o que é janela atmosférica?

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Ikonos de Vitória 1 m de Resolução PROF. ALEXANDRE ROSA DOS SANTOS Engenheiro Agrônomo - UFES Mestrado em Meteorologia Agrícola – UFV Doutorado em Engenharia Agrícola - UFV

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Page 1: o que é janela atmosférica?

Ikonos de Vitória1 m de Resolução PROF. ALEXANDRE ROSA DOS

SANTOSEngenheiro Agrônomo - UFES

Mestrado em Meteorologia Agrícola – UFVDoutorado em Engenharia Agrícola - UFV

Page 2: o que é janela atmosférica?

Capítulo 2

UNIVERSIDADE FEDERAL DOS ESPÍRITO SANTO – UFESCENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS - CCHN

DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA - DPGEOLABORATÓRIO DE GEOMÁTICA DA UFES - LGU

Obs: Todos os Slides apresentados foram adaptados do livro “Fundamentos do Sensoriamento Remoto e Metodologias de

Aplicação (2ª Edição). Autor: Maurício Alves Moreira

VitóriaLANDSAT

AndaraíIkonos 1 m resolução

Campos do JordãoIkonos 1m de Resolução

Page 3: o que é janela atmosférica?

IntroduçãoA atmosfera terrestre possui uma massa que corresponde a 0,001% do total do planeta Terra e é constituída por uma mistura gasosa, por vapor de água e aerossóis. Essa camada gasosa apresenta espessura variável, podendo chegar a mais de 1.000 km de altitude. Apesar dessa extensa camada, a massa total dos gases que a compõem concentra-se, praticamente, no primeiros 10 km de altitude.

Ao nível do mar, a pressão é de aproximadamente 101 kilopascal, o que equivale a 1.103 milibares (mb) ou 760 milímetros de mercúrio (mmHg).

Camadas da Atmosfera TROPOSFERA: É a camada que se encontra em contato com a superfície da Terra. Atinge um altitude de 15-18 Km no Equador, e de 2-8 Km nos pólos, sendo sua espessura variável com as estações do ano. Corresponde ao invólucro onde ocorrem os fenômenos meteorológicos mais importantes e que afetam diretamente a vida sobre a superfície. A temperatura na Troposfera cai rapidamente com a altitude, numa razão média de 6,0 ºC a cada 1000 metros.

ESTRATOSFERA: nesta camada, cujo limite superior encontra-se aproximadamente a 50 Km de altitude, a temperatura cresce, atingindo, no topo, valores máximos próximos de 0 ºC. Esse comportamento é atribuído à absorção da radiação ultravioleta pelo ozônio. Quanto aos movimentos atmosféricos, vale ressaltar que, nesta camada, em razão de seu perfil estável de temperatura – “frio” por baixo, “quente” por cima -, observa-se uma ausência quase completa de movimentos verticais.

MESOSFERA: “ Como a Troposfera, esta camada é aquecida por baixo (pela camada de ozônio). Portanto, a temperatura também decrescerá, neste caso, a uma taxa de 3,5 ºC por quilômetro, atingindo, no topo da camada, 80 Km de altitude, o valor mais baixo de toda a Atmosfera, em média, 90 ºC negativos”.

IONOSFERA: região da atmosfera superior da Terra, estendendo-se aproximadamente até 600 km de altitude. A ionosfera é um refletor eficiente de ondas de rádio, na faixa espectral que vai das ondas curtas até as longas, permitindo que as comunicações sejam feitas a grande distância ao redor da superfície da Terra. Todavia, a ionosfera não reflete ondas de rádio de alta frequência (inclusive televisão), razão pela qual a transmissão de comunicações por estas ondas se faz por satélites.

EXOSFERA: é a zona mais externa da atmosfera, podendo chegar a 1.000 km ou mais de altura em relação à superfície da Terra. Na exosfera predomina o hidrogênio (o gás mais leve que se conhece), sendo por isso também, denominada camada hidrogenada. Nesta região, as temperaturas variam de 2.000 oC , durante o dia, a -300 oC, durante a noite.

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Principais Zonas da Atmosfera

Page 5: o que é janela atmosférica?

Composição média do ar seco próximo ao solo, em porcentagem de volume ou PPM, segundo a OMM

Page 6: o que é janela atmosférica?

Interação da Radiação Solar com a Atmosfera Terrestre

O fluxo total de energia solar no topo da atmosfera é de aproximadamente 1.400 Wm-2, o que equivale a 2,0 cal cm-2 min-1.

Quando a radiação solar penetra na atmosfera terrestre, sofre atenuações causadas por reflexão, espalhamento e absorção pelos constituintes atmosféricos, por partículas dispersas e nuvens (atenuações da energia solar ao atravessar a atmosfera).

atenuações da energia solar ao atravessar a atmosfera

Page 7: o que é janela atmosférica?

partículas dispersão 11% nuvens refletido 26% 37% sideral espaço volta que Solar Radiação

1 mincm cal 1,06 águad' vapor absorvido 16% 37% 53% radiação de -2Perda

RgRadiação -1-2mincalcm 0,94 % 47 superfície a chega que

)mincalcm ,mincalcm ,(mincalcm -1-2-1-2-1-2 9400612 Rg

difusos raios 26% diretos raios % 19Rg

Page 8: o que é janela atmosférica?

