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Rayonnement infrarouge

Storyboard

>Modèle

ID:(536, 0)



Mécanismes

Iframe

>Top



Code
Concept

Mécanismes

ID:(15667, 0)



Emisividad de la tierra

Image

>Top


ID:(3073, 0)



Température superficielle

Image

>Top


ID:(3075, 0)



Intensité de l'émission NIR de la surface de la planète vers l'espace

Équation

>Top, >Modèle


Tout comme pour le rayonnement visible, l'atmosphère interagit avec le rayonnement infrarouge. De la même manière que l'interaction avec l'atmosphère est modélisée pour le rayonnement visible en utilisant a couverture visible (VIS) (\gamma_v), on peut introduire ($$) qui affecte le rayonnement infrarouge.

Par conséquent, a intensité NIR émise par la Terre vers l'espace (I_{es}) est égal à A intensité NIR émise par la terre (I_e) pondéré par un facteur qui dépend de ($$), de sorte que :

I_{es} =(1- \gamma ) I_s

ID:(4677, 0)



Intensité d'émission NIR de la terre vers l'atmosphère

Équation

>Top, >Modèle


De la radiation terrestre I_e, qui pour la plupart

\lambda > 750\,nm



La fraction de radiation qui interagit avec l'atmosphère est calculée en utilisant la couverture \gamma selon

I_{esa} = \gamma I_s

ID:(4684, 0)



Intensité d'émission NIR de la surface de la terre

Équation

>Top, >Modèle


Si la Terre est à une température T_e, elle émet un rayonnement conformément à la loi de Stefan-Boltzmann, avec une intensité donnée par la formule suivante:

\sigma est la constante de Stefan-Boltzmann et \epsilon est le coefficient d'émissivité. La constante de Stefan-Boltzmann \sigma a une valeur d'environ 5.67 \times 10^{-8} W/m^2K^4, et le coefficient d\'émissivité \epsilon représente l\'efficacité avec laquelle la surface de la Terre émet du rayonnement, variant de 0 à 1.

ID:(4676, 0)



Intensité VIS qui interagit avec l'atmosphère

Équation

>Top, >Modèle


L'intensité I émise par un corps à une température T est régie par la loi de Stefan-Boltzmann, exprimée comme suit :

I = \sigma \epsilon T_b ^4

\epsilon est l\'émissivité et \sigma est la constante de Stefan-Boltzmann. Ainsi, dans le cas du bord inférieur du nuage, qui a une température T_b, l\'intensité sera :

ID:(4679, 0)



Répartition de la chaleur transportée par convection

Description

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Si nous observons la distribution de la chaleur transportée par convection à la surface de la planète, nous pouvons remarquer qu'il existe des niveaux plus ou moins constants. D'une part, nous avons les zones océaniques et continentales avec un flux d'environ 17 W/m^2 (ascendant) et environ -30 W/m^2 (descendant) dans les zones couvertes de neige et de glace :

Ces données proviennent d'une réanalyse de 40 ans réalisée par Kallberg P., Berrisford P., Hoskins B., Simmons A., Uppala S., Lamy-Thepaut S., Hine R., 2005 : ERA-40 Atlas. Reading, Royaume-Uni, Projet de réanalyse de l'ECMWF (Kallberg et al., 2005).

ID:(9263, 0)



Flux de conduction et d'évaporation

Concept

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En modélisant a énergie transmise par conduction et évaporation (I_d), on peut établir une relation pour le transport de chaleur qui inclut la différence entre ($$) et a température du fond de l'atmosphère (T_b), ainsi que ($$), qui est clé dans le processus. L'équation implique deux constantes, ($$) et ($$), de sorte que :

I_d =( \kappa_l + \kappa_c ( T_e - T_b )) u



($$) est de l'ordre de 10,0 W/m² et ($$) est de l'ordre de 0,16 W/m²K, avec ($$) typiquement autour de 8 m/s.

($$) provient principalement de l'énergie transportée par le mouvement des masses d'air humide, qui libèrent de l'énergie lors de la condensation. ($$) est issu du transport d'air par convection et de l'expansion adiabatique correspondante, de sorte qu'il dépend principalement du gradient de température.

