Loading web-font TeX/Math/Italic
Utilizador: Nenhum usuário logado.


Radiação visível

Storyboard

>Modelo

ID:(535, 0)



Mecanismos

Iframe

>Top



Código
Conceito

Mecanismos

ID:(15665, 0)



Absorção e reflexão de radiação

Conceito

>Top


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

Descrição

>Top


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

Conceito

>Top


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

Imagem

>Top


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

Imagem

>Top


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)

Php

>Top


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)

Php

>Top


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)

Descrição

>Top


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

Descrição

>Top


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)



Intensidade VIS que interage com a atmosfera

Equação

>Top, >Modelo


Da radiação solar incidente la intensidade média da terra (I_p), uma fração 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 radiação solar é 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 visível é aproximadamente:

\gamma_v \sim 0.46

.

ID:(4670, 0)



Fração de intensidade VIS refletida pela atmosfera

Equação

>Top, >Modelo


($$) 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

Equação

>Top, >Modelo


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)



Intensidade do VIS atingindo a superfície do planeta

Equação

>Top, >Modelo


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

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



Com uma intensidade solar de

I_s \sim 342 W/m^2



e uma cobertura atmosférica de

\gamma_v \sim 0.459



a radiação que atinge a superfície da Terra é:

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

Isso corresponde a 54,1% da radiação solar. Essa radiação, que leva em conta a perda de intensidade devido à cobertura atmosférica, é conhecida como insolação solar.

ID:(4673, 0)



Fração de intensidade VIS refletida pelo solo

Equação

>Top, >Modelo


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)



Fração de intensidade VIS absorvida pela terra

Equação

>Top, >Modelo


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

I_{ev} = (1- a_e ) I_s



Com um albedo de

a_e \sim 0.125



e uma radiação solar incidente de

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



obtém-se que:

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

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

ID:(4675, 0)



Modelo

Top

>Top



Parâmetros

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
-

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
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
I_ev = (1- a_e )* I_sev I_sa = (1- a_a )* I_sav I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_ev =( 1 - a_e ) * I_sev I_sav = g_v * I_p I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_sa =( 1 - a_a ) * I_sav I_sav = g_v * I_s I_sev =( 1 - g_v ) * I_s I_sev =(1- g_v )* I_p a_aa_eg_vI_pI_evI_sevI_savI_saI_esv

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado
I_ev = (1- a_e )* I_sev I_sa = (1- a_a )* I_sav I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_ev =( 1 - a_e ) * I_sev I_sav = g_v * I_p I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_sa =( 1 - a_a ) * I_sav I_sav = g_v * I_s I_sev =( 1 - g_v ) * I_s I_sev =(1- g_v )* I_p a_aa_eg_vI_pI_evI_sevI_savI_saI_esv




Equações

#
Equação

I_{ev} = (1- a_e ) I_{sev}

I_a = (1- a )* I_s


I_{sa} = (1- a_a ) I_{sav}

I_a = (1- a )* I_s


I_{asv} = a_a I_{sav}

I_asv = a_a * I_sav


I_{esv} = a_e I_{sev}

I_esv = a_e * I_sev


I_{ev} =( 1 - a_e ) I_{sev}

I_ev =( 1 - a_e ) * I_sev


I_{sav} = \gamma_v I_p

I_i = g * I_s


I_{asv} = a_a I_{sav}

I_r = a * I_s


I_{esv} = a_e I_{sev}

I_r = a * I_s


I_{sa} =( 1 - a_a ) I_{sav}

I_sa =( 1 - a_a ) * I_sav


I_{sav} = \gamma_v I_s

I_sav = g_v * I_s


I_{sev} =( 1 - \gamma_v ) I_s

I_sev =( 1 - g_v ) * I_s


I_{sev} =(1- \gamma_v ) I_p

I_t =(1- g )* I_s

ID:(15676, 0)



Intensidade que não interage

Equação

>Top, >Modelo


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

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

I_t =(1- \gamma ) I_s

I_t
I_{sev}
Intensidade VIS atingindo a superfície da Terra
W/m^2
6511
I_sav = g_v * I_s I_sa =( 1 - a_a ) * I_sav I_asv = a_a * I_sav I_sev =( 1 - g_v ) * I_s I_esv = a_e * I_sev I_ev =( 1 - a_e ) * I_sev I_sav = g_v * I_p I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_sev =(1- g_v )* I_p I_ev = (1- a_e )* I_sev I_sa = (1- a_a )* I_sav a_aa_eg_vI_pI_evI_sevI_savI_saI_esv

