Transferência Radiativa na Atmosfera

A descrição matemática e física de como a energia radiante é absorvida, emitida e espalhada ao viajar pela atmosfera.

Definition

Transferência radiativa é o processo pelo qual a intensidade da radiação eletromagnética muda ao longo de um caminho através de um meio que a absorve, emite e espalha, governado pela equação de transferência radiativa.

Scope

Abrange a equação de transferência radiativa e sua solução sob condições de absorção, emissão e espalhamento múltiplo; profundidade óptica e extinção; atenuação de Beer-Lambert; funções de fonte e emissão térmica; funções de fase de espalhamento; e aproximações como os métodos de dois fluxos e de ordenadas discretas usados em modelos de radiação.

Core questions

• Como a intensidade radiante evolui ao longo de um caminho através de uma atmosfera absorvente e dispersora?
• Como a absorção, emissão e espalhamento são combinados em uma única equação de transferência?
• Quais aproximações tornam a transferência radiativa tratável em modelos numéricos?

Key theories

A equação de transferência radiativa

Uma equação diferencial que relaciona a mudança na intensidade radiante ao longo de um caminho com as perdas por extinção e os ganhos por emissão térmica e espalhamento interno, parametrizada pela profundidade óptica e pelo albedo de espalhamento único.

Mechanisms

Ao longo de um caminho infinitesimal, a intensidade é reduzida pela absorção e espalhamento para fora (extinção, expressa através da profundidade óptica) e aumentada pela emissão térmica, que depende da função de Planck e da temperatura local, e pelo espalhamento para dentro da radiação de outras direções descrito pela função de fase. As soluções variam desde a atenuação simples de Beer-Lambert para meios absorventes até tratamentos de espalhamento múltiplo, como os métodos de ordenadas discretas e de dois fluxos.

Clinical relevance

Os códigos de transferência radiativa são os motores das recuperações de sensoriamento remoto por satélite, dos esquemas de radiação de modelos climáticos e meteorológicos e da correção atmosférica de imagens.

History

Baseando-se no tratamento inicial de Schwarzschild do equilíbrio radiativo em atmosferas estelares, a monografia de Chandrasekhar de 1950, Radiative Transfer, estabeleceu a estrutura rigorosa posteriormente adaptada às atmosferas planetárias e incorporada em modelos operacionais de radiação.

Key figures

• Subrahmanyan Chandrasekhar
• Kuo-Nan Liou

Seminal works

• chandrasekhar1960
• liou2002

Frequently asked questions

O que é profundidade óptica?

Profundidade óptica é uma medida adimensional de quanto um feixe de radiação é atenuado ao longo de um caminho; uma profundidade óptica de um significa que a intensidade é reduzida por um fator de cerca de 2,7 por extinção.