Radiação de onda longa de saída - Outgoing longwave radiation

Não deve ser confundido com raios-E .
ROL médio anual de 2003-2010

A radiação de onda longa de saída ( ROL ) é a radiação eletromagnética de comprimentos de onda de 3 a 100 μm, emitida da Terra e de sua atmosfera para o espaço na forma de radiação térmica . É também conhecido como radiação de ondas longas e fluxo de ondas longas terrestres, entre outros. O fluxo de energia transportado pela radiação de onda longa de saída é medido em W / m 2 . No sistema climático da Terra, a radiação de ondas longas envolve processos de absorção, espalhamento e emissões de gases atmosféricos, aerossóis, nuvens e superfície.

Mais de 99% da radiação de onda longa de saída tem comprimentos de onda entre 4 μm e 100 μm, na parte do infravermelho térmico do espectro eletromagnético . Contribuições com comprimentos de onda maiores que 40 μm são pequenas, portanto, muitas vezes, apenas comprimentos de onda de até 50 μm são considerados. Na faixa de comprimento de onda entre 4 μm e 10 μm, o espectro da radiação de onda longa de saída se sobrepõe ao da radiação solar e, para várias aplicações, podem ser escolhidos diferentes comprimentos de onda de corte entre os dois.

O resfriamento radiativo pela emissão de radiação de ondas longas é a principal maneira pela qual o Sistema Terrestre perde energia. O equilíbrio entre essa perda e a energia obtida pelo aquecimento radiativo da radiação solar de onda curta que chega determina o aquecimento ou resfriamento global do sistema terrestre ( orçamento de energia do clima da Terra ). Diferenças locais entre aquecimento radiativo e resfriamento fornecem a energia que impulsiona a dinâmica atmosférica .

Balanço de energia atmosférica

Orçamento de energia da terra.

OLR é um componente crítico do orçamento de energia da Terra e representa a radiação total que vai para o espaço emitida pela atmosfera. OLR contribui para a radiação de onda total para uma superfície que é igual à soma das ondas curtas e da radiação de onda longa para baixo menos a soma da radiação de ondas curtas e ondas longas para cima. O balanço líquido de radiação de todas as ondas é dominado pela radiação de ondas longas durante a noite e durante a maior parte do ano nas regiões polares. O balanço de radiação da Terra é alcançado de perto, uma vez que o OLR é quase igual à radiação absorvida de ondas curtas recebida em alta energia do sol. Portanto, a temperatura média da Terra é quase estável. O equilíbrio de OLR é afetado por nuvens e poeira na atmosfera. As nuvens tendem a bloquear a penetração da radiação de ondas longas através da nuvem e aumenta o albedo das nuvens , causando um menor fluxo de radiação de ondas longas na atmosfera. Isso é feito por absorção e espalhamento dos comprimentos de onda que representam a radiação de onda longa, uma vez que a absorção fará com que a radiação permaneça na nuvem e o espalhamento refletirá a radiação de volta para a Terra. A atmosfera geralmente absorve bem a radiação de ondas longas devido à absorção por vapor d'água, dióxido de carbono e ozônio. Assumindo que não há cobertura de nuvens, a maioria da radiação de onda longa ascendente viaja para o espaço através da janela atmosférica ocorrendo na região de comprimento de onda eletromagnética entre 8 e 11 μm, onde a atmosfera não absorve radiação de onda longa, exceto na pequena região dentro deste entre 9,6 e 9,8 μm. A interação entre a radiação de ondas longas ascendentes e a atmosfera é complicada devido à absorção que ocorre em todos os níveis da atmosfera e essa absorção depende das absortividades dos constituintes da atmosfera em um determinado ponto no tempo.

