Descargar la presentación
La descarga está en progreso. Por favor, espere
1
PCT Radiación Solar y Terrestre
Centro de Ciencias de la Atmósfera UNAM 13ago UTC C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
2
PCT Radiación Solar y Terrestre
Espectro electromagnético (emisión, absorción, continuo discreto). Onda corta y onda larga. Absorción de radiación por gases atmosféricos. Energía radiante. Conceptos y definiciones. Flujo e intensidad. Ley de Beer. Generalidades de la interacción radiación - materia. Leyes generales de la radiación. Ley de Planck. Cuerpo negro. Ley de Wien. Ley de Stefan Boltzman. Leyes de Kirchhoff. Cuerpo gris. C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
3
PCT Radiación Solar y Terrestre
Cont … Balance de radiación global planetaria. Radiación solar reflejada y de onda larga saliente. Radiación de onda corta media mensual Radiación de onda larga media mensual Radiación global (neta) media mensual. Balance detallado de radiación global planetaria. Espectro de absorción en el océano. Medición de la radiación atmosférica (directa y difusa). Aparatos para medir radiación atmosférica. C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
4
PCT Radiación Solar y Terrestre
Espectro Electromagnético Continuo? Discreto? Emisión? Absorción? E = hn = hc/l h= 6.63x10-34 J seg C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
5
PCT Radiación Solar y Terrestre
Espectros de absorción y emisión del H2 (2) C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
6
PCT Radiación Solar y Terrestre
C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
7
PCT Radiación Solar y Terrestre
Spectrum of Electromagnetic Radiation Region Wavelength (Angstroms) Wavelength (centimeters) Frequency (Hz) Energy (eV) Radio > 109 > 10 < 3 x 109 < 10-5 Microwave 3 x x 1012 Infrared x 10-5 3 x x 1014 Visible 7 x x 10-5 4.3 x x 1014 2 - 3 Ultraviolet 4 x 7.5 x x 1017 X-Rays 3 x x 1019 Gamma Rays < 0.1 < 10-9 > 3 x 1019 > 105 C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
8
PCT Radiación Solar y Terrestre
C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
9
PCT Radiación Solar y Terrestre
Radiación en la superficie de la Tierra C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
10
PCT Radiación Solar y Terrestre
ABSORCIÓN POR GASES ATMOSFÉRICOS C. Gay, Sánchez, O. Peixoto, J.P., Oort, A.H. 1991 C. Gay, O. Sánchez
11
PCT Radiación Solar y Terrestre
C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
12
PCT Radiación Solar y Terrestre
Conceptos y Leyes Básicos de la Radiación Intensidad espectral o radiancia: W q dA r dw Flujo espectral o irradiancia: C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
13
PCT Radiación Solar y Terrestre
Ley de Extinción de Radiación (Ley de Beer o de Beer-Bouguer-Lambert) Camino físico Coeficiente de extinción In(s=0) In(s=s1) ds s1 C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
14
PCT Radiación Solar y Terrestre
¿qué le puede pasar a un fotón cuando interacciona con la materia? EXTINCIÓN = DISPERSIÓN + ABSORCIÓN Ley de Distribución Espectral de Planck: El flujo radiativo (o radiacional) espectral hemisférico de un cuerpo negro está dado por: Fn = p Bn ¿Qué es un cuerpo negro? ¿Qué características tiene la radiación que emite? ¿Qué es el equilibrio termodinámico? C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
15
PCT Radiación Solar y Terrestre
Donde Bn es la función de Planck dada por: mr=parte real del índice de refracción, h=constante de Planck c=velocidad de la luz, n=frecuencia, kB=constante de Boltzmann Límite de Wien: hn/kBT » 1 Altas energías Límite de Rayleigh – Jeans: hn/kBT « 1 Bajas energías C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
16
PCT Radiación Solar y Terrestre
Función de Planck C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
17
PCT Radiación Solar y Terrestre
Escala logarítmica C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
18
PCT Radiación Solar y Terrestre
Ley de desplazamiento de Wien: lmax T= (mm K) Sirve para calcular la posición de los máximos de la curva de Planck para diferentes temperaturas Ley de Stefan - Boltzmann: F(T)= sB T sB=constante de Stefan-Boltzmann= 5.67x10-8 W m-2 K-4 Sirve para calcular la temperatura que un objeto adquiere cuando absorbe un determinado flujo de radiación C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
19
PCT Radiación Solar y Terrestre
Ley de Kirchhoff para superficies opacas: (válida estrictamente para una cavidad en equilibrio termodinámico y si la intensidad incidente es uniforme sobre un hemisferio, generalmente no es aplicable para cantidades integradas angular ni espectralmente) Ley de Kirchhoff aplicada a emisión volumétrica: el coeficiente de emisión térmica por unidad de volumen está dado por: ¿Qué es un cuerpo gris? C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
20
PCT Radiación Solar y Terrestre
