Потоки солнечной радиации, усредненные по ансамблю реализаций облачного поля, зависят от альбедо подстилающей поверхности, зенитного угла Солнца, оптических и геометрических параметров облачной атмосферы. При такой многопараметрической зависимости целесообразно исследовать не только средние потоки, но и их частные производные по параметрам задачи, которые позволяют количественно оценить чувствительность потоков к вариациям параметров облачного поля и условий освещения, а также выделить наиболее важные, в смысле воздействия на поле излучения, характеристики облачности. Знание частных производных дает также; возможность формулировать и решать на основе теории возмущений обратные задачи восстановления параметров облачного поля по набору измеренных характеристик излучения [14].[ ...]
Приближение (9.4) используется без сколько-нибудь строгого обоснования при вычислении дЯ/дМ для облаков всех типов. В действительности же линейная зависимость средних потоков и полей яркости от балла облачности характерна лишь для слоистых (Н/Ос 1) облаков, частично покрывающих небосвод [22]. В этом случае для решения задач теории переноса оптического излучения может быть использована асимптотическая формула (7.27). Средние потоки солнечной радиации, модулированной полем кучевых (Н/В 1) облаков, нелинейно зависят от их количества, что может привести к ошиб-. кам в определении дИ/дЫ и к неточностям при вычислении параметра чувствительности климата к изменениям количества облаков.[ ...]
Производные средних потоков по горизонтальному размеру D облаков как функции балла имеют максимум при N<0,5, положение которого смещается в сторону меньших значений N с возрастанием (рис. 9.5, в), следовательно, ()5 и Я наиболее чувствительны к вариациям D при N 0,2 -5- 0,5: согласно экспериментальным данным [40] эти значения N типичны для кучевых облаков хорошей погоды. При возрастании от 0 до 30° дЯ /дО изменяет знак, т.е. при 0 < 30° альбедо не зависит от О и равно среднему альбедо слоистой облачности.[ ...]
В работе Харшвардхана [37] рассматривается перенос солнечной радиации в горизонтально-неоднородном поле, состоящем из заданного числа регулярно расположенных в пространстве облаков одинакового размера. Задача решается в предположении, что на верхнюю границу облачного слоя падает диффузное излучение. Поскольку источник изотропен в полусфере, то результаты [37] можно сравнивать с приводимыми здесь при некотором среднем зенитном угле Солнца < 90°. При неоправданно больших > 60° можно говорить о более или менее удовлетворительном совпадении результатов (рис. 9.6, кривые 3 и 6). Необходимо обратить внимание на тот факт, что эффективное количество облаков, определяемое в [37, 41], не зависит от оптических свойств облаков.[ ...]
Пусть в облачном поле присутствует поглощающий в видимой области спектра аэрозоль, например сажа, и аэрозольные частицы являются ядрами конденсации. Наличие такого аэрозоля внутри облачной капли может привести, с одной стороны, к заметному (в смысле влияния на радиационный режим) уменьшению альбедо однократного рассеяния и, следовательно, к уменьшению альбедо облачного слоя. С другой стороны, присутствие ядер конденсации оказывает влияние на процесс образования облачных капель, распределение по размерам которых становится более мелкодисперсным. Это означает, что индикатриса рассеяння становится менее вытянутой и при фиксированном водозапасе облаков их оптическая толщина возрастает, поэтому альбедо облачного слоя должно увеличиваться. Вопрос о суммарном воздействии аэрозоля на радиационные свойства облаков остается дискуссионным и даже знак этого воздействия еще не определен. Изменение поглощательных свойств элементарного рассеивающего объема облаков под влиянием аэрозоля представляет собой отдельную проблему атмосферной оптики, для решения которой необходимо выполнить соответствующие теоретические и экспериментальные исследования. Здесь ограничимся предварительными оценками возможного воздействия поглощающего аэрозоля на средний радиационный режим поля кучевых облаков. Предположим, что наличие аэрозоля в облачных каплях не изменит существенно коэффициент ослабления и индикатрису рассеяния, а приведет лишь к некоторому уменьшению альбедо однократного рассеяния X =1,0; 0,999 и 0,99 [11].[ ...]
Очевидно, что поглощательная способность облачного покрова будет возрастать при увеличении средней кратности рассеяния, что имеет место при возрастании какого-либо из параметров т, N и ¡;0.[ ...]
Наличие даже очень слабого поглощения X = 0,999 уменьшает ()5 и Я на 3 4%, так что суммарное поглощение облачным слоем составляет б 8%, для А,=0,99 эти величины равны 20 и 40% соответственно (рис. 9.9). С уменьшением X от 1 до 0,99 производные потоков по баллу заметно уменьшаются, например, дЯ / дЫ уменьшается почти в 1,5 раза, производные по горизонтальному размеру облаков изменяются незначительно. Эти оценки не противоречат данным натурных измерений поглощенной облаками коротковолновой радиации [20] и показывают, что аэрозоль может оказывать заметное влияние на радиационный бюджет облачной атмосферы и, следовательно, на климатообразующую роль облачного покрова.[ ...]
Производная 911/ дС - разность между средними альбедо слоистых и кучевых облаков, которая может быть как положительной, так и отрицательной (см. рис. 9.5, а).[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Зависимость эффективного количества |
 |
| Зависимость средних потоков и их частных производных от горизонтального размера облаков при а = 20 км-1, Я = 0,5 км, N = 0,5, X = 1 и Çq =60°; сплошные линии - пропускание, штриховые - отражение |
 |
| Зависимость величины А от доли слоистой облачности при Я = 0,5 км, О- 0,25 км, ^ = 1 „ N = 0,1 (/), 0,5 (2) и 0,9 О); а — ст = СО км 1, ^=0 (/), 60° (II); 6 -=60° О), а = 20 (/) и |
 |
| Зависимость средних потоков от аль-бедо подстилающей поверхности при ^© = 60°, ’ о=30 км“1, Б-Н- 0,5 км н различных значениях балла облачности N = 0,1 (/), 0,5 (2) и 0,9 0,2 (3) |
 |