خواص نوری و اثرات تابشی ذرات معلق (آئروسل)
چگونگی پراکندگی و جذب نور توسط ذرات معلق (آئروسل) و اثرات مستقیم و غیرمستقیم ناشی از آن بر تعادل تابشی زمین.
Definition
خواص نوری آئروسل نحوه تعامل ذرات با تابش را توصیف میکند و اثرات تابشی آئروسل، اختلالات ناشی از آن بر جریان انرژی خورشیدی و زمینی در جو هستند.
Scope
این مبحث شامل نظریه پراکندگی مای (Mie) که در مورد آئروسلها به کار میرود، کاراییهای پراکندگی و جذب و آلبدوی تکپراکندگی، عمق نوری آئروسل، اثر تابشی مستقیم ذرات پراکندهکننده و جاذب، نقش کربن سیاه، و اثرات غیرمستقیم که از طریق ابرها میانجیگری میشوند، است.
Core questions
- چگونه اندازه و ترکیب ذرات، پراکندگی و جذب را تعیین میکنند؟
- عمق نوری آئروسل چیست و چگونه اندازهگیری میشود؟
- چگونه آئروسلها به طور مستقیم و غیرمستقیم از طریق ابرها بر اقلیم تأثیر میگذارند؟
Key theories
- نظریه پراکندگی مای (Mie)
- یک راهحل دقیق برای پراکندگی نور توسط ذرات کروی که اندازه و ضریب شکست یک ذره را به کاراییهای پراکندگی و جذب آن مرتبط میکند.
- واداشت تابشی آئروسل
- آئروسلهای پراکندهکننده آلبدوی سیارهای را افزایش داده و باعث خنکشدن میشوند، آئروسلهای جاذب جو را گرم میکنند، و اثرات آئروسل بر ابرها یک واداشت بیشتر و نامطمئنتر را اضافه میکند.
Mechanisms
هنگامی که اندازه ذرات با طول موج نور قابل مقایسه باشد، پراکندگی و جذب توسط نظریه مای توصیف میشوند که کاراییهایی را بسته به پارامتر اندازه و ضریب شکست مختلط ارائه میدهد. آلبدوی تکپراکندگی، تعادل بین خنککنندگی ناشی از پراکندگی و گرمایش ناشی از جذب را تعیین میکند. با انتگرالگیری در طول ستون، خاموشی (extinction) عمق نوری آئروسل را به دست میدهد. اثرات مستقیم بلافاصله تعادل تابشی را تغییر میدهند، در حالی که اثرات غیرمستقیم زمانی پدیدار میشوند که آئروسلها تعداد قطرات ابر، روشنایی و طول عمر ابرها را تغییر میدهند.
Clinical relevance
خواص نوری آئروسل بر دید، بازیابی بار آئروسل از ماهوارهها، و بزرگی واداشت اقلیمی آئروسل حاکم است که منبع اصلی عدم قطعیت در پیشبینیهای اقلیمی محسوب میشود.
History
راهحل گوستاو مای در سال 1908 برای پراکندگی توسط کرهها، مبنای نوری را فراهم کرد و کمیسازی واداشت تابشی آئروسل از دهه 1990 به یک تلاش عمده تبدیل شد، زیرا اهمیت آن برای بودجه اقلیمی در ارزیابیهای IPCC به رسمیت شناخته شد.
Key figures
- Gustav Mie
- Craig Bohren
Related topics
Seminal works
- bohrenHuffman1983
- boucher2013
Frequently asked questions
- عمق نوری آئروسل چیست؟
- عمق نوری آئروسل معیاری است برای اینکه چه مقدار آئروسل در یک ستون عمودی نور را از طریق پراکندگی و جذب تضعیف میکند؛ مقادیر بالاتر به معنای هوای مهآلودتر و پر از ذرات بیشتر است.