Articles

Whitecaps

De bijdrage van witte schuimkappen en schuim aan de TOA-stralen hangt af van twee factoren: de reflectantie van witte schuimkappen op zich en de fractie van het zeeoppervlak dat door witte schuimkappen wordt bedekt.

In navolging van Gordon en Wang (1994b) is de bijdrage van witte schuimkappen en schuim op het TOA

t(𝜃v,λ)ρwc(λ) = Nt(𝜃s,λ)t(𝜃v,λ),

waarin t(𝜃v,λ) de diffuse atmosferische transmissie in de kijkrichting is, t(𝜃s,λ) de diffuse transmissie in de richting van de zon is, en N de niet-dimensionale genormaliseerde whitecap reflectantie is.N wordt op dezelfde manier berekend als de genormaliseerde reflectantieN van de waterafvoer inEq. (3.) van de genormaliseerde reflectantie.3) van de pagina over de genormaliseerde reflectanties, namelijk

N ≡ π FoN = π RRo 2Lwc(𝜃s) Fo cos 𝜃st(𝜃s), (1)

waarbij Lwc de witte-kapstraling is. Aangenomen wordt dat de witte kappen Lambertiaanse reflectoren zijn, zodat Lwc (in tegenstelling tot Lw) niet afhankelijk is van de richting 𝜃v,ϕ. Dit geeft de interpretatie (Gordon en Wang (1994b), blz. 7754) dat “ρ de reflectantie is – de gereflecteerde bestralingssterkte gedeeld door de invallende bestralingssterkte – die een Lambertiaans doelwit dat horizontaal op de TOA wordt gehouden, zou moeten hebben om de bestralingssterkte L op te wekken.”N kan worden geïnterpreteerd als de gemiddelde reflectantie van het zeeoppervlak die het resultaat is van witte daken bij afwezigheid van atmosferische verzwakking. De effectieve reflectantie van witte daken wordt door Koepke (1984) op 0,22 gesteld (zij het met ± 50% foutbalken). Deze reflectantie is onafhankelijk van de golflengte. Dit geeftN = 0.22Fwc, waarbijFwc de fractie van het zeeoppervlak is dat door witte schuimkappen wordt bedekt. De fractie van de bedekking is ontleend aan Stramska en Petelski (2003), die twee modellen geven voorFwc:

Fwc = 5,0 × 10-5(U10 – 4,47)3voorontwikkeldezeeën (2) Fwc = 8,75 × 10-5(U10 – 6.33)3vooronontwikkelde zeeën (3)

waarbij W de windsnelheid is in ms-1op 10 m. Formule (3) voor onontwikkelde zeeën wordt gebruikt in de veronderstelling dat als de zeeën goed ontwikkeld zijn, het waarschijnlijk stormachtig is, en dus bewolkt, zodat waarneming op afstand niet mogelijk is. De blauwe curve in fig. (4) toontFwc voor onontwikkelde zeeën.

Het finale model voor N is dan

N(λ) = awc(λ) × 0,22 × Fwc = awc(λ) × 1,925 × 10-5(U10 – 6,33)3. (4)

Een witkapcorrectie wordt toegepast voor windsnelheden in het bereik6.33 ≤ U10 ≤ 12ms-1. De factor awc(λ) is een genormaliseerde witkapreflectantie die de afname in reflectantie beschrijft bij rode en NIR-golflengten. Deze factor is ontleend aan Fig. 3 en 4 van Frouin et al. (1996); de waarden zijn