Propriedades Ópticas e Efeitos Radiativos de Aerossóis

Como as partículas de aerossol espalham e absorvem a luz, e os efeitos diretos e indiretos resultantes no balanço de radiação da Terra.

Definition

As propriedades ópticas dos aerossóis descrevem como as partículas interagem com a radiação, e os efeitos radiativos dos aerossóis são as perturbações resultantes no fluxo de energia solar e terrestre através da atmosfera.

Scope

Abrange a teoria de espalhamento de Mie aplicada a aerossóis, as eficiências de espalhamento e absorção e o albedo de espalhamento único, a profundidade óptica do aerossol, o efeito radiativo direto de partículas espalhadoras e absorventes, o papel do carbono negro e os efeitos indiretos mediados pelas nuvens.

Core questions

• Como o tamanho e a composição das partículas determinam o espalhamento e a absorção?
• O que é profundidade óptica do aerossol e como é medida?
• Como os aerossóis forçam o clima direta e indiretamente através das nuvens?

Key theories

Teoria de espalhamento de Mie

Uma solução exata do espalhamento de luz por partículas esféricas que relaciona o tamanho e o índice de refração de uma partícula às suas eficiências de espalhamento e absorção.

Forçamento radiativo de aerossóis

Aerossóis espalhadores aumentam o albedo planetário e resfriam, aerossóis absorventes aquecem a atmosfera, e os efeitos dos aerossóis nas nuvens adicionam um forçamento adicional e mais incerto.

Mechanisms

Quando o tamanho da partícula é comparável ao comprimento de onda da luz, o espalhamento e a absorção são descritos pela teoria de Mie, que produz eficiências dependendo do parâmetro de tamanho e do índice de refração complexo. O albedo de espalhamento único estabelece o equilíbrio entre o resfriamento por espalhamento e o aquecimento por absorção. Integrada sobre a coluna, a extinção fornece a profundidade óptica do aerossol. Os efeitos diretos alteram o balanço de radiação imediatamente, enquanto os efeitos indiretos surgem à medida que os aerossóis alteram o número de gotículas de nuvem, o brilho e a vida útil.

Clinical relevance

As propriedades ópticas dos aerossóis governam a visibilidade, a recuperação da carga de aerossóis de satélites e a magnitude do forçamento climático dos aerossóis, uma das principais fontes de incerteza nas projeções climáticas.

History

A solução de Gustav Mie de 1908 para o espalhamento por esferas forneceu a base óptica, e a quantificação do forçamento radiativo dos aerossóis tornou-se um grande esforço a partir da década de 1990, à medida que sua importância para o orçamento climático foi reconhecida nas avaliações do IPCC.

Key figures

• Gustav Mie
• Craig Bohren

Seminal works

• bohrenHuffman1983
• boucher2013

Frequently asked questions

O que é profundidade óptica do aerossol?

A profundidade óptica do aerossol é uma medida de quanto aerossol em uma coluna vertical atenua a luz por espalhamento e absorção; valores mais altos significam ar mais nebuloso e com mais partículas.