Papel no efeito estufa

A redução do fluxo radiativo de ondas longas na superfície impulsiona o efeito estufa . Gases de efeito estufa , como metano (CH 4 ), óxido nitroso (N 2 O), vapor de água (H 2 O) e dióxido de carbono (CO 2 ), absorvem certos comprimentos de onda de ROL, evitando que a radiação térmica alcance o espaço, adicionando calor para a atmosfera. Parte dessa radiação térmica é direcionada de volta para a Terra por espalhamento, aumentando a temperatura média da superfície da Terra. Portanto, um aumento na concentração de um gás de efeito estufa pode contribuir para o aquecimento global ao aumentar a quantidade de radiação que é absorvida e emitida por esses constituintes atmosféricos. Se a absortividade do gás for alta e o gás estiver presente em uma concentração alta o suficiente, a largura de banda de absorção torna-se saturada. Nesse caso, há gás suficiente presente para absorver completamente a energia irradiada na largura de banda de absorção antes que a alta atmosfera seja atingida, e adicionar uma concentração maior desse gás não terá efeito adicional no orçamento de energia da atmosfera.

O OLR depende da temperatura do corpo radiante. É afetado pela temperatura da pele da Terra, emissividade da superfície da pele, temperatura atmosférica, perfil de vapor de água e cobertura de nuvens.

Medidas OLR

Dois métodos populares de sensoriamento remoto usados ​​para estimar a radiação de onda longa em ascensão são estimar valores usando a temperatura da superfície e a emissividade, e estimar diretamente da radiância do topo da atmosfera do satélite ou temperatura de brilho. Medir a radiação de ondas longas que sai no topo da atmosfera e a radiação de ondas longas que caem na superfície é importante para entender quanta energia radiativa é mantida em nosso sistema climático, quanto atinge e aquece a superfície e como a energia em a atmosfera é distribuída para afetar o desenvolvimento das nuvens. Calcular o fluxo radiativo de onda longa de uma superfície também é uma maneira útil e fácil de avaliar a temperatura da superfície

A radiação de ondas longas (OLR) de saída tem sido monitorada globalmente desde 1975 por uma série de missões de satélite valiosas e bem-sucedidas. Essas missões incluem medições de banda larga do instrumento Earth Radiation Balance (ERB) nos satélites Nimbus-6 e Nimbus-7; Scanner do experimento de radiação terrestre (ERBE) e o não scanner ERBE no NOAA-9, NOAA-10 e satélite de orçamento de radiação terrestre da NASA (ERBS); O instrumento Nuvens e Sistema de Energia Radiante da Terra (CERES) a bordo dos satélites Aqua e Terra da NASA; e instrumento de orçamento de radiação geoestacionária da terra (GERB) no satélite Meteosat de segunda geração (MSG).

A radiação de ondas longas na superfície é medida principalmente por pirgeômetro . Uma rede terrestre mais notável para monitorar a radiação de ondas longas de superfície é a Baseline Surface Radiation Network (BSRN) , que fornece medições cruciais e bem calibradas para estudar o escurecimento e o brilho globais .

Cálculo e simulação de OLR

Espectro simulado da radiação de onda longa de saída da Terra (OLR). As simulações de transferência radiativa foram realizadas usando ARTS . Além disso, é mostrada a radiação de corpo negro para um corpo à temperatura da superfície T s e à temperatura da tropopausa T min .

Muitas aplicações requerem o cálculo das quantidades de radiação de ondas longas: o equilíbrio do fluxo radiativo global de ondas curtas para ondas longas de saída determina o orçamento de energia do clima da Terra ; o resfriamento radiativo local pela radiação de onda longa que sai (e o aquecimento pela radiação de onda curta) impulsionam a temperatura e a dinâmica de diferentes partes da atmosfera; da radiância de uma determinada direção medida por um instrumento, as propriedades atmosféricas (como temperatura ou umidade ) podem ser recuperadas . Os cálculos dessas quantidades resolvem as equações de transferência radiativa que descrevem a radiação na atmosfera. Normalmente a solução é feita numericamente por códigos de transferência radiativa atmosférica adaptados ao problema específico.

Veja também

Referências

links externos