Balance de Radiación Global Planetaria “constante” solar So = 1368 W/m2 TIERRA Incidente p R2 So Emitida p R2 sB Tef 4 MODELO CLIMÁTICO DE ORDEN 0 C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
21
PCT Radiación Solar y Terrestre
C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
22
PCT Radiación Solar y Terrestre
Radiación de Onda Corta (media mensual) C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
23
PCT Radiación Solar y Terrestre
Radiación de Onda Larga (media mensual) C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
24
PCT Radiación Solar y Terrestre
Radiación Neta (media mensual) C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
25
PCT Radiación Solar y Terrestre
Balance Detallado de Radiación Global C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
26
PCT Radiación Solar y Terrestre
Absorción en el océano Thomas y Stamnes (2002) C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
27
PCT Radiación Solar y Terrestre
Medición de la Radiación Atmosférica Solar: Global = Directa + Difusa Terrestre: sólo difusa Total: Solar + Terrestre Instrumentos: Piranómetro (solarímetro, actinómetro): global y difusa Pirheliómetro: Solar directa Pirradiómetro: Total Energía radiante acumulada diaria por unidad de área: Área bajo la curva de flujo radiante C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
28
PCT Radiación Solar y Terrestre
C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
29
PCT Radiación Solar y Terrestre
C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
30
PCT Radiación Solar y Terrestre
Piranómetro (Global) Piranómetro (difusa) C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
31
PCT Radiación Solar y Terrestre
Pirradiómetro (Total o Flujo neto) Pirheliómetro (Directa) C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
32
PCT Radiación Solar y Terrestre
C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
33
PCT Radiación Solar y Terrestre
C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
34
PCT Radiación Solar y Terrestre
C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
35
PCT Radiación Solar y Terrestre
Temperatura Efectiva Si Q es la cantidad total de energía térmica del sistema ENTERO del clima (excluyendo la geotermia) y: es la energía media integrada por columna, entonces: El calentamiento globalmente promediado es: C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
36
PCT Radiación Solar y Terrestre
Donde es el forzamiento radiativo medio global igual al flujo neto en el tope de la atmósfera Es la radiación solar absorbida por el planeta, con a= albedo planetario (o esférico) y = es el flujo promedio de radiación solar que llega a la Tierra Es la radiación térmica (onda larga) globalmente emitida al exterior en el tope de la atmósfera C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
37
PCT Radiación Solar y Terrestre
Si caracterizamos la radiación de onda larga saliente por una temperatura efectiva Te (Ley de Stefan – Boltzmann): = sB Te4 Considerando un promedio adicional del forzamiento radiativo para un periodo razonable de tiempo, suficiente para alcanzar el equilibrio radiativo planetario, se tendrá: C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
38
PCT Radiación Solar y Terrestre
Efecto Invernadero Es la diferencia entre la temperatura efectiva y la temperatura media global de superficie de un planeta: DT = Te - Ts Para la Tierra: a ≈ = So/4 = 342 W/m2 Ts ≈ 15 °C= 288 K DT = 33 K Más formalmente: G ≡ 2 <m> sB(Ts4 –Te4) <m>= media hemisférica del coseno del ángulo de incidencia (Thomas/Stamnes Cap. 12) Para nosotros, Te es la temperatura de un cuerpo sin aire a 1 UA de distancia del Sol, con el mismo albedo que la Tierra C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
39
PCT Radiación Solar y Terrestre
Completar la tabla: Altura media radiante Km 1 5.5 70 Irradiancia Solar W/m2 589 1368 2613 Planetas Marte Tierra Venus Albedo 0.15 0.30 0.75 Te K 217 255 232 Ts K 220 288 700 Sol - Venus (0.72 UA), Sol- Marte (1.52 UA), Sol – Tierra (1UA=150 x106 km) C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
40
PCT Radiación Solar y Terrestre
Perfil vertical de temperatura C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
41
PCT Radiación Solar y Terrestre
Espectro electromagnético (emisión, absorción, continuo discreto). Onda corta y onda larga. Absorción de radiación por gases atmosféricos. Energía radiante. Conceptos y definiciones. Flujo e intensidad. Ley de Beer. Generalidades de la interacción radiación - materia. Leyes generales de la radiación. El Sol como fuente de radiación electromagnética. La constante solar. Flujos radiacionales en la atmósfera. Trayectoria de los rayos solares en la atmósfera. Introducción a la transferencia de radiación. C. Gay, Sánchez, O. C. Gay, O. Sánchez
Presentaciones similares
© 2024 SlidePlayer.es Inc.
All rights reserved.