Modelado de emisividad del hielo marino
Con un mayor interés en el hielo marino y sus efectos en el clima global , se requieren métodos eficientes para monitorear tanto su extensión como los procesos de intercambio. Los radiómetros de microondas montados en satélites , como SSMI , AMSR y AMSU , son una herramienta ideal para la tarea porque pueden ver a través de la cobertura de nubes y tienen una cobertura global frecuente. Un instrumento de microondas pasivo detecta objetos a través de la radiación emitida, ya que diferentes sustancias tienen diferentes espectros de emisión . Para detectar el hielo marino de manera más eficiente, es necesario modelar estos procesos de emisión. La interacción del hielo marino con la radiación electromagnética.en el rango de microondas todavía no se comprende bien. [1] [2] [3] En general, la información recopilada es limitada debido a la variabilidad a gran escala debida a la emisividad del hielo marino. [4]
Los datos de microondas satelitales (y los datos infrarrojos visibles según las condiciones) recopilados de los sensores asumen que la superficie del océano es binaria (cubierta de hielo o sin hielo) y las observaciones se utilizan para cuantificar el flujo radiativo. Durante las temporadas de deshielo en primavera y verano, la temperatura de la superficie del hielo marino supera el punto de congelación. Por lo tanto, las mediciones pasivas de microondas pueden detectar el aumento de la temperatura de brillo, a medida que la emisividad aumenta a casi la de un cuerpo negro, y cuando el líquido comienza a formarse alrededor de los cristales de hielo, pero cuando continúa la fusión, se forma lodo y luego se derriten los estanques y la temperatura de brillo. desciende a la del agua sin hielo. Debido a que la emisividad del hielo marino cambia con el tiempo y, a menudo, en períodos de tiempo cortos, los datos y algoritmos utilizados para interpretar los hallazgos son cruciales. [5]
Como se estableció en la sección anterior, la cantidad más importante en los cálculos de transferencia radiativa de hielo marino es la permitividad relativa . El hielo marino es un compuesto complejo compuesto de hielo puro e incluye bolsas de aire y salmuera altamente salina . Las propiedades electromagnéticas de tal mezcla serán diferentes y normalmente en algún punto intermedio (aunque no siempre, ver, por ejemplo, metamaterial ), las de sus constituyentes. Dado que no solo es importante la composición relativa, sino también la geometría, el cálculo de permitividades efectivas introduce un alto nivel de incertidumbre.
Vant y col. [6] han realizado mediciones reales de permitividades relativas del hielo marino a frecuencias entre 0,1 y 4,0 GHz que han encapsulado en la siguiente fórmula:
donde es la permitividad relativa efectiva real o imaginaria, V b es la salmuera volumen-ver relativos procesos de crecimiento de hielo mar -y un y b son constantes. Este modelo empírico muestra cierto acuerdo con los modelos de mezcla dieléctrica basados en las ecuaciones de Maxwell en el límite de baja frecuencia , como esta fórmula de Sihvola y Kong.
