Articles

Whitecaps

Wkład białych czap i piany do radiancji TOA zależy od dwóch czynników: reflekcji białych czap per se i frakcji powierzchni morza pokrytej białymi czapami.

Idąc za Gordonem i Wangiem (1994b), wkład białych czap i piany w TOA jest

t(𝜃v,λ)ρwc(λ) = Nt(𝜃s,λ)t(𝜃v,λ),

gdzie t(𝜃v,λ)jest diffużytkową transmisją atmosferyczną w kierunku patrzenia,t(𝜃s,λ)jest diffużytkową transmisją w kierunku Słońca, aNjest niewymiarową znormalizowaną reflekcją białych czap.N jest definiowane w taki sam sposób jak znormalizowana reflekcja opadu wodyN wEq. (3.3) strony Normalized Reflectances, a mianowicie

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

gdzie Lwc ishe whitecap radiance. Zakłada się, że pokrywy są Lambertowskimi reflektorami, tak więc (w przeciwieństwie do Lw) Lwc nie zależy od kierunku 𝜃v,ϕ.Daje to interpretację (Gordon i Wang (1994b), strona 7754), że „ρ jest reflekcją – reflekcyjnym natężeniem promieniowania podzielonym przez natężenie padającego promieniowania – jakie musiałby mieć lambertowski cel trzymany poziomo w TOA, aby wytworzyć natężenie L.”N może być interpretowane jako średnia reflekcja powierzchni morza, która wynika z białych czap w przypadku braku tłumienia atmosferycznego.

Efektywna reffekcja napromieniowania białych czap wynosi 0,22 (aczkolwiek z ± 50% paskami błędu). Ta reflekcja jest niezależna od długości fali. Daje toN = 0,22Fwc, gdzieFwc jest ułamkiem powierzchni morza pokrytym przez pokrywy białek. Ułamkowe pokrycie zaczerpnięto od Stramskiej i Petelskiego (2003), którzy podają dwa modele dlaFwc:

Fwc = 5.0 × 10-5(U10 – 4.47)3dla obszarów rozwiniętych (2) Fwc = 8.75 × 10-5(U10 – 6.33)3dla mórz nierozwiniętych (3)

gdzie W jest prędkością wiatru w ms-1 na wysokości 10 m. Wzór (3) dla mórz nierozwiniętych jest stosowany przy założeniu, że jeżeli morze jest dobrze rozwinięte, to prawdopodobnie jest burzliwe, a więc pochmurne, tak że teledetekcja nie jest możliwa. Niebieska krzywa na rys. (4) przedstawiaFwc dla mórz nierozwiniętych.

Model finalny dla N jest wtedy następujący

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

Poprawkę na tworzenie się pokrywy białej stosuje się dla prędkości wiatru w zakresie6,33 ≤ U10 ≤ 12ms-1. Współczynnik awc(λ)jest znormalizowaną reflekcją białych czap, która opisuje spadek reflekancji przy długościach fal w czerwieni i NIR. Współczynnik ten został zaczerpnięty z Rys. 3 i 4 Frouin et al.(1996); wartości wynoszą

.