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Estimativa de precipitação na região espectral de microondas a partir de
radiômetros passivos
Meteorologia por Satélite
MicroondasNessa região espectral, as gotas de nuvens
interagem fracamente com a radiação (seu tamanho é muito menor que o comprimento de onda da radiação)
Vantagem: Radiação em microondas penetra nas nuvens
As gotas de chuva interagem (absorção, emissão e espalhamento) fortemente com a radiação em microondas, o que permite a sua detecção por radiômetros nessa região espectral
Portanto, a estimativa de precipitação se baseia em métodos físicos
Desvantagem: baixa resolução temporal (órbitas polares e equatorial) e espacial (entre 3,5 a 25 km)
Coeficientes de espalhamento, absorção e albedo simples para chuva constituída por esferas de água ou gelo. Adaptado de Spencer et al. (1989)
Gelo praticamente só espalha radiação
Água líquida absorve e espalha radiação, mas absorção domina
Eficiências de espalhamento e absorção aumentam com a frequência e a taxa de precipitação.
Espalhamento pelo gelo aumenta mais rapidamente com a frequência do que o espalhamento por água líquida
PortantoAbaixo de 22 GHz, a absorção é o principal
processo que afeta a transferência radiativa em microondas
O espalhamento acontece, mas seu efeito é secundário
Acima de 60 GHz, o efeito de espalhamento predomina
Em frequências intermediárias (entre 22 e 60 GHz) os dois processos são importantes
Em diferentes frequências, os sensores em microondas observam distintas partes da estrutura de chuva:› Abaixo de 22 GHz, todo gelo acima da chuva é
praticamente transparentea resposta é diretamente devido à
camada de chuva
› Acima de 60 GHz, o espalhamento pelo gelo é o processo dominante
os radiômetros detectam apenas o gelo e não podem observar a chuva.Portanto, estimativas de precipitação em frequências maiores são necessariamente mais indiretas do que em frequências menores
Lembrar queGotículas de nuvens, vapor d´ água e o
oxigênio absorvem radiação em microondas mas não espalham, portanto introduzem incertezas nas estimativas de precipitação baseadas no processo de absorção
Oceano x continente Emissividade do oceano é muito baixa ~ 0,4
(TB ~ 150 K)› Portanto, a emissão por gotas de chuva e água de
nuvem aumenta a temperatura de brilho Emissividade do continente: entre 0,7 a 0,9
(TB ~ 280 K)› Similar à da precipitação, portanto, a superfície
dificulta a estimativa da precipitação via absorção› Entretanto, quando a taxa de precipitação
aumenta, o espalhamento passa a ser o processo dominante
Com o aumento da frequência e da taxa de precipitação, o espalhamento é o efeito predominante, o que reduz a temperatura de brilho tanto sobre o oceano quanto sobre o continente
Hidrometeoros de gelo são bons redutores de temperatura de brilho porque emitem pouco
Lembrando:
Eficiências de espalhamento e absorção aumentam com a frequência e a taxa de precipitação.
Espalhamento pelo gelo aumenta mais rapidamente com a frequência do que o espalhamento por água líquida
PortantoAlgoritmos sobre o oceano são baseados na
absorção de radiaçãoAlgoritmos sobre o continente são baseados
no espalhamento de radiação
Métodos baseados em absorçãoEstimativa de precipitação sobre o oceano
Pode ser mostrado que :
onde
Lembrar que gotas de nuvem e vapor d´água contribuem para βa
2111 tt
T
TTT
A
SAB
)exp( Dt a Espessura da nuvem
Diferentes alturas da isoterma de 0° C
Nimbus-5 x pluviômetro (cruz)/radar(pontos) em superfície
Esta técnica se baseia no aumento da temperatura de brilho com a taxa de precipitação sobre o oceano
Não é possível determinar taxas de precipitação maiores que uma taxa de saturação, que diminui com o aumento da frequência da microonda.
Sobre o oceano: Estimativa de precipitação é efetuada em frequências mais baixas