Giden uzun dalga radyasyonu - Outgoing longwave radiation

2003-2010 Yıllık ortalama OLR

Giden Uzun Dalga Radyasyonu ( OLR ), Dünya'dan ve atmosferinden uzaya termal radyasyon şeklinde yayılan 3-100 µm dalga boylarında elektromanyetik radyasyondur . Diğerlerinin yanı sıra yukarı doğru yükselen uzun dalga radyasyonu ve karasal uzun dalga akısı olarak da adlandırılır. Akı giden uzun dalga radyasyonu tarafından taşınan enerji ölçülmektedir W / m 2 . Dünyanın iklim sisteminde, uzun dalga radyasyonu, atmosferik gazlardan, aerosollerden, bulutlardan ve yüzeyden absorpsiyon, saçılma ve emisyon süreçlerini içerir.

Giden uzun dalga radyasyonunun %99'undan fazlası , elektromanyetik spektrumun termal kızılötesi kısmında 4 μm ile 100 μm arasında dalga boylarına sahiptir . 40 μm'den büyük dalga boylarına sahip katkılar küçüktür, bu nedenle genellikle yalnızca 50 μm'ye kadar olan dalga boyları dikkate alınır. 4 um ile 10 um arasındaki dalga boyu aralığında, giden uzun dalga radyasyonunun spektrumu güneş radyasyonununkiyle örtüşür ve çeşitli uygulamalar için ikisi arasında farklı kesme dalga boyları seçilebilir.

Giden uzun dalga radyasyonu ile radyasyonlu soğutma , Dünya Sisteminin enerji kaybetmesinin birincil yoludur. Bu kayıp ile gelen kısa dalgalı güneş ışınımından gelen ışınımsal ısıtma ile kazanılan enerji arasındaki denge , Dünya sisteminin küresel ısınmasını veya soğumasını belirler (Dünya ikliminin enerji bütçesi ). Radyasyonlu ısıtma ve soğutma arasındaki yerel farklılıklar, atmosferik dinamikleri harekete geçiren enerjiyi sağlar .

Atmosferik enerji dengesi

Dünya Enerjisi bütçesi.

OLR, Dünya'nın enerji bütçesinin kritik bir bileşenidir ve atmosfer tarafından yayılan uzaya giden toplam radyasyonu temsil eder. OLR, kısa dalga ve uzun dalga aşağı-welling radyasyonunun toplamı eksi kısa dalga ve uzun dalga up-welling radyasyonunun toplamına eşit olan bir yüzey için net tüm dalga radyasyonuna katkıda bulunur. Net tüm dalga radyasyon dengesine, gece boyunca ve kutup bölgelerinde yılın çoğu zamanlarında uzun dalga radyasyonu hakimdir. OLR, güneşten yüksek enerjide alınan Kısa Dalga Soğurulmuş Radyasyona neredeyse eşit olduğundan, Dünya'nın radyasyon dengesi oldukça yakın bir şekilde elde edilir. Bu nedenle, Dünya'nın ortalama sıcaklığı neredeyse sabittir. OLR dengesi, atmosferdeki bulutlardan ve tozdan etkilenir. Bulutlar, uzun dalga radyasyonunun buluttan geçişini engelleme eğilimindedir ve bulut albedosunu artırarak atmosfere daha düşük uzun dalga radyasyon akışına neden olur. Bu, uzun dalga radyasyonunu temsil eden dalga boylarının absorplanması ve saçılmasıyla yapılır, çünkü absorpsiyon radyasyonun bulutta kalmasına neden olacak ve saçılma radyasyonu dünyaya geri yansıtacaktır. Atmosfer genellikle su buharı, karbon dioksit ve ozon tarafından soğurulması nedeniyle uzun dalga radyasyonunu iyi emer. Bulut örtüsü olmadığını varsayarsak, uzun dalgalı yukarı doğru yayılan radyasyonun çoğu , atmosferin uzun dalga radyasyonunu absorbe etmediği 8 ila 11 μm arasındaki elektromanyetik dalga boyu bölgesinde meydana gelen atmosferik pencereden uzaya gider. 9.6 ve 9.8 um. Yukarı doğru yükselen uzun dalga radyasyonu ile atmosfer arasındaki etkileşim, atmosferin tüm seviyelerinde meydana gelen absorpsiyon nedeniyle karmaşıktır ve bu absorpsiyon, zamanın belirli bir noktasında atmosferin bileşenlerinin absorpsiyonlarına bağlıdır.