Curva de irradiância solar, para mostrar a absorção

da radiação, pelos gases e vapor d’água

Page 9: o que é janela atmosférica?

EspalhamentoO espalhamento é um processo físico que resulta da obstrução das ondas eletromagnéticas, por partículas existentes nas suas trajetórias, ao penetrarem na atmosfera terrestre. Essa obstrução pode ser tanto da energia incidente quanto da reirradiada (refletida).

200 - 2000Chuva50 – 200Garoa20 – 50Névoa2 – 30Neblina, nuvens

1 – 5Poeira0,5 – 50Fumos industriais

0,001 – 0,5Fumaça, bruma

Variação no diâmetroPartícula

Partículas presentes na atmosfera e respectivos tamanhos

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Tipos de Espalhamento Molecular ou Rayleigh: quando a relação entre o diâmetro da partícula e o comprimento de onda é menor que 1, o espalhamento é considerado isotrópico, ou seja, é simétrico em relação à direção da onda incidente e à intensidade. Ele é produzido, essencialmente, por moléculas de gases constituintes da atmosfera.

Quanto menor o comprimento de onda maior será o espalhamento molecular. A quantidade de radiação espalhada (E) é inversamente proporcional à quarta potência do comprimento de onda:

4

1

E

EXEMPLOPor apresentar menor comprimento de onda, a luz azul é espalhada em

cerca de 5,5 vezes mais do que a luz vermelha (Cor azul do céu)

Page 11: o que é janela atmosférica?

CURIOSIDADE!Por que o céu é azul durante o dia e vermelho

no nascer e pôr-do-sol? Quando se olha para o céu, é a luz azul que se vê, pelo fato de ela ter sido mais dispersada pelas moléculas dos gases em todas as direções. Por outro lado, a luz violeta é muito mais dispersada do que a luz azul. No entanto, não se vê o céu na cor violeta porque o Sol produz muito mais luz azul do que violeta.

Quando o Sol se encontra perto do horizonte os raios diretos que chegam aos nossos olhos atravessam uma massa de ar maio e a dispersão aumenta sua intensidade; a maior atenuação no azul faz com que a luz do Sol seja avermelhada no espectro do visível. Este efeito se acentua quando há poeira em suspensão na atmosfera.

VEJA FIGURA

Page 12: o que é janela atmosférica?

Efeito do espalhamento Rayleigh na coloração do céu

Page 13: o que é janela atmosférica?

Tipos de Espalhamento Mie: ocorre quando os diâmetros das partículas na atmosfera são da mesma ordem ou próximos ao tamanho do comprimento de onda da radiação:

de 3/2 de ordem da for partículas das diâmetros 1E

do tamanho mesmo do for partículas das diâmetros 2

1E

não-seletivo: ocorre quando o tamanho das partículas na atmosfera deixa de ter influência no espelhamento, isto é, ele vai se tornando independente do comprimento de onda à medida que se aumenta o tamanho das partículas. Nesta situação, a energia é espalhada, preferencialmente, na direção da frente. Este espalhamento é o responsável pela aparência branca das nuvens.

Espalhamento não-seletivo responsável pela coloração branca das núvens

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Absorção atmosféricaA absorção da radiação solar na atmosfera dá-se por meio de dois processos:

Dissociação e fotionização na alta atmosfera

Vibração e transição rotacional de moléculas

Absorção da radiação nas faixa dos raios X e do Ultravioleta

Absorção da radiação na região do infravermelhoObservação: Na região do ´visível, a absorção da radiação é muito pequena.

Responsáveis pela absorção da radiação do ultravioleta: Ozônio (O3) e oxigênio (O2)

Responsáveis pela absorção da radiação do infravermelho e de microondas: Vapor de água, dióxido de carbono (CO2) e óxido nitroso (N2O)

Page 15: o que é janela atmosférica?

O QUE É JANELA ATMOSFÉRICA?São as regiões do espectro eletromagnético, para as quais a radiação

não é absorvida, ou seja, a atmosfera é transparente

Curva espectral da radiação solar e da Terra e janelas atmosféricas, representadas pelas cores roxa, amarela, vermelha e marron

Page 16: o que é janela atmosférica?

FENÔMENO DA REFRAÇÃO

meio. do refração de índice km/s); 300.000c ( vácuo no radiação da velocidade c

meio; novo no velocidade V que, Em

cv

Quando a radiação eletromagnética passa do vácuo para um outro meio, ela se refrata e sua velocidade diminui, que é função do meio (comprimento de onda se modifica e freqüência se mantém constante)

2. e 1 meio do refração de índice e refração; de e incidência de ângulos e

que,

21

21

2211

Em

sensen

Lei de Snell

Considerando a passagem de radiação no vácuo 211 1 sensen e EXEMPLO

O índice de refração é valor com o qual se mede a capacidade do material de causar refração. água na que do ar no rápido mais vezes 1,3 velocidade , água, o e ar o 31Entre

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