Propiedades Ópticas de los Aerosoles y Efectos Radiativos

Cómo las partículas de aerosol dispersan y absorben la luz, y los efectos directos e indirectos resultantes en el balance de radiación de la Tierra.

Definition

Las propiedades ópticas de los aerosoles describen cómo las partículas interactúan con la radiación, y los efectos radiativos de los aerosoles son las perturbaciones resultantes en el flujo de energía solar y terrestre a través de la atmósfera.

Scope

Cubre la teoría de dispersión de Mie aplicada a los aerosoles, las eficiencias de dispersión y absorción y el albedo de dispersión simple, la profundidad óptica de los aerosoles, el efecto radiativo directo de las partículas dispersoras y absorbentes, el papel del carbono negro y los efectos indirectos mediados a través de las nubes.

Core questions

• ¿Cómo determinan el tamaño y la composición de las partículas la dispersión y la absorción?
• ¿Qué es la profundidad óptica de los aerosoles y cómo se mide?
• ¿Cómo fuerzan los aerosoles el clima directa e indirectamente a través de las nubes?

Key theories

Teoría de dispersión de Mie

Una solución exacta de la dispersión de la luz por partículas esféricas que relaciona el tamaño y el índice de refracción de una partícula con sus eficiencias de dispersión y absorción.

Forzamiento radiativo de los aerosoles

Los aerosoles dispersores aumentan el albedo planetario y enfrían, los aerosoles absorbentes calientan la atmósfera, y los efectos de los aerosoles en las nubes añaden un forzamiento adicional y más incierto.

Mechanisms

Cuando el tamaño de las partículas es comparable a la longitud de onda de la luz, la dispersión y la absorción se describen mediante la teoría de Mie, que produce eficiencias que dependen del parámetro de tamaño y del índice de refracción complejo. El albedo de dispersión simple establece el equilibrio entre el enfriamiento por dispersión y el calentamiento por absorción. Integrada sobre la columna, la extinción da la profundidad óptica del aerosol. Los efectos directos alteran el balance de radiación inmediatamente, mientras que los efectos indirectos surgen a medida que los aerosoles cambian el número de gotas de las nubes, su brillo y su vida útil.

Clinical relevance

Las propiedades ópticas de los aerosoles rigen la visibilidad, la recuperación de la carga de aerosoles de los satélites y la magnitud del forzamiento climático de los aerosoles, una fuente principal de incertidumbre en las proyecciones climáticas.

History

La solución de Gustav Mie de 1908 para la dispersión por esferas proporcionó la base óptica, y la cuantificación del forzamiento radiativo de los aerosoles se convirtió en un esfuerzo importante a partir de la década de 1990, a medida que se reconocía su importancia para el presupuesto climático en las evaluaciones del IPCC.

Key figures

• Gustav Mie
• Craig Bohren

Seminal works

• bohrenHuffman1983
• boucher2013

Frequently asked questions

¿Qué es la profundidad óptica de los aerosoles?

La profundidad óptica de los aerosoles es una medida de cuánto atenúa la luz el aerosol en una columna vertical por dispersión y absorción; valores más altos significan un aire más brumoso y con más partículas.