Климат в любом месте земного шара формируется под воздействием большого числа процессов со сложными обратными связями. Среди них особое внимание уделяется процессам, описывающим взаимодействие полей облачности и радиации, поскольку некоторые численные исследования показали сильную чувствительность климата к таким процессам (см., например, [2, 24]). Интенсивному исследованию этих процессов посвящены WCRP (World Climate Research Program), а также ее различные международные и национальные подпрограммы, в частности GEWEX (the Global Energy and Water Cycle Experiment), FIRE (First International Satellite Climatology Project Regional Experiment) и ARM (Atmospheric Radiation Measurement).[ ...]
Облака являются основным фактором, определяющим среднее альбедо планеты, поскольку отражают значительную часть приходящей солнечной радиации назад в космическое пространство. Таким образом они воздействуют на нагревание земной поверхности солнечной радиацией и одновременно препятствуют ее выхолаживанию, переизлучая тепловую радиацию назад к поверхности. Высокие и холодные облака излучают гораздо меньше тепловой радиации, чем низкие и более теплые облака и земная поверхность, поэтому они могут даже нагреть климатическую систему [25].[ ...]
Слоисто-кучевые облака над морем покрывают горизонтальные области порядка 1000 км и больше в диаметре. Их балл облачности часто приближается к 100% над большими областями океана, особенно летом. Эти облака имеют типичную толщину 200 - 400 mi низкую верхнюю границу [16], поэтому можно ожидать, что слоисто-кучевые облака не могут значительно уменьшить Tef и будут воздействовать, главным образом, на альбедо системы.[ ...]
Из (5.3) следует, что при. увеличении среднего альбедо на 1% (абсолютное увеличение альбедо около 0,003) равновесная температура поверхности уменьшается на 0,5 °С. Увеличение альбедо иа 10% (от 0,30 до 0,33) могло бы привести к глобальному похолоданию на —5°С, и климат соответствовал бы последнему ледниковому периоду. Ясно, что такие большие ошибки в определении альбедо неприемлемы па пространственно-временных масштабах климата.[ ...]
Неточность в задании альбедо может быть обусловлена рядом факторов, включая некорректное описание многочисленных и сложных обратных связей.[ ...]
Очевидно, что в природе эти факторы могут действовать одновременно, однако до сих пор отсутствуют исследования их совокупного эффекта. По этой причине рассмотрим раздельное влияние указанных факторов на радиационные свойства облаков.[ ...]
Выражение "неоднородные облака" будем использовать в том смысле, что оптические параметры этих облаков имеют горизонтальные градиенты, по крайней мере, в одном направлении. Эта неоднородность и нелинейная зависимость радиационных характеристик от оптических параметров ответственны за отличие среднего альбедо облачного поля от альбедо плоскопараллельного слоя со средними значениями оптических характеристик. Для того чтобы устранить это смещение и получить близкие к наблюдаемым значения альбедо, в МОЦА вынуждены использовать нереалистично малое количество жидкой воды [22].[ ...]
Очевидно, что для корректного устранения этого смещения необходимо знать: какова точность оценок альбедо и полей яркости отраженной радиации, рассчитанных в плоскопараллелыюй модели облаков? Эти оценки являются основой аппроксимаций, используемых в существующих МОЦА и алгоритмах восстановления облачных параметров по спутниковым данным. Следует отметить, что МОЦА и алгоритмы восстановления оперируют с совершенно разными пространственными масштабами. При восстановлении обычно предполагается, что яркость является функцией только свойств облаков внутри каждого пикселя, находящегося в поле зрения приемника и имеющего размеры порядка 1 км. В МОЦА на каждом временном шаге определяются потоки восходящей и нисходящей радиации, усредненные по областям пространства порядка 100 км.[ ...]
Ответ на сформулированный выше вопрос можно получить, решив следующие задачи, имеющие фундаментальное значеине для развития теории переноса излучения в неоднородных средах.[ ...]
Хотя любая классификация является чем-то произвольным, модели неоднородных облачных систем могут быть разделены на две группы.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схематическое представление каскадной модели |
 |
| Дневной ход средней вертикальной оптической толщины ху (а), зенитного угла Солнца (6), балла облачности N (в) н фрактального параметра / (г) |
 |
| Дневной ход абсолютного смещения альбедо А1?рр(М, Р слоистокучевых облаков, рассчитанный для временных вариаций облачных параметров, показанных на рис. 2 |
 |
| Компьютерные реализации вертикального сечения слоистого облака, построенного на основе двумерной гауссовой случайной поверхности, и траекторий фотонов |
 |
