Le Rayonnement, sa mesure et son rôle Modélisation du ... - Cesbio

LE TRANSFERT RADIATIF 146L'existence de l'effet "point chaud" est liée au fait que selon la direction d'observation il est perçu uneproportion plus ou moins importante d'ombres, c'est à dire de particules recevant un rayonnement plus oumoins atténué. Le calcul de la proportion d'ombres, i.e. l'atténuation du rayonnement direct, repose sur le faitqu'une particule éclairée par une source mono-directionnelle induit un "cylindre" d'ombre (cylindred'extinction). Ceci n'est plus vrai si l'on a une source étendue vue sous un angle d'ouverture ∆θ s non nul. Dansce cas une particule de rayon a induit un volume conique d'ombre égal à 2π.a 3 /(3.∆θ s ). Avec une densité N departicules la densité volumique d'ombre est donc : 2π.N.a 3 4/(3.∆θ s ) = Ψ/(2.∆θ s ) où Ψ =3 .π.N.a3 . Cetteproportion doit être supérieure à 0.1 pour que l'effet "point chaud" soit perceptible. Cette condition impliqueque Ψ > 0.2 ∆θ s . A la surface terrestre, l'ouverture angulaire solaire est ∆θ s ≈ 0.01. On doit donc avoirΨ > 0.002. Ceci explique pourquoi l'effet "point chaud" ne peut en général être perçu avec des nuages, alorsqu'il est observé sur les sols.Avec des milieux constitués de particules identiques plus grandes que la longueur d'onde on a a e = a, σ e = π.a 2 ,4et Ψ =3 .N.π.a3 , si bien que h ≈ - -3 .ln(1-Ψ). On peut avoir Ψ = 0.5 pour des poudres, soit h ≈ 0.26. La demi8largeur angulaire associée, i.e. ≈27°, est en fait très supérieure aux valeurs observées, car les milieux/poudresobservés sont constitués de particules de différentes tailles (densité N(a)) ce qui diminue la valeur de h (e.g.7°). L'amplitude de l'effet "point chaud" est d'autre part liée à la dimension des particules. Ainsi, la diffusioninduite par une particule peut résulter de réflexions spéculaires et de diffusion volumique. Il en découle queles rayons peuvent entrer et sortir de la particule en des points différents, ce qui contribue à diminuer c, etpar suite l'intensité du "point chaud". Un coefficient b o est souvent introduit afin de prendre en compte ceteffet : b(Ψ sv ) ≈ b o .[1+ 1 h .tan(Ψ sv2 )]-1 . D'autre part, du fait de la possibilité d'apparition, au niveau de la diffusionparticulaire, de phénomènes résonnants, glory et effets de coin, dus à la structure des agglomérats departicules, le terme b o peut être supérieur à 1.