第六講云對海氣相互作用的影響

1、宇如聰、周天軍宇如聰、周天軍大洋環(huán)流和海氣相互作用數(shù)值模擬 http:/ 定義為晴天平均向外射出波輻射與實際狀況平均向外射出輻射之差，即該區(qū)域云的存在對輻射的影響。LWCRF = Fclr - FSWCRF = S(clr - )Net CRF = LWCRF + SWCRF 其中Fclr為晴天平均向外射出長波輻射，F(xiàn)為實際狀況平均向外射出長波輻射。Sclr為晴天平均向外反照短波輻射，S是實際狀況平均向外反照短波輻射。二者之和為總的凈云輻射強迫。氣候系統(tǒng)的能量收支氣候系統(tǒng)的能量收支吸收短波，射出長波吸收短波，射出長波TOA年平均凈輻射通量年平均凈輻射通量TOA凈短波、長波通量凈短波、長波通量的

2、緯向平均分布的緯向平均分布l反射太陽輻射，冷卻地球反射太陽輻射，冷卻地球l吸收地球表面的長波輻射通量，并向吸收地球表面的長波輻射通量，并向地面發(fā)射長波輻射，加熱地球（被子效地面發(fā)射長波輻射，加熱地球（被子效應(yīng)）應(yīng)）l云的生消過程實現(xiàn)水和能量的再分配云的生消過程實現(xiàn)水和能量的再分配l云參與地球氣候復(fù)雜的反饋過程云參與地球氣候復(fù)雜的反饋過程云是調(diào)節(jié)氣候變化的關(guān)鍵因子云是調(diào)節(jié)氣候變化的關(guān)鍵因子云的形成和消亡過程是地氣云的形成和消亡過程是地氣系統(tǒng)水和能量的再分配過程系統(tǒng)水和能量的再分配過程蒸發(fā)蒸發(fā)降水降水傳輸傳輸 成云成云 失去水和潛熱失去水和潛熱得到水得到水得到熱量得到熱量水平水平垂直垂直The d

3、ata from Earth Radiation Budget Experiment provide the first accurate estimate of short wave and long wave radiative fluxes at the TOA with and without cloud modulation. NOAA SatelliteEarth Radiation Budget SatelliteERBENet cloud radiative forcing at TOA derived from the ERBE dataSWCRFTOPNET-CRFTOPL

4、WCRFTOPERBEERBE的大氣頂?shù)膬粼戚椛鋸娖龋ǖ拇髿忭數(shù)膬粼戚椛鋸娖龋╓m-2Wm-2）。高原下游的大陸）。高原下游的大陸性中層云凈的負云輻射強迫的強度，可以達到與東南太平性中層云凈的負云輻射強迫的強度，可以達到與東南太平洋地區(qū)冷洋面上層云凈的負云輻射強迫相當?shù)膹姸?。洋地區(qū)冷洋面上層云凈的負云輻射強迫相當?shù)膹姸取lear-skyall-sky根據(jù)根據(jù)ERBEERBE資料分析的大氣頂在晴天狀態(tài)和綜資料分析的大氣頂在晴天狀態(tài)和綜合狀況平均的凈向下輻射通量（合狀況平均的凈向下輻射通量（Wm-2Wm-2）。左）。左圖對應(yīng)晴空狀態(tài)的氣候平均，右圖為日常的圖對應(yīng)晴空狀態(tài)的氣候平均，右圖為日常的氣

5、候平均。氣候平均。u在大多副熱帶地區(qū)，大氣柱都是通過從大氣在大多副熱帶地區(qū)，大氣柱都是通過從大氣頂獲得的凈輻射通量向高緯度地區(qū)輸送能量。頂獲得的凈輻射通量向高緯度地區(qū)輸送能量。u但但在中國東部地區(qū)，大氣頂?shù)膬糨椛淅鋮s使在中國東部地區(qū)，大氣頂?shù)膬糨椛淅鋮s使得能量虧損。得能量虧損。大氣柱不得不通過濕靜力能輻合大氣柱不得不通過濕靜力能輻合從周邊大氣獲取能量，也就是說，從周邊大氣獲取能量，也就是說，副熱帶區(qū)域副熱帶區(qū)域的長江流域大氣是能量匯。的長江流域大氣是能量匯。u這和向外輸出濕靜力能的副熱帶其他地區(qū)形這和向外輸出濕靜力能的副熱帶其他地區(qū)形成了鮮明的對比。成了鮮明的對比。地面溫度地面溫度 蒸發(fā)蒸發(fā)

