interacción de la radiación con la atmósfera

Dpto. de Ingeniería Cartográfica
Carlos Pinilla Ruiz
Interacción de la radiación 1
con la atmósfera
Teledetección
Ingeniería Técnica en Topografía
interacción de la radiación
con la atmósfera
lección 4
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Interacción de la radiación 2
con la atmósfera
Teledetección
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sumario
z
Introducción.
z
Composición de la atmósfera.
z
Efectos atmosféricos:
z
™
Dispersión.
™
Absorción.
Correcciones atmosféricas.
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Interacción de la radiación 3
con la atmósfera
Teledetección
Ingeniería Técnica en Topografía
introducción
z
La atmósfera se interpone entre la superficie
objeto del estudio y el sensor.
z
La atmósfera es prácticamente diáfana para
algunas longitudes de onda: su presencia no
altera la detección de la radiación.
z
En determinadas bandas del espectro, los
componentes atmosféricos sí producen
efectos que afectan a la señal detectada a
distancia.
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Interacción de la radiación 4
con la atmósfera
introducción
z
Teledetección
Ingeniería Técnica en Topografía
z
z
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.
Interacción de la radiación 5
con la atmósfera
constitución atmosférica
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z
Gases
™
™
™
™
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™
z
78 % de nitrógeno (N2).
21 % de oxígeno (O2).
0,9 % de argón (Ar).
0,03 % de anhídrido carbónico (CO2).
trazas de otros gases nobles y ozono (O3).
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:
9
9
9
z
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.
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Interacción de la radiación 6
con la atmósfera
dispersión
z
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:
9
9
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z
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.
9
Dispersión de Rayleigh (molecular):
Î
Î
Î
9
La dispersión Mie (aerosólica):
Î
™
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.
tamaño de las partículas ~ λ.
no selectiva: afecta a un gran intervalo de longitudes de onda. Partículas >> λ.
9
9
9
Es la suma de los fenómenos de reflexión, refracción y difracción.
Atenúa la señal
Ejemplo: color blanco de las nubes
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con la atmósfera
absorción
z
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z
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
™
z
Bandas de absorción:
™
z
es la consecuencia de una absorción selectiva.
intervalos espectrales de radiación absorbida por el material.
La atmósfera se comporta como un filtro selectivo en distintas
longitudes de onda.
Interacción de la radiación 8
con la atmósfera
transmitancia atmosférica
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con la atmósfera
absorción atmosférica
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z
Principales absorbentes atmosféricos:
™
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™
vapor de agua (H2O)
9
es el mayor absorbente y presenta diversas bandas de absorción entre
0,7 y los 8 μm,
9
la banda situada en 6 μm puede llegar a ser hasta del 100 %
anhídrido carbónico (CO2)
9
™
oxígeno atómico y molecular (O y O2)
9
™
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
absorben radiación de longitud de onda < 0,1 μm
Ozono (O3)
9
absorbe radiación de longitud de onda comprendidas entre 0,1 y 0,3 μm
9
también absorbe en la región de las microondas.
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correcciones atmosféricas
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z
z
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z
z
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:
9
9
9
z
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:
9
9
9
datos climáticos.
medidas directas en campo.
medidas basadas en la propia imagen.
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con la atmósfera
Ventanas atmosféricas
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z
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)
1
0,3 - 1,3
2
1,5 - 1,8
3
2,0 - 2,6
4
3,0 - 3,6
5
4,2 - 5,0
6
7,0 - 15,0