Составители:
Рубрика:
больше солнечного излучения в подоблачный слой и к поверхности точно так же, как это происходит
в видимой области.
Неактивные, легко растворимые ядра не влияют на поглощение радиации непосредственно,
но оказывают косвенное воздействие, изменяя микроструктуру облака и, следовательно, альбедо
однократного рассеяния и оптическую «толщину» облака. Причем в ближней ИК-области спектра
поглощение жидкой водой более интенсивно, чем водяным паром, который поглощает в полосах
0,72; 0,80; 1,12; 1,38; 1,87 мкм, но является практически прозрачным для излучения вне их.
Поглощение жидкой водой относительно мало по сравнению с рассеянием на облачных каплях, и его
вклад характеризуется величиной ω, изменяющейся в зависимости от размера капель. Например, при
минимальном поглощении между полосами с λ=1,38 и λ=1,87 мкм его эффективность, описываемая
величиной (1-ω), увеличивается приблизительно в 10 раз, если радиус капель возрастает с 2 до 20
мкм (эти размеры капель типичны как для загрязненных облаков над сушей, так и для наиболее
чистых облаков над морем).
Значительное усиление поглощения радиации происходит за счет многократного рассеяния
вследствие увеличения длины пробега фотонов. Десятикратное увеличение (1-ω) при изменении ω от
0,999 до 0,99 приводит более чем к 30-кратному усилению поглощения. Так как при фиксированном
значении ω поглощение возрастает с ростом τ, то может иметь место усиление поглощения,
обусловленное ростом концентрации аэрозоля.
Уменьшение размеров капель способствует росту альбедо. Вычисления показывают, что
влияние альбедо значительно сильнее влияния оптической толщины облаков: поглощение облаками
над морем с небольшим числом крупных капель сильнее, чем в облаках с большим числом малых
капель (в ближней ИК-области спектра). Поэтому континентальные или загрязненные облака,
которые характеризуются более высокой концентрацией облачных ядер (порядка 10
3
см
-3
) и капель,
сильнее отражают, слабее поглощают и меньше пропускают солнечную радиацию. Однако наличие
частиц сажи усиливает поглощение и уменьшает альбедо облака, компенсируя влияние
мелкодисперсной микроструктуры. В случае достаточно толстых облаков (τ>25) первый из
упомянутых факторов преобладает, поскольку dA/dt→0.
В некоторых облаках поглощение в тепловом ИК-диапазоне спектра настолько сильно, что
облака по сути черны независимо от их микроструктуры, поэтому в них не проявится влияние
загрязнения.
Существуют «окна прозрачности», в которых ИК-поглощение менее сильно. Кроме того, ИК-
спектр поглощения имеет очень сложную тонкую структуру, в которой чередующиеся максимумы и
минимумы зачастую отстоят друг от друга на малую долю волнового числа, существенно различаясь
по величине. При таких условиях в облаках с меньшим спектральным поглощением ослабление
радиации может зависеть от поглощения жидкой фазой и от рассеяния на жидких каплях и твердых
частицах.
В рамках приближения Эддингтона вводится удобный эффективный коэффициент
поглощения, который косвенно учитывает влияние рассеяния: вследствие постоянного изменения
направления движения фотонов при рассеянии уменьшается расстояние, проходимое ими до
поглощения. Этот эффективный коэффициент поглощения рассчитывается как
где σ
0
— коэффициент ослабления (рассеяние + поглощение) в расчете на единицу длины пути.
Поскольку истинный коэффициент поглощения σΠ=(1-ω
0
)σ
0
, то уравнение (8.2) может быть также
записано в виде
(8.2)
В этом уравнении
3
есть по сути фактор диффузности; остальная часть корня обращается в
единицу при ω
0
=0 (т.е. в случае отсутствия рассеяния) или при g=1 (при рассеянии строго вперед,
т.е. в случае отсутствия акта взаимодействия). Для полного потока приближение Эддингтона дает
(8.3)
где B — функция излучения Планка.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 166
- 167
- 168
- 169
- 170
- …
- следующая ›
- последняя »
