Utilizador:


Radiação visível

Storyboard

>Modelo

ID:(535, 0)



Mecanismos

Definição


ID:(15665, 0)



Absorção e reflexão de radiação

Imagem

A radiação pode ser absorvida e refletida nas interfaces entre dois meios (neste caso, ar e nuvens/solo):

ID:(3067, 0)



Albedos da superfície terrestre por tipo

Nota

Os albedos de acordo com o tipo de superfície são:

Tipo de Superfície Albedo
Floresta perene de folhas aciculares 0.12
Floresta perene de folhas largas 0.12
Floresta caducifólia de folhas aciculares 0.14
Floresta caducifólia de folhas largas 0.16
Floresta mista 0.13
Arbustal fechado 0.22
Arbustal aberto 0.22
Savanas arborizadas 0.20
Savanas 0.20
Pastagens 0.19
Áreas úmidas permanentes 0.12
Terras agrícolas 0.19
Áreas urbanas e construídas 0.18
Mosaico de terras agrícolas/vegetação natural 0.18
Neve e gelo 0.55
Áreas estéreis ou escassamente vegetadas 0.25
Corpos d'água 0.08

Fonte: Effects of Implementing MODIS Land Cover and Albedo in MM5 at Two Contrasting U.S. Regions, Ismail Yucel, American Meteorological Society, 2006, October, page 1043

A classificação está definida em (MODIS Land Cover and Land-Cover Change)

ID:(10830, 0)



Interação da luz com um meio

Citar

Em geral, a luz pode interagir com o meio pelo qual se propaga.

Para modelar essa interação, pode-se introduzir uma probabilidade de que essa interação ocorra.

Nesse sentido, haverá uma fração da luz que interage e o complemento que continua se propagando sem interagir.

ID:(9985, 0)



Albedos da superfície terrestre

Exercício

O albedo de um corpo indica a fração da radiação que é refletida. Embora isso dependa da frequência da luz, a variação pode ser considerada menor dentro de um tipo de radiação. Neste caso, estamos interessados principalmente em como a luz visível é refletida. No caso da Terra, isso é:

O Observatório da Terra da NASA permite estudar a distribuição mensal e até diária do albedo da superfície em seu site:

NASA Earth Observatory - Albedo

As diferentes áreas podem ser identificadas usando a classificação na página:

NASA Earth Observatory - Land Cover

para estabelecer o albedo médio típico por tipo de área (o albedo pode variar ao longo do ano).

ID:(3068, 0)



Espessura óptica e relação de albedo atmosférico

Equação

Um dos parâmetros que não é medido diretamente pelos satélites é o albedo atmosférico. No entanto, ele se relaciona com a radiação de maneira semelhante à espessura óptica da atmosfera, como indicado no gráfico a seguir:



Portanto, pode-se inferir um comportamento do albedo $a_a$ do tipo:

$a_a \sim 1 - e^{-\delta/\delta_0}$

onde $\delta$ é a espessura óptica e $\delta_0$ é uma espessura característica de aproximadamente 55 [-].

ID:(9922, 0)



Estimativa da espessura óptica da atmosfera em função do tempo (D0+1)

Variable

Para estimar o albedo, podemos considerar a espessura óptica da atmosfera, que tende a ser maior na segunda metade do ano e tem mostrado uma leve tendência de queda nos últimos anos:

A marcada sazonalidade pode ser devido à cobertura de neve no inverno do hemisfério norte, o que aumenta significativamente o albedo.

ID:(9326, 0)



Estimativa da espessura óptica atmosférica em função da latitude (D1+0)

Video

Se a espessura óptica for média por latitude, a curva resultante é a seguinte:

Altas espessuras ópticas são notáveis nos extremos, correspondendo à alta reflexão devido ao gelo na Antártica e no Ártico, sendo esta última menor devido ao derretimento no verão. O menor valor médio no hemisfério sul é devido à maior área de superfície dos oceanos em comparação com o hemisfério norte. A queda a zero no hemisfério sul corresponde a uma falta de medições, já que esta região é principalmente oceânica e tem apenas um período de verão com luz solar.

ID:(9327, 0)



Cobertura visível (nuvens)

Unidade

Em média, as nuvens cobrem mais de 40% da superfície da Terra:

Por serem visíveis, as nuvens refletem a luz, resultando em radiação visível e estão associadas ao albedo atmosférico.

