61ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 1. Áreas Clássicas de Fenomenologia e suas Aplicações

A IMPORTÂNCIA DAS LEIS DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA NO ENTENDIMENTO DA FÍSICA DO CLIMA E AMBIENTE AMAZÔNICOS

Polari Batista Corrêa 1 Evandro Ares de Araújo 1

1. Universidade federal do Pará

INTRODUÇÃO:

Os processos físicos que ocorrem na atmosfera, especialmente os fluxos de calor sensível, latente e momentum, estão diretamente relacionados com as trocas de calor entre a superfície terrestre e a camada imediatamente adjacente a esta, e, em boa medida, estão intimamente relacionados com as leis da radiação solar. Entender de que forma ocorre o espalhamento da Radiação Eletromagnética (REM) na atmosfera, em particular nas nuvens e constituintes atmosféricos, é de extrema importância para modelar o tempo e clima de uma determinada região. Sendo assim, estudar radiação solar e suas leis é primordial para compreender o grande complexo ambiental amazônico, que é composto de uma rede de mecanismos físicos, químicos e biológicos, responsáveis pela manutenção de todo o ecossistema. Este trabalho tem como objetivo mostrar de que forma os princípios das leis da REM podem ser utilizados nos estudos de fenômenos físico-ambientais, bem como explicitar as implicações e aplicações destas na dinâmica do sistema Terra-Atmosfera.

METODOLOGIA:

Foram utilizadas imagens do satélite GOES-12, no canal 4, na faixa do infravermelho, com localização N2045Z e S2045Z, do dia 27/03/2004 (GOES, 2008) e na faixa do visível, do dia 18/03/2004, onde foram analisados os processos de interação da REM com diferentes alvos. Procurou-se, também, compreender os processos decorrentes da interação REM – Matéria, para tal, foram usados os princípios das principais leis da REM: Lei de Planck, Stefan-Boltzmann, Deslocamento de Wein, Kirchhoff, Beer e Rayleigh - Jeans.

RESULTADOS:

O princípio da Lei de Planck foi utilizado para fazer a diferenciação dos diversos alvos (nuvens, vegetação e superfície terrestre) observados na imagem do Satélite, uma vez que a energia emitida por um corpo é função de seu comprimento de onda e da temperatura. Já o balanço de radiação (ondas curtas e ondas longas) no sistema Terra-Atmosfera foi analisado a partir da Lei de Stefan-Boltzmann. Esta é, portando, indispensável no entendimento dos processos que resultam no aquecimento global, pois, como a temperatura está elevada à quarta potência, indica que uma pequena variação nesta acarretará um grande aumento na energia do sistema, alterando o balanço global. A Lei do Deslocamento de Wein mostra em qual comprimento de onda haverá a máxima emissão para o alvo analisado, o que nos possibilitou estudá-los na faixa espectral do visível (400nm a 700nm) na imagem gerada pelo satélite GOES da região Centro-Oeste do Brasil de março de 2004. A partir da Lei de Kirchhoff pudemos considerar a Terra como um corpo negro, pois esta tem a capacidade de absorver e emitir em todos os comprimentos de onda. Verificou-se, ainda, que a Lei de Beer tem grandes aplicações em problemas que envolvam valores da radiação atenuada. Isto permitiu a visualização de nuvens e do evento metereológico do ciclone Catarina que atingiu a costa brasileira em março de 2004, vista na imagem obtida pelo GOES 12. Quando se trata de alvos que manifestam sua emissão na faixa do infravermelho (no caso da visualização do referido ciclone), a Lei de Rayleigh – Jeans foi utilizada para descrever o comportamento da radiação de corpos com grandes comprimentos de onda, mapeando-se, assim, o gradiente termal do local em estudo.

CONCLUSÃO:

Percebeu-se que o conhecimento sobre as leis da radiação eletromagnética são indispensáveis no estudo dos fenômenos físico-ambientais, entretanto, algumas destas apresentam limitações: seja para valores da radiação de altas freqüências (Rayleigh – Jeans); ou para baixa (Beer). Tornando-se, necessário no estudo de determinados fenômenos, o uso de leis específicas para cada caso. Entretanto, pudemos notar que existe uma gama de fenômenos a serem estudados a partir da interpretação do princípio das leis da REM. É de grande vantagem comparar a Terra a um corpo negro, pois isto facilita os cálculos de balanços radioativos. Pode-se afirmar, categoricamente, que o processo de Aquecimento Global da terra é mais bem compreendido com o uso da Lei de Stefan-Boltzmann, fornece uma maior compreensão das trocas de energia no sistema Terra-Atmosfera. Com a Lei de Planck, pode-se investigar múltiplos fenômenos Físicos-Ambientais, descrevendo em uma única equação a emissão de radiação para um dado corpo, para o qual o pico de emissão de energia, função única da temperatura, foi obtido utilizando a lei do deslocamento de Wien.

Palavras-chave: Radiação, Física da Atmosfera, Aplicações.