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Tipos de Radiación
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Para modelar resulta conveniente separar la radiación en una componente de largo de onda hasta 750 nm (VIS o visible) y una sobre dicho largo de onda (NIR o infrarrojo cercano o simplemente infrarrojo). Esto porque el albedo tiende a tener valores muy distintos para largos de onda bajo y sobre dicho valor.
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Espectro del sol en la tierra
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La luz del sol al llegar a la tierra tiene el típico espectro de cuerpo negro. Sin embargo, al penetrar la atmósfera, es parcialmente absorbida.
El espectro se tiende a caracterizar según la frecuencia que logramos observar (visible) y los rangos de frecuencias sobre y debajo de este. Los tres rangos, y sus rangos de largo de ondas correspondientes, se denominan:
* ultra violeta (200 a 380 nm)
* visible (380 a 750 nm)
* infrarroja (750 a 2500 nm)
y se grafícan en el siguiente espectro:
Espectro de la radiación
En el caso de la radiación infrarroja, cuyo espectro se extiende hasta un largo de onda de un milímetro, se habla de infrarrojo cercano (near infrared) cuando solo consideramos largos de ondas de hasta 2500 nm.
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Principales flujos de radiación
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La radiación que incide sobre el planeta es radiación visible y es reflejada y absorbida por atmósfera y superficie del planeta. El reflejo lo vemos como radiación visible y da origen a las fotos del planeta que se han sacado desde el espacio exterior. La fracción absorbida lleva a un calentamiento del planeta y de la atmósfera que genera emisiones de radiación infrarroja (calor). A estos flujo se suman mecanismos de convección y transporte.
Los distintos flujos y estimaciones de la energía por área y tiempo estimados se resumen en el siguiente diagrama:
Balance de radiación para un modelo 1D
En primera aproximación se puede asumir que la superficie del planeta es homogénea, es decir los albedos y coberturas son constantes sobre la superficie. Dentro de este esquema se tiene un modelo unidimensional (D1) en que solo se estudia en mayor detalle el comportamiento de la atmósfera y se pueden estimar los parámetros del modelo.
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Rango de la radiación
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La radiación se separa en aquella del sol (mayormente visible) y aquella de la tierra (mayormente infrarroja). Si se le representa en función del largo de onda se obtiene:
Rango de radiaciones (http://www.globalwarmingart.com/wiki)
Las típicas mediciones de los satélites, como por ejemplo con el proyecto MODIS miden en diferentes canales.
La parte visible se mide con tres canales
Canales | Rangos [um] | Pesos relativo
------------|-------------------|-------------------
Blue | 0.459-0.479 | 0.4364
Green | 0.545-0.565 | 0.2366
Red | 0.620-0.670 | 0.3265
La parte infrarroja se estima con los canales
Canales | Rangos [um] | Pesos relativo
------------|-------------------|---------------------
NIR | 0.841-0.876 | 0.5447
1.2 | 1.230-1.250 | 0.1363
1.6 | 1.628-1.652 | 0.0469
2.1 | 2.105-2.155 | 0.2536
Los resultados del primer grupo se denominan VIS mientras que del segundo NIR aun que observando el espectro parte corresponde al rango visible.
Para entender porque la separación se realiza en torno a los 750 nm en vez de los 3 micrones como normalmente se define el rango infrarrojo se debe al comportamiento del albedo que muestra justamente un aumento sustancial para largos de ondas del orden de 750 nm y superior y no recien a partir de los 3 micrones (ver lámina del albedo en función del largo de onda).
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Dependencia del albedo del largo de onda
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Si uno observa el comportamiento del albedo en función del largo de onda nota que este, para las superficies típicas varia en forma dramática entre el rango visible y el infrarrojo.
Albedo en función del largo de onda del libro de Grant Petty?s 'First Course in Atmospheric Radiation'
Por ello da sentido separar el espectro en torno a un largo de onda de 750 nm ya que los albedos muestran un cambio importante. Por ello, por simplicidad, hablaremos de:
* luz visible (VIS) para considerar largo de ondas hasta 750 nm (incluyendo el ultravioleta que no es visible) y
* infrarroja (NIR) para considerar largos de ondas superiores a 750 nm (aun que es principalmente infrarroja cercana).
Hay que hacer notar que esta separación no es propia de los modeladores de clima ya que se entiende normalmente que el espectro infrarrojo corresponde a largos de onda de 3 micrones y superior.
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Radiación infrarroja (NIR)
Condición
En los modelos climáticos, la radiación se divide en dos rangos que tienen diferentes orígenes y comportamientos.
En el caso de la radiación con longitudes de onda mayores a
que incluye en parte el espectro infrarrojo, se le denomina radiación infrarroja cercana (NIR) y tiene origen tanto en la superficie del planeta como en la atmósfera.
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Radiación visible (VIS)
Condición
En los modelos climáticos, la radiación se divide en dos rangos que tienen diferentes orígenes y comportamientos.
En el caso de la radiación con longitudes de onda inferiores a
que incluye parte del espectro visible y ultravioleta, se denomina radiación visible (VIS) y se origina en el Sol.
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Emisión onda larga de la tierra en función del tiempo (D0+1)
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Si se observa la radiación de onda larga (NIR) se ve que existe un máximo en torno al mes de agosto/septiembre de todos los años:
Esto se debe a que el hemisferio norte presenta mayor masas continentales por lo que estas reflejan mayormente cuando es verano en dicho hemisferio..
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Emisión onda larga de la tierra en función de la latitud (D1+0)
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La radiación de onda larga (NIR) es en primera aproximación simétrica en torno al ecuador fuera de presentar un máximo en torno de los grados -20 y +20:
Esto corresponde tanto a la falta de masa continental en torno al ecuador y la baja de intensidad hacia los polos por efecto de la incidencia inclinada de la radiación.
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