ID:(3071, 0)



Modelo de radiação visível

Fluxo

De la intensidade média da terra ($I_p$), uma fração igual a la cobertura atmosférica para radiação VIS ($\gamma_v$),

$\gamma_v I_p$



interage com a atmosfera, enquanto o restante,

$(1-\gamma_v) I_p$



alcança a superfície terrestre. La cobertura atmosférica para radiação VIS ($\gamma_v$) representa a proporção da superfície que está coberta por nuvens.

No caso da atmosfera, o albedo da atmosfera terrestre ($a_a$) determina a absorção e a reflexão. Da fração que interage com a atmosfera, uma parte,

$a_a \gamma_v I_p$



é refletida, enquanto,

$(1-a_a) \gamma_v I_p$



é absorvida.

No caso do planeta, o albedo da superfície do planeta ($a_e$) determina a absorção e a reflexão. Da fração que alcança o planeta, uma parte,

$a_e (1-\gamma_v) I_p$



é refletida, enquanto,

$(1-a_e) (1-\gamma_v) I_p$



é absorvida.

ID:(3072, 0)



Fração de intensidade VIS refletida pela atmosfera

Matriz

ERROR:6510 é calculado usando o albedo da atmosfera terrestre ($a_a$) e la intensidade VIS que interage com a atmosfera ($I_{sav}$) através de:

$ I_r = a_a I_s $



Refletindo em um modelo D1+0,

$I_{asv} \sim 79 W/m^2$



de um total de

$\gamma_v I_s \sim 157 W/m^2$



que interage com a atmosfera, conclui-se que o albedo da atmosfera deve ser aproximadamente

$a_a \sim 0.503$

.

ID:(4672, 0)



Fração da intensidade VIS absorvida na atmosfera

Html

La intensidade VIS que interage com a atmosfera ($I_{sa}$) é calculado usando o albedo da atmosfera terrestre ($a_a$) e la intensidade VIS que interage com a atmosfera ($I_{sav}$) através de:

$ I_{sa} = (1- a_a ) I_s $



Em um modelo D1+0, isso corresponde a:

$I_{sa} \sim 78 W/m^2$

o que equivale a 22,8% da radiação incidente.

ID:(4671, 0)



Fração de intensidade VIS refletida pelo solo

Simulation

Em um modelo D1+0, a radiação que atinge a superfície da Terra é estimada em:

$I_{sev} \sim 184 W/m^2$



Dessa quantidade, uma fração aproximada de:

$I_{esv} \sim 23 W/m^2$



é refletida de volta ao espaço. Portanto, pode-se concluir que o albedo da superfície terrestre deve ser de aproximadamente:

$a_e \sim 0.125$

Este valor é influenciado pelo baixo albedo dos oceanos (0.06), que cobrem aproximadamente 72% do planeta.

ID:(4674, 0)



Modelo

Calculation


ID:(15676, 0)



Radiação visível

Descrição

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$a_a$
a_a
Albedo da atmosfera terrestre
-
$a_e$
a_e
Albedo da superfície do planeta
-
$\gamma_v$
g_v
Cobertura atmosférica para radiação VIS
-
$I_p$
I_p
Intensidade média da terra
W/m^2
$I_{ev}$
I_ev
Intensidade VIS absorvida pelo solo
W/m^2
$I_{sev}$
I_sev
Intensidade VIS atingindo a superfície da Terra
W/m^2
$I_{sav}$
I_sav
Intensidade VIS que interage com a atmosfera
W/m^2
$I_{sa}$
I_sa
Intensidade VIS que interage com a atmosfera
W/m^2
$I_{esv}$
I_esv
Intensidade VIS refletida pelo solo
W/m^2

Cálculos


Primeiro, selecione a equação:   para ,  depois, selecione a variável:   para 

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

 Variáve   Dado   Calcular   Objetivo :   Equação   A ser usado



Equações


Exemplos


(ID 15665)

A radia o pode ser absorvida e refletida nas interfaces entre dois meios (neste caso, ar e nuvens/solo):

(ID 3067)

Os albedos de acordo com o tipo de superf cie s o:

Tipo de Superf cie Albedo
Floresta perene de folhas aciculares 0.12
Floresta perene de folhas largas 0.12
Floresta caducif lia de folhas aciculares 0.14
Floresta caducif lia de folhas largas 0.16
Floresta mista 0.13
Arbustal fechado 0.22
Arbustal aberto 0.22
Savanas arborizadas 0.20
Savanas 0.20
Pastagens 0.19
reas midas permanentes 0.12
Terras agr colas 0.19
reas urbanas e constru das 0.18
Mosaico de terras agr colas/vegeta o natural 0.18
Neve e gelo 0.55
reas est reis ou escassamente vegetadas 0.25
Corpos d' gua 0.08

Fonte: Effects of Implementing MODIS Land Cover and Albedo in MM5 at Two Contrasting U.S. Regions, Ismail Yucel, American Meteorological Society, 2006, October, page 1043

A classifica o est definida em (MODIS Land Cover and Land-Cover Change)

(ID 10830)

Em geral, a luz pode interagir com o meio pelo qual se propaga.

