1、第6章 氣候變化的輻射強迫第1頁，共31頁。云的輻射強迫第2頁，共31頁。影響輻射的云參數Cloud fractionOptical depth (LWP/IWP)Particle sizePhase/shapeVertical distribution第3頁，共31頁。云頂高度對大氣溫度的影響第4頁，共31頁。第5頁，共31頁。云輻射強迫的概念云的輻射強迫CRF定義為某一給定大氣的凈輻射通量與假定云不存在時同一大氣的凈輻射通量之差。該定義既適用于地面，又適用于大氣頂；也可以計算任何高度上云的輻射強迫；既適用于太陽短波輻射，又適用長波紅外輻射 ；第6頁，共31頁。如果用a和clr分別表示全天空

2、（實際天空）和晴空條件,那么在地面上，云的輻射強迫為：是大氣由于云的存在所吸收的太陽輻射能。定義而大氣頂的云輻射強迫則為正強迫表示加熱；負強迫表示冷卻。地面和大氣頂的云輻射強迫第7頁，共31頁。短波輻射強迫和長波輻射強迫第8頁，共31頁。Earth (No Clouds)Earth (With Clouds)57 W m-2342 W m-2107 W m-2342 W m-2235 W m-2265 W m-2FSW (cloud) =-50 W m-2FLW (cloud)= 30 W m-2= Net Effect of Clouds = -20 W m-2ReflectionEmiss

3、ionIncomingIncomingEmissionReflection第9頁，共31頁。Cloud Solar Radiative Cooling第10頁，共31頁。Cloud Thermal Radiative Warming 第11頁，共31頁。High Thin Cirrus Clouds第12頁，共31頁。Low thick water clouds第13頁，共31頁。Deep convective clouds第14頁，共31頁。全球云輻射強迫的觀測結果The international satellite cloud climatology project (ISCCP）第15

4、頁，共31頁。CERES: Clouds and the Earths Radiant Energy System ERBE: Earth Radiation Budget Experiment ISCCP: International Satellite Cloud Climatology Project 第16頁，共31頁。云輻射強迫的計算方法直接計算法大氣頂反照率斜率法TOA 通量-地面通量方法TOA CRF : 地面CRF 方法第17頁，共31頁。一、直接計算法按照云輻射強迫公式直接進行計算；所謂“所有天空”的資料，就是我們觀測所得到的數據集；問題在于所謂“晴空”。在這里，“晴空”是一

5、種概念化的工具，它可以有各種定義。一種假想的大氣， 其中只是不含有液態水， 其他與“ 所有天空” 完全相同；一種“無云”大氣在直接計算方法中，除了輻射觀測資料本身的精度外，“晴空”大氣的選定是一個關鍵問題。第18頁，共31頁。兩個典型晴空大氣條件下（1994 年4 月3 日和4 日）的地面總輻射及散射/直射比。判定為晴空的時段用箭頭表示，系根據輻射通量的曲線相當光滑，而且散射輻射與直接輻射的比值較小（取自Imre 等人，1996）。第19頁，共31頁。二、大氣頂反照率斜率法可得大氣頂平均云輻射強迫第20頁，共31頁。所以：第21頁，共31頁。則有：第22頁，共31頁。背景輻射網（BSRN）資料

6、集的大氣頂反照率透過率曲線。方塊表示有代表性的晴空資料點，實線是整個資料集的線性最小二乘擬合。由此得到的具有相關系數R = 0.97 的直線的斜率為 0.72 ，截距0.705; 但晴空資料點的單獨擬合所得到的直線斜率為0.46（圖中未標出）。為了比較，圖中還畫出了輻射強迫比等于1.5 時的相應曲線（虛線）（取自Imre 等人，1996）。第23頁，共31頁。三、TOA 通量-地面通量方法這種方法的缺點是，由于地面通量強烈地依賴于 和云量這兩個變量，所以如果不將資料事先按照較窄的 范圍進行分組的話，就很難將這兩個變量的影響分開。第24頁，共31頁。四、TOA CRF : 地面CRF 方法這種方法需要明確地選取晴空參考。這種方法假定， CRFs 和CRFtoa 之間存在一種線性關系。而且Atmospheric Radiation Measurement (ARM)資料支持這一假定。第25頁，共31頁。Model Estimates of Cloud Radiative Forcing with CO2 Doubling第26頁，共31頁。第27頁，共31頁。1-D 輻射對流模式結果云光學厚度對云短波輻射強迫的影響:（a）大氣頂;（b）地面 第28頁，共31頁。云光學厚度對云