Radiação Terrestre: Características e Intercâmbio
Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre as características e a troca de radiação terrestre.
Características da Radiação Terrestre:
Todo objeto com temperatura maior que zero absoluto emite radiação na intensidade proporcional à quarta potência de sua temperatura absoluta. O espaço exterior está no zero absoluto ou próximo dele. A temperatura da atmosfera varia de frio extremo a temperatura terrestre de cerca de 323 ° K (50 ° C).
Portanto, a atmosfera irradia radiação de ondas longas para a Terra e também para o espaço. A superfície da terra fica quente depois de receber radiação do sol. Como resultado, torna-se uma fonte de radiação. A temperatura média na superfície da terra é de cerca de 288 ° K.
Estimou-se que mais de 99 por cento da radiação emitida pela superfície da terra está contida no intervalo infra-vermelho de 4 a 100µ com um pico em cerca de 10µ. Essa radiação de ondas longas de saída emitida pela superfície da terra é chamada de radiação terrestre. A maior parte da radiação terrestre é absorvida na parte inferior da troposfera.
Janela atmosférica:
A radiação de ondas longas escapa para o espaço entre 8, 0µ e 13, 0µ, isto é conhecido como janela atmosférica.
Troca de Radiação Terrestre:
Assim, uma grande parte da radiação absorvida pela atmosfera é enviada de volta à superfície da terra como contra-radiação. Esta contra-radiação impede que a superfície da terra resfrie excessivamente à noite. O efeito líquido deste tipo de radiação diferencial é chamado de efeito de janela ou efeito estufa.
A atmosfera, especialmente vapores de água, nuvens e dióxido de carbono, absorvem cerca de 90% da radiação de ondas longas (radiação infravermelha) emitida pela Terra. Uma grande parte da radiação de ondas longas é irradiada pela atmosfera para a Terra. Embora a emissão de radiação de ondas longas ocorra durante a noite, mas a quantidade de radiação de ondas longas é maior devido à maior temperatura terrestre durante o dia.
Todas as camadas da atmosfera participam da absorção e emissão de radiação, mas os processos são mais importantes nas camadas inferiores, onde os absorventes efetivos da radiação de ondas longas são vapores de água, dióxido de carbono, óxidos nitrosos e metano.
Radiação Hemisférica Total:
É o fluxo de radiação combinada do céu (radiação direta de ondas curtas, radiação difusa e radiação de ondas longas). Swinbank (1963) previu o fluxo hemisférico usando a temperatura do ar medida na tela cerca de 1, 5 a 2 metros acima do solo.
É dado pela seguinte equação:
R lw = 5, 31 x 10 -13 T 6
Onde, R lw é medido em Wm -2 e T é tomado em grau absoluto (° K).
Esta expressão foi desenvolvida a partir das observações registradas à noite na ausência de radiação solar. Mesmo que essa equação não tenha umidade relativa, Paltridge (1970) a achou muito precisa à noite. No entanto, desvios significativos foram encontrados entre os valores medidos e previstos durante o dia.
Balanço de Radiação do Sistema Terra-Atmosfera:
Terra:
Radiação absorvida pela superfície da terra = 124 Kly
Radiação de onda longa efetiva emitida pela terra = 52 Kly
Balanço de radiação na superfície da Terra Atmosfera = 72 Kly
Atmosfera:
Radiação absorvida pela atmosfera = 45 Kly
Radiação perdida pela atmosfera = 117 Kly
Balanço de radiação líquido da atmosfera = -72 Kly
Radiação de saída eficaz:
Cerca de 90% da radiação emitida pela superfície da terra é absorvida pelos vapores de água entre 5, 3 e 7, 7µ e além de 20µ. O ozônio absorve a radiação de saída na faixa entre 9, 4 e 9, 8 µ e o dióxido de carbono absorve de 13, 1 a 16, 9 µ enquanto as nuvens absorvem todos os comprimentos de onda.
A radiação terrestre escapa para o espaço entre 8, 0 e 13, 0 µ. Uma grande parte da radiação absorvida pela atmosfera é re-irradiada de volta à superfície da terra. É conhecido como contra-radiação ou radiação reversa. A radiação atmosférica contrária impede eficazmente a superfície da terra de resfriamento excessivo durante a noite.
A intensidade da contra-radiação varia com a temperatura do ar, o conteúdo de vapor de água do ar e a cobertura de nuvens. A diferença entre a radiação terrestre que sai e a radiação atmosférica é conhecida como a radiação efetiva emitida.
Em base anual, a superfície da Terra absorve cerca de 124 Kly da radiação solar e efetivamente irradia 52 Kly de radiação de ondas longas para a atmosfera. O balanço de radiação da superfície da Terra é de 72 Kly. Da mesma forma, a atmosfera absorve 45 Kly de radiação por ano e a radiação perdida pela atmosfera é de 117 Kly.
Portanto, a diferença de -72 Kly é o balanço de radiação da atmosfera. Isso indica que a atmosfera perde tanta energia radiativa por ano quanto a superfície da terra ganha e o balanço de radiação do sistema terra-atmosfera se torna zero.
Para manter o equilíbrio deste sistema, a energia é transferida da superfície da Terra para a atmosfera para evitar que a superfície aqueça e a atmosfera se esfrie.
A troca vertical de calor ocorre principalmente através da evaporação da água da superfície da terra (perda de calor) e através da condensação na atmosfera (ganho de calor) e pela condução do calor sensível a partir da superfície e transferido para a atmosfera por convecção. Os vapores de água na atmosfera absorvem radiação na faixa de comprimento de onda de 5, 3 a 7, 7µ e além de 20µ.