Strahlungsumsatz
Gesamter Strahlungsfluss
Die Gesamtstrahlung setzt sich unter Einbeziehung des Streuungseffektes aus 3 Komponenten zusammen:
dI = dIext – dIemit – dIscat
mit dIext = -βe I ds (βe = βa + βs) ... Extinktionsanteil
dIemit ... Emissionsanteil
dIscat ... Streuanteil
βe, βa, βs ... Extinktions-, Absorptions-, Streukoeffizient
dI = -βe Ids + βa Bds + βs/4π ∫ p(Ω', Ω) I(Ω') dω' ds | : (dτ = -βe ds)
dI(Ω) / dτ = I(Ω) – (1-ω)B – (ω/4π) ∫ p(Ω', Ω) I(Ω') dω'
dI(Ω) / dτ = I(Ω) - J(Ω)
mit I ... reduzierte Strahlungsenergie
I0 ... ursprüngliche Strahlungsenergie
m ... komplexer Brechungsindex
τa ... optische Dicke von Aerosolen (absorbierend und streuend)
τg ... optische Dicke von homogenen Gasen (z.B. CO2, O2; absorbierend)
τNO2 ... optische Dicke von Stickstoffdioxid (absorbierend)
τw ... optische Dicke von Wasserdampf (absorbierend)
τO3 ... optische Dicke von Ozon (absorbierend)
τr ... optische Dicke von Partikeln der Größe x << 1 (Rayleigh-Streuung)
wobei hauptsächlich der Summand τa für die Reduktion des Strahlungsflusses verantwortlich ist. Somit ist dessen Bestimmung für die Fernerkundung von großer Bedeutung; beispielsweise zur Korrektur von Satellitenbildern.
Aus diesem mathematischen Zusammenhang wird ersichtlich, wie sehr die Bestrahlungsstärke I von der Raumrichtung Ω abhängt, in die sie durch Wechselwirkung umverteilt wird. Dafür ist hauptsächlich der Streuanteil verantwortlich.
Dieser Streueffekt übt somit auf die Fernerkundung den negativsten Einfluss aus.
Die Reduktion des Strahlungsflusses lässt sich über das Lambert-Beer-Gesetz beschreiben:
