikçe albedo değeri artmakta, beton yolun ise azalmaktadır. Bunun nedeni asfalt renginin zamanla açılması, betonun ise koyulaşmasıdır. Ancak bu durumda bile aralarında ciddi bir fark oluşmaktadır.

Kaplama Tipi	Albedo Değeri
Yeni asfalt yol	0.05
Eski asfalt yol	0.1 – 0.15
Eski beton yol	0.2 – 0.3
Yeni beton yol	0.3 – 0.5

Albedo değerinin artması ışığın daha fazla yansıtılması anlamına geliyor. Düşük albedo değeri, ışığın daha az yansıtılması yani ısının tutulması demektir. Asfalt yol ısıyı tutarak kentsel ısıl ada sıcaklığını arttırmaktadır Buna aklık derecesi de denebilir. Betonun asfalta oranla bir önemli özelliği beyaz çimento, yüksek fırın cürufu, metakaolin, açık renkli agrega kullanımında renginin daha açık olabilmesidir. Asfalt ise bitümden kaynaklı olarak çok koyu bir renge sahiptir.

Albedo ile atmosferdeki CO₂ yoğunluğunun küresel ısınmaya sebep olan net radyasyon gücü üzerindeki etkilerini karşılaştırıldığında yüzeyin albedosunda yüzde bir oranındaki artışın radyasyonda 1.27 W/m2’lik bir azalmaya neden olduğu tespit edilmiştir. Radyasyondaki bu azalmanın küresel ısınmayı yavaşlatma etkisi vardır. Hesaplamalar ısınmadaki bu yavaşlamanın dünya yüzeyinin her metrekaresi için CO₂ salınımlarında 2,5 kg’lık bir azalmaya eşit olduğunu göstermiştir. Asfalt kaplama ile karşılaştırıldığında beton kaplamanın albedosu yüksektir ve bu yüzden CO₂ salınımlarında m² başına 25-38 kg’lık bir azalmaya eşdeğerdir. Gerçekte en düşük değer, m² başına 25 kg CO2 azalması bile olağanüstü bir yarar sağlamaktadır : Bu miktar 20 cm kalınlığında 1m² beton kaplama için kullanılan çimentonun üretimi için gereken CO₂ ’in % 60’ına denk gelmektedir[4].

Beton gibi açık renkli yüzeylerin düşük ısı alınımı büyük şehir alanlarında oluşan ısınma etkilerinin azaltılmasına katkıda bulunur. Aşağıdaki şekilde beton kaplama ile asfalt kaplamanın birleştiği yerde oluşan termal görüntüyü göstermektedir. Ölçümler Ağustos 2007’de saat 17:00 sularında hafif bulutlu bir havada yapılmıştır. İki kaplama arasındaki sıcaklık farkı yaklaşık 11 ^oC olarak belirlenmiştir[4].

*Beton ve asfalt kaplama arasındaki sıcaklık farkı*

Yapılan bir araştırmada Los Angelas’ta 1250 km asfalt yolun beton olması durumunda 91 milyon $ tasarruf sağlanacağı tespit edilmiştir[5].

Gündüz ısınma söz konusu iken gece ise aydınlatma önemli olmaktadır. Karayolunda güvenli bir görüş için yeterli aydınlatmaya ihtiyaç duyulur. Beton yol yüksek albedo değeri ile gece daha az aydınlatmaya ihtiyaç duyar. Yapılan araştırmalarda gece aydınlatmasında beton yolun %24 tasarruf sağladığı tespit edilmiştir[6].