Para modelar essa intera o, pode-se introduzir uma probabilidade de que essa intera o ocorra.

Nesse sentido, haver uma fra o da luz que interage e o complemento que continua se propagando sem interagir.

(ID 9985)

O albedo de um corpo indica a fra o da radia o que refletida. Embora isso dependa da frequ ncia da luz, a varia o pode ser considerada menor dentro de um tipo de radia o. Neste caso, estamos interessados principalmente em como a luz vis vel refletida. No caso da Terra, isso :

O Observat rio da Terra da NASA permite estudar a distribui o mensal e at di ria do albedo da superf cie em seu site:

NASA Earth Observatory - Albedo

As diferentes reas podem ser identificadas usando a classifica o na p gina:

NASA Earth Observatory - Land Cover

para estabelecer o albedo m dio t pico por tipo de rea (o albedo pode variar ao longo do ano).

(ID 3068)

Um dos par metros que n o medido diretamente pelos sat lites o albedo atmosf rico. No entanto, ele se relaciona com a radia o de maneira semelhante espessura ptica da atmosfera, como indicado no gr fico a seguir:



Portanto, pode-se inferir um comportamento do albedo $a_a$ do tipo:

$a_a \sim 1 - e^{-\delta/\delta_0}$

onde $\delta$ a espessura ptica e $\delta_0$ uma espessura caracter stica de aproximadamente 55 [-].

(ID 9922)

Para estimar o albedo, podemos considerar a espessura ptica da atmosfera, que tende a ser maior na segunda metade do ano e tem mostrado uma leve tend ncia de queda nos ltimos anos:

A marcada sazonalidade pode ser devido cobertura de neve no inverno do hemisf rio norte, o que aumenta significativamente o albedo.

(ID 9326)

Se a espessura ptica for m dia por latitude, a curva resultante a seguinte:

Altas espessuras pticas s o not veis nos extremos, correspondendo alta reflex o devido ao gelo na Ant rtica e no rtico, sendo esta ltima menor devido ao derretimento no ver o. O menor valor m dio no hemisf rio sul devido maior rea de superf cie dos oceanos em compara o com o hemisf rio norte. A queda a zero no hemisf rio sul corresponde a uma falta de medi es, j que esta regi o principalmente oce nica e tem apenas um per odo de ver o com luz solar.

(ID 9327)

Em m dia, as nuvens cobrem mais de 40% da superf cie da Terra:

Por serem vis veis, as nuvens refletem a luz, resultando em radia o vis vel e est o associadas ao albedo atmosf rico.

(ID 3071)

De la intensidade média da terra ($I_p$), uma fra o igual a la cobertura atmosférica para radiação VIS ($\gamma_v$),

$\gamma_v I_p$



interage com a atmosfera, enquanto o restante,

$(1-\gamma_v) I_p$



alcan a a superf cie terrestre. La cobertura atmosférica para radiação VIS ($\gamma_v$) representa a propor o da superf cie que est coberta por nuvens.

No caso da atmosfera, o albedo da atmosfera terrestre ($a_a$) determina a absor o e a reflex o. Da fra o que interage com a atmosfera, uma parte,

$a_a \gamma_v I_p$



refletida, enquanto,

$(1-a_a) \gamma_v I_p$



absorvida.

No caso do planeta, o albedo da superfície do planeta ($a_e$) determina a absor o e a reflex o. Da fra o que alcan a o planeta, uma parte,

$a_e (1-\gamma_v) I_p$



refletida, enquanto,

$(1-a_e) (1-\gamma_v) I_p$



absorvida.

(ID 3072)

Da radia o solar incidente la intensidade média da terra ($I_p$), uma fra o la cobertura atmosférica para radiação VIS ($\gamma_v$) interage com a nuvem que absorve uma intensidade VIS que interage com a atmosfera ($I_{sav}$), calculada da seguinte maneira:

$ I_{sav} = \gamma I_s $



Considerando os valores do modelo D1+0, a radia o solar aproximadamente:

$I_s \sim 342 W/m^2$



e um total de:

$I_{sav} \sim 157 W/m^2$



interage com a atmosfera, o que significa que a cobertura vis vel aproximadamente:

$\gamma_v \sim 0.46$

.

