interacción de la radiación con la atmósfera

Transcripción

1 1 interacción de la radiación lección 4

2 sumario 2 Introducción. Composición de la atmósfera. Efectos atmosféricos: Dispersión. Absorción. Correcciones atmosféricas.

3 introducción 3 La atmósfera se interpone entre la superficie objeto del estudio y el sensor. La atmósfera es prácticamente diáfana para algunas longitudes de onda: su presencia no altera la detección de la radiación. En determinadas bandas del espectro, los componentes atmosféricos sí producen efectos que afectan a la señal detectada a distancia.

4 introducción 4 La atmósfera no es transparente a la radiación por: composición química. sustancias en suspensión. Dos tipos de efectos: incremento de brillo, frecuentemente asociado a una reducción del contraste. disminución de la reflectancia aparente de algunas superficies. El efecto es acusado en el ultravioleta, visible e infrarrojo y despreciable en el rango de las microondas.

5 constitución n atmosférica Dpto. de Ingeniería Cartográfica 5 Gases 78 % de nitrógeno (N 2 ). 21 % de oxígeno (O 2 ). 0,9 % de argón (Ar). 0,03 % de anhídrido carbónico (CO 2 ). trazas de otros gases nobles y ozono (O 3 ). Aerosoles solución coloidal (partículas en suspensión de tamaños comprendidos entre 1 y 200 μm. aerosol: solución coloidal en la que el medio de dispersión es gas y la fase dispersa es sólida o líquida. principales aeroroles: agua polvo otros La densidad atmosférica es variable con la altura. El 97 % de la masa atmosférica está situada entre la superficie terrestre y los 27 km de altura.

6 dispersión 6 El fenómeno de dispersión (scattering) se produce por la interacción de la radiación con los componentes atmosféricos. los choques ocasionan el desvío las trayectorias de la radiación. consecuencias: incremento de la radiancia atmosférica (luz difusa atmosférica) disminución del contraste. Tipos de dispersión: selectiva: afecta más a las longitudes de onda más cortas. Partículas λ. Dispersión de Rayleigh (molecular): tamaño de las partículas << λ. afecta sobre todo a longitudes de onda cortas. Ejemplos: color azul del cielo, color rojizo en las puestas de sol y calima. La dispersión Mie (aerosólica): tamaño de las partículas ~ λ. no selectiva: afecta a un gran intervalo de longitudes de onda. Partículas >> λ. Es la suma de los fenómenos de reflexión, refracción y difracción. Atenúa la señal Ejemplo: color blanco de las nubes

7 absorción 7 Absorción: los átomos o moléculas de los componentes de la atmósfera son excitado por la radiación electromagnética. los electrones corticales absorben la energía de los fotones incidentes y se promueven a niveles energéticos superiores. El flujo emergente de un material iluminado presenta una composición de longitudes de onda diferente a la del haz incidente es la consecuencia de una absorción selectiva. Bandas de absorción: intervalos espectrales de radiación absorbida por el material. La atmósfera se comporta como un filtro selectivo en distintas longitudes de onda.

8 transmitancia atmosférica Dpto. de Ingeniería Cartográfica 8

9 absorción n atmosférica Dpto. de Ingeniería Cartográfica 9 Principales absorbentes atmosféricos: vapor de agua (H 2 O) es el mayor absorbente y presenta diversas bandas de absorción entre 0,7 y los 8 μm, la banda situada en 6 μm puede llegar a ser hasta del 100 % anhídrido carbónico (CO 2 ) El anhídrido carbónico es el principal responsable del mantenimiento de la temperatura de la atmósfera, al presentar la mayor banda de absorción en torno a los 15 m (infrarrojo térmico) y otras entre los 2,5 y 4,5 m, manteniendo así el denominado efecto invernadero[1 oxígeno atómico y molecular (O y O 2 ) absorben radiación de longitud de onda < 0,1 μm Ozono (O 3 ) absorbe radiación de longitud de onda comprendidas entre 0,1 y 0,3 μm también absorbe en la región de las microondas.

10 correcciones atmosféricas Dpto. de Ingeniería Cartográfica 10 Las imágenes están contaminadas por la luz solar difusa atmosférica. La señal es atenuada en algunas longitudes de onda por efecto de absorción. Dispersión y absorción molecular son independientes del tiempo y del espacio. Dispersión y absorción por los aerosoles son más variables. Tres efectos: incremento de brillo en superficies oscuras. disminución de brillo en superficies claras disminución del contraste local. Efecto de adyacencia. Correcciones atmosféricas: procedimientos orientados a la eliminación de las alteraciones de la radiancia inducidas por la presencia de la atmósfera, basados en: datos climáticos. medidas directas en campo. medidas basadas en la propia imagen.

11 Ventanas atmosféricas Dpto. de Ingeniería Cartográfica 11 regiones espectrales en las que la absorción atmosférica es escasa. La atmósfera es prácticamente transparente en el visible en el infrarrojo presenta diversas ventanas de menor anchura espectral. ventana banda espectral (μm) 0,3-1,3 1,5-1,8 2,0-2,6 3,0-3,6 4,2-5,0 7,0-15,0