ID:(10324, 0)



Intensidade que interage

Equação

>Top, >Modelo


La intensidade irradiada (I_i) é a fração definida por ($$) de ($$), calculada da seguinte maneira:

I_{sav} = \gamma I_s

I_i = \gamma I_s

I_i
I_{sav}
Intensidade VIS que interage com a atmosfera
W/m^2
6507
I_sav = g_v * I_s I_sa =( 1 - a_a ) * I_sav I_asv = a_a * I_sav I_sev =( 1 - g_v ) * I_s I_esv = a_e * I_sev I_ev =( 1 - a_e ) * I_sev I_sav = g_v * I_p I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_sev =(1- g_v )* I_p I_ev = (1- a_e )* I_sev I_sa = (1- a_a )* I_sav a_aa_eg_vI_pI_evI_sevI_savI_saI_esv

ID:(9986, 0)



Intensidade absorvida (1)

Equação

>Top, >Modelo


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

I_{ev} = (1- a_e ) I_s

I_a = (1- a ) I_s

a
a_e
Albedo da superfície do planeta
-
6513
I_a
I_{ev}
Intensidade VIS absorvida pelo solo
W/m^2
6514
I_sav = g_v * I_s I_sa =( 1 - a_a ) * I_sav I_asv = a_a * I_sav I_sev =( 1 - g_v ) * I_s I_esv = a_e * I_sev I_ev =( 1 - a_e ) * I_sev I_sav = g_v * I_p I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_sev =(1- g_v )* I_p I_ev = (1- a_e )* I_sev I_sa = (1- a_a )* I_sav a_aa_eg_vI_pI_evI_sevI_savI_saI_esv

ID:(10325, 1)



Intensidade absorvida (2)

Equação

>Top, >Modelo


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

I_{sa} = (1- a_a ) I_s

I_a = (1- a ) I_s

a
a_a
Albedo da atmosfera terrestre
-
6508
I_a
I_{sa}
Intensidade VIS que interage com a atmosfera
W/m^2
6509
I_sav = g_v * I_s I_sa =( 1 - a_a ) * I_sav I_asv = a_a * I_sav I_sev =( 1 - g_v ) * I_s I_esv = a_e * I_sev I_ev =( 1 - a_e ) * I_sev I_sav = g_v * I_p I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_sev =(1- g_v )* I_p I_ev = (1- a_e )* I_sev I_sa = (1- a_a )* I_sav a_aa_eg_vI_pI_evI_sevI_savI_saI_esv

ID:(10325, 2)



Intensidade refletida (1)

Equação

>Top, >Modelo


($$) corresponde à fração definida por o albedo (a) de ($$):

I_r = a_a I_s

I_r = a I_s

a
a_a
Albedo da atmosfera terrestre
-
6508
I_sav = g_v * I_s I_sa =( 1 - a_a ) * I_sav I_asv = a_a * I_sav I_sev =( 1 - g_v ) * I_s I_esv = a_e * I_sev I_ev =( 1 - a_e ) * I_sev I_sav = g_v * I_p I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_sev =(1- g_v )* I_p I_ev = (1- a_e )* I_sev I_sa = (1- a_a )* I_sav a_aa_eg_vI_pI_evI_sevI_savI_saI_esv

ID:(9987, 1)



Intensidade refletida (2)

Equação

>Top, >Modelo


($$) corresponde à fração definida por o albedo (a) de ($$):

I_r = a_e I_s

I_r = a I_s

a
a_e
Albedo da superfície do planeta
-
6513
I_sav = g_v * I_s I_sa =( 1 - a_a ) * I_sav I_asv = a_a * I_sav I_sev =( 1 - g_v ) * I_s I_esv = a_e * I_sev I_ev =( 1 - a_e ) * I_sev I_sav = g_v * I_p I_asv = a_a * I_sav I_esv = a_e * I_sev I_sev =(1- g_v )* I_p I_ev = (1- a_e )* I_sev I_sa = (1- a_a )* I_sav a_aa_eg_vI_pI_evI_sevI_savI_saI_esv

ID:(9987, 2)