(ID 4670)

ERROR:6510 calculado usando o albedo da atmosfera terrestre ($a_a$) e la intensidade VIS que interage com a atmosfera ($I_{sav}$) atrav s de:

$ I_r = a_a I_s $



Refletindo em um modelo D1+0,

$I_{asv} \sim 79 W/m^2$



de um total de

$\gamma_v I_s \sim 157 W/m^2$



que interage com a atmosfera, conclui-se que o albedo da atmosfera deve ser aproximadamente

$a_a \sim 0.503$

.

(ID 4672)

La intensidade VIS que interage com a atmosfera ($I_{sa}$) calculado usando o albedo da atmosfera terrestre ($a_a$) e la intensidade VIS que interage com a atmosfera ($I_{sav}$) atrav s de:

$ I_{sa} = (1- a_a ) I_s $



Em um modelo D1+0, isso corresponde a:

$I_{sa} \sim 78 W/m^2$

o que equivale a 22,8% da radia o incidente.

(ID 4671)

De la intensidade média da terra ($I_p$), apenas uma fra o chega superf cie da Terra. O fator determinante la cobertura atmosférica para radiação VIS ($\gamma_v$), portanto la intensidade VIS atingindo a superfície da Terra ($I_{sev}$) expresso como:

$ I_{sev} =(1- \gamma ) I_s $



Com uma intensidade solar de

$I_s \sim 342 W/m^2$



e uma cobertura atmosf rica de

$\gamma_v \sim 0.459$



a radia o que atinge a superf cie da Terra :

$I_{sev} \sim 185 W/m^2$

Isso corresponde a 54,1% da radia o solar. Essa radia o, que leva em conta a perda de intensidade devido cobertura atmosf rica, conhecida como insola o solar.

(ID 4673)

Em um modelo D1+0, a radia o que atinge a superf cie da Terra estimada em:

$I_{sev} \sim 184 W/m^2$



Dessa quantidade, uma fra o aproximada de:

$I_{esv} \sim 23 W/m^2$



refletida de volta ao espa o. Portanto, pode-se concluir que o albedo da superf cie terrestre deve ser de aproximadamente:

$a_e \sim 0.125$

Este valor influenciado pelo baixo albedo dos oceanos (0.06), que cobrem aproximadamente 72% do planeta.

(ID 4674)

De la intensidade VIS atingindo a superfície da Terra ($I_{sev}$), uma fra o proporcional a o albedo da superfície do planeta ($a_e$) refletida, enquanto o restante absorvido pela Terra. Portanto, la intensidade VIS absorvida pelo solo ($I_{ev}$) calculado como:

$ I_{ev} = (1- a_e ) I_s $



Com um albedo de

$a_e \sim 0.125$



e uma radia o solar incidente de

$I_{sev} \sim 184 W/m^2$



obt m-se que:

$I_{ev} \sim 161 W/m^2$

a quantidade de radia o solar absorvida pela Terra. Isso corresponde a 87,5% da radia o solar incidente.

(ID 4675)


(ID 15676)

La intensidade irradiada ($I_t$) igual a ERROR:8390 reduzido por ERROR:8393, de modo que :

$ I_t =(1- \gamma ) I_s $

(ID 10324)

La intensidade irradiada ($I_i$) a fra o definida por ERROR:8393 de ERROR:8390, calculada da seguinte maneira:

$ I_i = \gamma I_s $

(ID 9986)

La intensidade absorvida ($I_a$) o complemento da fra o refletida, calculada usando o albedo ($a$) e ERROR:8390 da seguinte forma:

$ I_a = (1- a ) I_s $

(ID 10325)

La intensidade absorvida ($I_a$) o complemento da fra o refletida, calculada usando o albedo ($a$) e ERROR:8390 da seguinte forma:

$ I_a = (1- a ) I_s $

(ID 10325)

ERROR:6504 corresponde fra o definida por o albedo ($a$) de ERROR:8390:

$ I_r = a I_s $

(ID 9987)

ERROR:6504 corresponde fra o definida por o albedo ($a$) de ERROR:8390:

$ I_r = a I_s $

(ID 9987)


ID:(535, 0)