Disserte: explique, com equações e um exemplo numérico, como aerossóis emitidos pela queima de biomassa…

Questão

Disserte: explique, com equações e um exemplo numérico, como aerossóis emitidos pela queima de biomassa alteram o fluxo de radiação solar que chega ao solo. Use a lei de Beer–Lambert I = I0·e^(-t/µ) para a atenuação por aerossóis (t = profundidade óptica, µ = coseno médio do ângulo solar) e escreva a variação da potência absorvida pela superfície ?F = (1-a)·(I2-I1), onde a é o albedo superficial. Faça um cálculo quando I0 = 340 W·m?² (irradiância média incidente), µ = 0,7, albedo a = 0,20, e t aumenta de 0,05 para 0,20. Discuta também efeitos adicionais na radiação térmica (IV) e na temperatura vertical.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Aerossóis atenuam a radiação solar direta segundo Beer–Lambert: I_surface = I0·e^(-t/µ), com I0 em W·m?², t adimensional e µ = cos?. A potência absorvida pela superfície é F_abs = (1-a)·I_surface. Para t1=0,05 e t2=0,20, I1 = 340·e^(-0,05/0,7) e I2 = 340·e^(-0,20/0,7). Calcule exponenciais: e^(-0,0714286)˜0,9311 ? I1˜316,6 W·m?²; e^(-0,285714)˜0,7516 ? I2˜255,5 W·m?². Assim F_abs1=(1-0,20)·316,6˜0,8·316,6˜253,3 W·m?² e F_abs2˜0,8·255,5˜204,4 W·m?². Variação ?F = F_abs2-F_abs1 ˜ -48,9 W·m?² (redução de ˜49 W·m?²). Além da redução direta do fluxo solar, aerossóis promovem espalhamento que pode aumentar a iluminação difusa, e absorventes (p.ex. carbono negro) aquecem camadas atmosféricas superiores, alterando o perfil vertical de temperatura e reduzindo o fluxo de radiação térmica de saída do solo. Aerossóis também afetam o balanço radiativo líquido: enquanto a diminuição do fluxo solar reduz aquecimento de superfície, o aquecimento de camadas atmosféricas pode estabilizar a atmosfera e modificar convecção e evaporação. Para avaliar o efeito sobre temperatura de superfície é necessário considerar equilíbrio radiativo e trocas convectivas; uma estimativa simples usa ?T ˜ ?F/(4·s·T^3) apenas se o sistema radiativo dominar (s = 5,67×10?8 W·m?²·K?4, T em K), mas em situações reais processos convectivos e trocas fase mudam a resposta. Em resumo: equações radiativas quantificam a redução direta do fluxo solar no solo (exemplo: ˜-49 W·m?² para os valores dados), e o efeito final sobre temperatura depende de acoplamento com convecção, umidade e propriedades ópticas dos aerossóis.

Explicação

A explicação aborda de forma clara a atenuação da radiação solar pelos aerossóis usando a lei de Beer–Lambert, apresentando as equações necessárias e os cálculos numéricos que demonstram a variação da potência absorvida pela superfície. Além disso, discute os efeitos adicionais dos aerossóis na radiação térmica e na temperatura vertical, integrando conceitos de balanço radiativo e convecção. Essa abordagem abrangente permite entender tanto os impactos diretos quanto os efeitos indiretos dos aerossóis na dinâmica atmosférica.

Raio-X da questão

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