Explique por que a radiação de onda longa (ROL) é baixa sobre regiões tropicais nubladas.

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que a radiação de onda longa (ROL) que escapa para o espaço é baixa sobre regiões tropicais que estão cobertas por nuvens. Vamos usar o conceito de corpo negro (Lei de Stefan–Boltzmann) e a ideia de nível de emissão efetivo na atmosfera ou no topo das nuvens.

Passo 2

Em termos gerais, a ROL que chega ao espaço pode ser aproximada por um corpo negro à temperatura do nível de emissão efetivo T_e. Pela Lei de Stefan–Boltzmann, o fluxo de saída é
\mathrm{ROL} \approx \sigma\,T_e^4
onde \sigma é a constante de Stefan–Boltzmann. Se não houvesse nuvens e pouca umidade, T_e ficaria próximo da temperatura da superfície \,T_s\approx300 K, e portanto a ROL seria alta.

Passo 3

Nas regiões tropicais nubladas temos grandes nuvens convectivas com topos muito altos (às vezes acima de 10–15 km). A temperatura no topo dessas nuvens, digamos T_c\approx200 K, é muito menor que T_s. Como as nuvens são quase opacas à radiação infravermelha, a maior parte da ROL escapa a partir desse nível frio. Logo
\mathrm{ROL}_{\text{nuvens}} \approx \sigma\,T_c^4
e, como T_c < T_s, o valor cai muito rápido (pois depende de T^4).

Passo 4

Além disso, mesmo fora das nuvens, a alta concentração de vapor d’água na coluna tropical eleva o nível de emissão efetivo para altitudes maiores (e, portanto, temperaturas menores) do que em regiões secas. Mas a contribuição dominante para ROL muito baixa vem dos topos de nuvens grossas e frias que bloqueiam a radiação emitida pelas camadas mais quentes abaixo.

Resposta

A ROL é baixa sobre regiões tropicais nubladas porque a maior parte da radiação infravermelha escapa do topo dessas nuvens, onde a temperatura é bem mais fria \sim200 K) do que a da superfície ( \sim300 K), e a Lei de Stefan–Boltzmann ( \mathrm{ROL}\propto T^4 faz com que o fluxo emitido seja muito menor a temperaturas mais baixas.

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