6、水汽含量水汽含量 高云高云 高云起截留地球表面長波輻射通量的作用高云起截留地球表面長波輻射通量的作用地面溫度地面溫度 蒸發(fā)蒸發(fā) 水汽含量水汽含量 云的反照率云的反照率 地面溫度地面溫度 如果氣候系統(tǒng)對某一種氣候擾動的如果氣候系統(tǒng)對某一種氣候擾動的響應(yīng)產(chǎn)生對該擾動信號的改變（增強或響應(yīng)產(chǎn)生對該擾動信號的改變（增強或減弱），不斷改變氣候系統(tǒng)的響應(yīng)強度減弱），不斷改變氣候系統(tǒng)的響應(yīng)強度和擾動信號的強度，則稱氣候系統(tǒng)對該和擾動信號的強度，則稱氣候系統(tǒng)對該氣候擾動有氣候擾動有“反饋反饋”，通常把這個具體，通常把這個具體的反饋過程稱為該氣候擾動的的反饋過程稱為該氣候擾動的“氣候反氣候反饋饋”。如果反饋過程

7、使得初始的擾動信如果反饋過程使得初始的擾動信號不斷增強，也就是對氣候系統(tǒng)的號不斷增強，也就是對氣候系統(tǒng)的改變越來越大，或氣候系統(tǒng)越來越改變越來越大，或氣候系統(tǒng)越來越偏離原來的平衡狀態(tài)，趨向一種不偏離原來的平衡狀態(tài)，趨向一種不穩(wěn)定發(fā)展，則稱為穩(wěn)定發(fā)展，則稱為“正反饋過程正反饋過程”。反之，則稱為反之，則稱為“負反饋過程負反饋過程”。 舉例舉例: :四川盆地云輻射反饋四川盆地云輻射反饋10-years running mean surface temperatures (dashed) and the cloud fractions (solid) Correlation Coefficients

8、 between Monthly Surface Temperatures and Total Cloud Fractions after Removing the mean seasonal variation from 1951 to 2000Intensified Cooling over Sichuan Basin of China:Positive cloud trends take the responsibility.TemperatureTotal cloud amountCorrelation coefficient R=-0.68低層溫度升高低層溫度升高 低層穩(wěn)定度降低低層

9、穩(wěn)定度降低 層云云量降低層云云量降低 低層相對濕度降低低層相對濕度降低 陸地層狀云的正反饋過程陸地層狀云的正反饋過程Cooling over Sichuan Basin of China:A delayed intensified signal due to the positive cloud-temperature feedback in the eastern periphery of the Tibetan PlateauClimate mean changes of March LSAT (1976-2000 minus 1951-1975).Annual cycle of the

10、climatic mean changes averaged over the Sichuan Basin.Cooling in March高原下游局地環(huán)流場的變化高原下游局地環(huán)流場的變化上圖為環(huán)流場氣候態(tài)上圖為環(huán)流場氣候態(tài)（早春（早春3 3月份）月份）下圖為下圖為76-0076-00年均值與年均值與51-7551-75年均值之差年均值之差在高原下游地區(qū)存在一在高原下游地區(qū)存在一個異常的垂直環(huán)流圈，個異常的垂直環(huán)流圈，對云量變化有重要影響對云量變化有重要影響(105-115(105-115E E，25-3525-35N)N)范圍內(nèi)區(qū)域平均的范圍內(nèi)區(qū)域平均的500hPa500hPa緯向風(fēng)與四川盆緯向風(fēng)與四川盆地地區(qū)的總云量相關(guān)系地地區(qū)的總云量相關(guān)系數(shù)為數(shù)為0.350.35（1951-20001951-2000），），局地對流層中層的緯向局地對流層中層的緯向風(fēng)對云的生成有顯著影風(fēng)對云的生成