ID:(15682, 0)



Modèle

Top

>Top



Paramètres

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
\epsilon
e
Émissivité
-
\epsilon
e
Émissivité
-
\sigma
s
Stefan Boltzmann constant
J/m^2K^4s
\sigma
s
Stefan Boltzmann constante
J/m^2K^4s

Variables

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
I_d
I_d
Énergie transmise par conduction et évaporation
W/m^2
I_e
I_e
Intensité NIR émise par la terre
W/m^2
I_{esa}
I_esa
Intensité NIR émise par la terre vers l'atmosphère
W/m^2
I_{es}
I_es
Intensité NIR émise par la Terre vers l'espace
W/m^2
T_t
T_t
Température de la partie supérieure de l'atmosphère
K
T_b
T_b
Température du fond de l'atmosphère
K

Calculs


D'abord, sélectionnez l'équation: à , puis, sélectionnez la variable: à

Calculs

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Calculs

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Variable Donnée Calculer Cible : Équation À utiliser




Équations

#
Équation

I_e = \sigma \epsilon T_e ^4

I = s * e * T ^4


I_b = \sigma \epsilon T_b ^4

I = s * e * T ^4


I_t = \sigma \epsilon T_t ^4

I = s * e * T ^4


I_b = \epsilon \sigma T_b ^4

I_b = e * s * T_b ^4


I_d =( \kappa_l + \kappa_c ( T_e - T_b )) u

I_d =( k_l + k_c *( T_e - T_b ))* u


I_e = \epsilon \sigma T_e ^4

I_e = e * s * T_e ^4


I_{es} =( 1 - \gamma_i ) I_e

I_es =( 1 - g_i )* I_e


I_{esa} = \gamma_i I_e

I_esa = g_i * I_e


I_{esa} = \gamma_i I_e

I_i = g * I_s


I_t = \epsilon \sigma T_t ^4

I_t = e * s * T_t ^4


I_{es} =(1- \gamma_i ) I_e

I_t =(1- g )* I_s

ID:(15678, 0)



Intensité qui interagit

Équation

>Top, >Modèle


A intensité rayonnée (I_i) est la fraction définie par ($$) de ($$), calculée de la manière suivante :

I_{esa} = \gamma I_s

I_i = \gamma I_s

I_i
I_{esa}
Intensité NIR émise par la terre vers l'atmosphère
W/m^2
6525

ID:(9986, 0)



Intensité sans interaction

Équation

>Top, >Modèle


A intensité rayonnée (I_t) est égal à ($$) diminué de ($$), de sorte que :

I_{es} =(1- \gamma ) I_s

I_t =(1- \gamma ) I_s

I_t
I_{es}
Intensité NIR émise par la Terre vers l'espace
W/m^2
6518

ID:(10324, 0)



Intensité en fonction de la température (1)

Équation

>Top, >Modèle


La loi de Stefan-Boltzmann stipule que a intensité rayonnée (I) est une fonction de a température (T), utilisant les constantes a émissivité (\epsilon) et a stefan Boltzmann constant (\sigma), comme suit :

I_e = \sigma \epsilon T ^4

I = \sigma \epsilon T ^4

\epsilon
Émissivité
-
10369
I
I_e
Intensité NIR émise par la terre
W/m^2
6517
\sigma
Stefan Boltzmann constant
J/m^2K^4s
10368
T
Température
K
10367

ID:(14479, 1)



Intensité en fonction de la température (2)

Équation

>Top, >Modèle


La loi de Stefan-Boltzmann stipule que a intensité rayonnée (I) est une fonction de a température (T), utilisant les constantes a émissivité (\epsilon) et a stefan Boltzmann constant (\sigma), comme suit :

I = \sigma \epsilon T_b ^4

I = \sigma \epsilon T ^4

\epsilon
Émissivité
-
10369
I
Intensité rayonnée
W/m^2
10370
\sigma
Stefan Boltzmann constant
J/m^2K^4s
10368
T
T_b
Température du fond de l'atmosphère
K
6519

ID:(14479, 2)



Intensité en fonction de la température (3)

Équation

>Top, >Modèle


La loi de Stefan-Boltzmann stipule que a intensité rayonnée (I) est une fonction de a température (T), utilisant les constantes a émissivité (\epsilon) et a stefan Boltzmann constant (\sigma), comme suit :

I = \sigma \epsilon T_t ^4

I = \sigma \epsilon T ^4

\epsilon
Émissivité
-
10369
I
Intensité rayonnée
W/m^2
10370
\sigma
Stefan Boltzmann constant
J/m^2K^4s
10368
T
T_t
Température de la partie supérieure de l'atmosphère
K
6520

ID:(14479, 3)



Flux de conduction et d'évaporation

Équation

>Top, >Modèle


A énergie transmise par conduction et évaporation (I_d) dépend de la différence entre a température du fond de l'atmosphère (T_b) et ($$), ainsi que de ($$) et des constantes ($$) et ($$), de la manière suivante :

I_d =( \kappa_l + \kappa_c ( T_e - T_b )) u

I_d
Énergie transmise par conduction et évaporation
W/m^2
6522
T_b
Température du fond de l'atmosphère
K
6519

ID:(9270, 0)