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