الخصائص البصرية للهباء الجوي وتأثيراته الإشعاعية
كيف تشتت جزيئات الهباء الجوي الضوء وتمتصه، وما ينتج عن ذلك من تأثيرات مباشرة وغير مباشرة على توازن الإشعاع الأرضي.
Definition
تصف الخصائص البصرية للهباء الجوي كيفية تفاعل الجزيئات مع الإشعاع، وتُعد التأثيرات الإشعاعية للهباء الجوي هي الاضطرابات الناتجة في تدفق الطاقة الشمسية والأرضية عبر الغلاف الجوي.
Scope
يغطي نظرية تشتت مي (Mie scattering theory) المطبقة على الهباء الجوي، وكفاءات التشتت والامتصاص والبياض أحادي التشتت، والعمق البصري للهباء الجوي، والتأثير الإشعاعي المباشر للجزيئات المشتتة والماصة، ودور الكربون الأسود، والتأثيرات غير المباشرة التي تتوسطها السحب.
Core questions
- كيف يحدد حجم الجسيمات وتركيبها التشتت والامتصاص؟
- ما هو العمق البصري للهباء الجوي وكيف يتم قياسه؟
- كيف يؤثر الهباء الجوي على المناخ بشكل مباشر وغير مباشر من خلال السحب؟
Key theories
- نظرية تشتت مي
- حل دقيق لتشتت الضوء بواسطة الجسيمات الكروية يربط حجم الجسيم ومعامل انكساره بكفاءات التشتت والامتصاص.
- التأثير الإشعاعي للهباء الجوي
- تزيد الهباء الجوي المشتت من البياض الكوكبي وتُبرد، بينما تُسخن الهباء الجوي الماص الغلاف الجوي، وتضيف تأثيرات الهباء الجوي على السحب تأثيرًا إضافيًا وأكثر غموضًا.
Mechanisms
عندما يكون حجم الجسيمات قابلاً للمقارنة مع طول موجة الضوء، يوصف التشتت والامتصاص بنظرية مي، التي تنتج كفاءات تعتمد على معلمة الحجم ومعامل الانكسار المركب. يحدد البياض أحادي التشتت التوازن بين التبريد عن طريق التشتت والتسخين عن طريق الامتصاص. عند التكامل عبر العمود، يعطي الانقراض العمق البصري للهباء الجوي. تُغير التأثيرات المباشرة توازن الإشعاع على الفور، بينما تنشأ التأثيرات غير المباشرة عندما تُغير الهباء الجوي عدد قطرات السحب وسطوعها وعمرها.
Clinical relevance
تحكم الخصائص البصرية للهباء الجوي الرؤية، واستعادة حمولة الهباء الجوي من الأقمار الصناعية، وحجم التأثير المناخي للهباء الجوي، وهو مصدر رئيسي لعدم اليقين في التوقعات المناخية.
History
قدم حل غوستاف مي عام 1908 لتشتت الكرات الأساس البصري، وأصبح تحديد التأثير الإشعاعي للهباء الجوي جهدًا رئيسيًا منذ التسعينيات مع الاعتراف بأهميته لميزانية المناخ في تقييمات الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC).
Key figures
- Gustav Mie
- Craig Bohren
Related topics
Seminal works
- bohrenHuffman1983
- boucher2013
Frequently asked questions
- ما هو العمق البصري للهباء الجوي؟
- العمق البصري للهباء الجوي هو مقياس لمدى إضعاف الهباء الجوي في عمود رأسي للضوء عن طريق التشتت والامتصاص؛ وتشير القيم الأعلى إلى هواء أكثر ضبابية ومليئًا بالجسيمات.