Estimativa de precipitação na região espectral de microondas a partir de radiômetros passivos

1. Estimativa de precipitação na região espectral de microondas a partir de radiômetros passivos Meteorologia por Satélite

2. Microondas • Nessa 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

3. 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

4. Desvantagem: baixa resolução temporal (órbitas polares e equatorial) e espacial (entre 3,5 a 25 km)

8. Gelo praticamente só espalha radiação Água líquida absorve e espalha radiação, mas absorção domina Coeficientes de espalhamento, absorção e albedo simples para chuva constituída por esferas de água ou gelo. Adaptado de Spencer et al. (1989)

9. 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

10. Portanto • Abaixo 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

11. 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 transparente a 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

12. Lembrar que • Gotículas 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. Portanto • Algoritmos sobre o oceano são baseados na absorção de radiação • Algoritmos sobre o continente são baseados no espalhamento de radiação

18. Métodos baseados em absorção • Estimativa de precipitação sobre o oceano

19. Pode ser mostrado que : onde Lembrar que gotas de nuvem e vapor d´água contribuem para βa Espessura da nuvem

20. Diferentes alturas da isoterma de 0° C Nimbus-5 x pluviômetro (cruz)/radar(pontos) em superfície

21. 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