Interação da radiação com a atmosfera

Transcrição

1 Universidade Federal de Campina Grande Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar Interação da radiação com a atmosfera Professora Valéria Peixoto Borges

2 COMPONENTE B : Processos de atenuação da radiação pela atmosfera

3 A ATMOSFERA TERRESTRE 1. Definição 2. Propriedades: Compressível; Móvel; Mau condutor de calor e de eletricidade (a não ser que esteja saturado de umidade e ionizado); Capacidade de conter quantidades variáveis de vapor d água.

4 A ATMOSFERA TERRESTRE 3. Funções Proteger a biosfera da radiação ultravioleta proveniente do Sol; Fornecer O2 para manutenção da vida dos seres aeróbicos (macro e microorganismos); Proteger a Terra de variações excessivas de temperatura, pela incidência direta dos raios solares; Equalizar as temperaturas das camadas mais próximas da superfície terrestre através da dinâmica e movimentação de massas de ar.

5 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA ATMOSFERA Composição do ar seco até 25 km de altitude (Fonte VAREJÃO-SILVA, 2001): Constituinte Nitrogênio (N 2 ) Oxigênio (O 2 ) Argônio (A) Dióxido de carbono (CO 2 ) Neônio (Ne) Hélio (He) Criptônio (Kr) Hidrogênio (H 2 ) Xenônio (Xe) Ozônio (O 3 ) Radônio (Rn) Massa molecular média (aparente) Fração molar (% do volume) 78,084 20,946 0,934 0,031 1, , , Massa molecular (g mol -1 ) 28,013 31,999 39,948 44,010 20,183 4,003 83,800 2, ,300 47, ,964

6 Definição AEROSSÓIS São partículas líquidas ou sólidas microscópicas dispersas e em suspensão na atmosfera, originados de atividades humanas e processos naturais Atuação absorção e espalhamento da radiação; participação em ciclos químicos; núcleos de condensação e de cristalização Tamanho Varia consideravelmente dependendo do mecanismo de produção. partículas de Aitken: raio < 0,1 mm; partículas grandes: 0,1 < raio < 1,0 mm; partículas gigantes: r > 1,0 mm.

7 AEROSSÓIS

8 ESTRUTURA DA ATMOSFERA Fonte: Varejão-Silva

9 ATENUAÇÃO ATMOSFÉRICA DA RADIAÇÃO Esquema da atuação da atmosfera sobre a radiação.

10 PROCESSOS DE ATENUAÇÃO ATMOSFÉRICA ESPALHAMENTO O espalhamento ocorre quando partículas ou grandes moléculas de gases presentes na atmosfera interagem com a REM, alterando sua trajetória original. Este fenômeno depende da radiação, abundância de partículas ou gases e da distância percorrida pela REM na atmosfera. No espalhamento há mudança em algumas propriedades da REM sem, contudo, alteração do comprimento de onda. Representação do espalhamento da REM na atmosfera terrestre.

11 ESPALHAMENTO DE RAYLEIGH O espalhamento de Rayleigh é o mecanismo dominante na dispersão da REM oriunda do Sol, na atmosfera superior. Explica a cor azul do céu, no período diurno. d < d = dimensão das partículas atmosféricas (pequeninas partículas de poeira e moléculas de nitrogênio e oxigênio). = comprimento de onda da radiação incidente. Esquema do espalhamento de Rayleigh na atmosfera terrestre, mostrando a trajetória da REM em três instantes do dia.

12 ESPALHAMENTO DE RAYLEIGH Dispersão da radiação solar e aparência da cor do céu durante o dia. Fonte: ZUÑIGA, 1985.

13 ESPALHAMENTO DE MIE O espalhamento de Mie ocorre principalmente na atmosfera inferior onde as partículas de maior tamanho são mais abundantes. d d = dimensão das partículas atmosféricas (poeira, pólen, fumaça e vapor d água). = comprimento de onda da radiação incidente.

14 ESPALHAMENTO NÃO-SELETIVO Gotículas d água e grandes partículas de poeira podem causar este tipo de espalhamento. Todos os comprimentos de onda são dispersados em proporções aproximadamente iguais. Este tipo de espalhamento causa neblina e nuvens parecerem brancas aos nossos olhos porque a luz azul, verde e vermelha são espalhadas em quantidades aproximadamente iguais. d > Esquema do espalhamento não seletivo, com ênfase na interação da REM com as nuvens.

15 ABSORÇÃO Diferente do espalhamento, na absorção a REM é absorvida pelos constituintes da atmosfera, causando alteração no seu comprimento de onda e realizando trabalho (gerando calor). A absorção é um processo seletivo. Representação da absorção da REM na atmosfera terrestre.

16 Absorção como processo seletivo Absortividade atmosférica em função do comprimento de onda da radiação e constituinte atmosférico.

17 Absorção atmosférica em função do comprimento de onda da radiação e constituinte atmosférico.

18 As áreas do EEM que não são fortemente influenciadas pela absorção atmosférica e assim, são úteis aos sensores remotos, são chamadas de janelas atmosféricas. JANELA ATMOSFÉRICA Proporção entre radiação transmitida e absorvida em grande parte do espectro eletromagnético, com indicação de janelas atmosféricas.