Transferencia Radiativa en la Atmósfera

La descripción matemática y física de cómo la energía radiante es absorbida, emitida y dispersada a medida que viaja a través de la atmósfera.

Definition

La transferencia radiativa es el proceso por el cual la intensidad de la radiación electromagnética cambia a lo largo de una trayectoria a través de un medio que la absorbe, emite y dispersa, gobernado por la ecuación de transferencia radiativa.

Scope

Cubre la ecuación de transferencia radiativa y su solución bajo condiciones de absorción, emisión y dispersión múltiple; profundidad óptica y extinción; atenuación de Beer-Lambert; funciones fuente y emisión térmica; funciones de fase de dispersión; y aproximaciones como los métodos de dos flujos y de ordenadas discretas utilizados en los modelos de radiación.

Core questions

• ¿Cómo evoluciona la intensidad radiante a lo largo de una trayectoria a través de una atmósfera absorbente y dispersante?
• ¿Cómo se combinan la absorción, la emisión y la dispersión en una única ecuación de transferencia?
• ¿Qué aproximaciones hacen que la transferencia radiativa sea manejable en modelos numéricos?

Key theories

La ecuación de transferencia radiativa

Una ecuación diferencial que relaciona el cambio en la intensidad radiante a lo largo de una trayectoria con las pérdidas por extinción y las ganancias por emisión térmica y dispersión hacia adentro, parametrizada por la profundidad óptica y el albedo de dispersión simple.

Mechanisms

A lo largo de una trayectoria infinitesimal, la intensidad se reduce por absorción y dispersión hacia afuera (extinción, expresada a través de la profundidad óptica) y aumenta por emisión térmica, que depende de la función de Planck y la temperatura local, y por la dispersión hacia adentro de la radiación de otras direcciones descrita por la función de fase. Las soluciones van desde la simple atenuación de Beer-Lambert para medios absorbentes hasta tratamientos de dispersión múltiple como los métodos de ordenadas discretas y de dos flujos.

Clinical relevance

Los códigos de transferencia radiativa son los motores de las recuperaciones de teledetección satelital, los esquemas de radiación de los modelos meteorológicos y climáticos, y la corrección atmosférica de imágenes.

History

Basándose en el tratamiento temprano de Schwarzschild del equilibrio radiativo en atmósferas estelares, la monografía de Chandrasekhar de 1950, Radiative Transfer, estableció el marco riguroso que más tarde se adaptó a las atmósferas planetarias y se incorporó a los modelos de radiación operativos.

Key figures

• Subrahmanyan Chandrasekhar
• Kuo-Nan Liou

Seminal works

• chandrasekhar1960
• liou2002

Frequently asked questions

¿Qué es la profundidad óptica?

La profundidad óptica es una medida adimensional de cuánto se atenúa un haz de radiación a lo largo de una trayectoria; una profundidad óptica de uno significa que la intensidad se reduce en un factor de aproximadamente 2.7 por extinción.