Atmosferde Radyatif Transfer
Işınım enerjisinin atmosferde ilerlerken nasıl soğurulduğunun, yayıldığının ve saçıldığının matematiksel ve fiziksel tanımıdır.
Tanım
Radyatif transfer, elektromanyetik radyasyonun yoğunluğunun, onu soğuran, yayan ve saçan bir ortam boyunca bir yol boyunca değiştiği bir süreçtir ve radyatif transfer denklemi tarafından yönetilmektedir.
Kapsam
Bu kapsam, radyatif transfer denklemini ve soğurma, yayılma ve çoklu saçılma koşulları altındaki çözümünü; optik derinliği ve sönümlemeyi (extinction); Beer-Lambert zayıflamasını; kaynak fonksiyonlarını ve termal yayılımı; saçılma faz fonksiyonlarını; ve radyasyon modellerinde kullanılan iki-akışlı (two-stream) ve ayrık-sıra (discrete-ordinate) yöntemleri gibi yaklaşımları içermektedir.
Temel sorular
- Soğurucu ve saçıcı bir atmosfer boyunca bir yol üzerinde ışınım yoğunluğu nasıl gelişmektedir?
- Soğurma, yayılma ve saçılma tek bir transfer denkleminde nasıl birleştirilmektedir?
- Hangi yaklaşımlar radyatif transferi sayısal modellerde işlenebilir kılmaktadır?
Temel kuramlar
- Radyatif transfer denklemi
- Işınım yoğunluğundaki bir yol boyunca meydana gelen değişimi, sönümlemeden kaynaklanan kayıplara ve termal yayılım ile içe saçılmadan kaynaklanan kazançlara bağlayan, optik derinlik ve tekli saçılma albedosu ile parametrelendirilmiş bir diferansiyel denklemdir.
Mekanizmalar
Sonsuz küçük bir yol boyunca, yoğunluk soğurma ve dışa saçılma (sönümleme, optik derinlik aracılığıyla ifade edilir) ile azalmakta; Planck fonksiyonuna ve yerel sıcaklığa bağlı olan termal yayılım ve faz fonksiyonu ile tanımlanan diğer yönlerden gelen radyasyonun içe saçılması ile artmaktadır. Çözümler, soğurucu ortamlar için basit Beer-Lambert zayıflamasından, ayrık-sıra (discrete-ordinate) ve iki-akışlı (two-stream) yöntemler gibi çoklu saçılma yaklaşımlarına kadar değişmektedir.
Klinik önem
Radyatif transfer kodları, uydu uzaktan algılama geri kazanımlarının, hava durumu ve iklim modeli radyasyon şemalarının ve görüntülerin atmosferik düzeltmesinin temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
Schwarzschild'ın yıldız atmosferlerindeki radyatif dengeye ilişkin erken çalışmalarına dayanarak, Chandrasekhar'ın 1950 tarihli 'Radiative Transfer' monografisi, daha sonra gezegen atmosferlerine uyarlanan ve operasyonel radyasyon modellerine dahil edilen titiz bir çerçeve oluşturmuştur.
Öne çıkan isimler
- Subrahmanyan Chandrasekhar
- Kuo-Nan Liou
İlgili konular
Temel eserler
- chandrasekhar1960
- liou2002
Sıkça sorulan sorular
- Optik derinlik nedir?
- Optik derinlik, bir ışınım demetinin bir yol boyunca ne kadar zayıfladığını gösteren boyutsuz bir ölçüdür; bir optik derinlik değeri, yoğunluğun sönümleme ile yaklaşık 2.7 faktörü kadar azaldığı anlamına gelmektedir.