Sera etkisindeki rolü

Yüzeydeki uzun dalga ışınım akısının azalması, sera etkisini yönlendirir . Metan (CH 4 ), nitröz oksit (N 2 O), su buharı (H 2 O) ve karbon dioksit (CO 2 ) gibi sera gazları , belirli dalga boylarında OLR emer, termal radyasyonun uzaya ulaşmasını engeller, ısı ekler. atmosfere. Bu termal radyasyonun bir kısmı, Dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığını artırarak saçılma yoluyla Dünya'ya geri yönlendirilir. Bu nedenle, bir sera gazı konsantrasyonundaki bir artış, bu atmosferik bileşenler tarafından emilen ve yayılan radyasyon miktarını artırarak küresel ısınmaya katkıda bulunabilir . Gazın emiciliği yüksekse ve gaz yeterince yüksek bir konsantrasyonda mevcutsa, absorpsiyon bant genişliği doygun hale gelir. Bu durumda, üst atmosfere ulaşılmadan önce absorpsiyon bant genişliğinde yayılan enerjiyi tamamen absorbe etmeye yetecek kadar gaz mevcuttur ve bu gazın daha yüksek bir konsantrasyonunun eklenmesi atmosferin enerji bütçesi üzerinde ek bir etkiye sahip olmayacaktır.

OLR, yayılan cismin sıcaklığına bağlıdır. Dünya'nın cilt sıcaklığından, cilt yüzeyi emisyonundan, atmosfer sıcaklığından, su buharı profilinden ve bulut örtüsünden etkilenir.

OLR ölçümleri

Yukarı doğru yükselen uzun dalga radyasyonunu tahmin etmek için kullanılan iki popüler uzaktan algılama yöntemi, yüzey sıcaklığı ve emisyonu kullanarak değerleri tahmin etmek ve doğrudan uydu atmosfer üstü parlaklık veya parlaklık sıcaklığından tahmin etmektir. Atmosferin tepesinde giden uzun dalga radyasyonu ve yüzeyde aşağı doğru inen uzun dalga radyasyonunu ölçmek, iklim sistemimizde ne kadar radyasyon enerjisinin tutulduğunu, yüzeye ne kadar ulaştığını ve yüzeye ne kadar ısındığını ve enerjinin nasıl olduğunu anlamak için önemlidir. atmosfer, bulutların gelişimini etkileyecek şekilde dağıtılır. Bir yüzeyden gelen uzun dalgalı ışınım akısının hesaplanması, yüzey sıcaklığını değerlendirmenin kolay bir yoludur.

Giden uzun dalga radyasyonu (OLR), 1975'ten beri bir dizi başarılı ve değerli uydu görevi tarafından dünya çapında izlenmektedir. Bu görevler, Nimbus-6 ve Nimbus-7 uydularındaki Dünya Radyasyon Dengesi (ERB) cihazından alınan geniş bant ölçümlerini; NOAA-9, NOAA-10 ve NASA Dünya Radyasyon Bütçesi Uydusu (ERBS) üzerinde Earth Radyation Budget Experiment (ERBE) tarayıcısı ve ERBE tarayıcısız; NASA'nın Aqua ve Terra uydularındaki Bulutlar ve Dünyanın Radyant Enerji Sistemi (CERES) cihazı; ve Meteosat İkinci Nesil (MSG) uydusundaki Geostationary Earth Radyation Budget (GERB) cihazı.

Yüzeyde aşağı doğru inen uzun dalga radyasyonu esas olarak Pyrgeometer ile ölçülür . Yüzeydeki uzun dalga radyasyonunu izlemek için en dikkate değer yer tabanlı ağ , küresel karartma ve aydınlatmayı incelemek için çok önemli, iyi kalibre edilmiş ölçümler sağlayan Temel Yüzey Radyasyon Ağıdır (BSRN) .

OLR hesaplama ve simülasyon

Dünyanın giden uzun dalga radyasyonunun (OLR) simüle edilmiş spektrumu. Işınımsal transfer simülasyonları ARTS kullanılarak yapılmıştır . Ek olarak siyah ışın yüzey sıcaklığı bir vücut için T ler de ve tropopause sıcaklığı T min gösterilmiştir.

Birçok uygulama, uzun dalga radyasyon miktarlarının hesaplanmasını gerektirir: küresel gelen kısa dalga ile giden uzun dalga ışınım akısının dengesi , Dünya'nın ikliminin Enerji bütçesini belirler ; giden uzun dalga radyasyonu (ve kısa dalga radyasyonu ile ısıtma) ile yerel radyasyon soğutması , atmosferin farklı bölümlerinin sıcaklığını ve dinamiklerini yönlendirir; gelen parlaklık , bir cihaz tarafından ölçülen, bir yönden, (gibi atmosferik özellikleri sıcaklık veya nem ) olabilir alınır . Bu niceliklerin hesaplanması , atmosferdeki radyasyonu tanımlayan radyasyon transfer denklemlerini çözer. Genellikle çözüm, spesifik probleme uyarlanmış atmosferik ışınımsal transfer kodları ile sayısal olarak yapılır .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar