Составители:
Рубрика:
В монохроматической равновесной ситуации выражение (8.3) сводится к
(8.4)
в то время как в отсутствие рассеяния получаем
(8.5)
Из выражений (8.4) и (8.5) видно, что рассеяние приводит к появлению своеобразного
«сопротивления» переносу потока радиации и что множитель «проводимости», связанный с
рассеянием (и меньший единицы), выражается как (1 -ω
0
)/(1 - gω
0
). При ω
0
→0 (пренебрежимо
малое рассеяние) этот множитель стремится к единице; приω
0
→1 (рассеяние доминирует) он
стремится к нулю (за исключением случая неэффективного рассеяния при g=1). Отношение потоков
(8.4) и (8.5) может быть записано несколькими способами, например:
(F
p
≡
F в монохроматическом равновесном случае; F
c
lear
— поток ИК–радиации в отсутствие
рассеяния). Рассеяние влияет на это отношение лишь в том случае, когда коэффициент рассеяния σ
p
сравним или больше коэффициента поглощения. Если радиус частицы заметно меньше длины волны,
то подобное соотношение коэффициентов маловероятно для любой области спектра, кроме окна
прозрачности 8÷12 мкм. Расчёт отношения F
p
/F
c
lear
для облаков разных типов и концентраций капель
показывает, что пренебрежение газовым поглощением допустимо лишь в окнах прозрачности
λ=8÷12 мкм.
Следует отметить, что есть небольшие спектральные подобласти, в которых, согласно
данным измерений при высоком разрешении, поглощение в целом весьма слабо, хотя и отличается
сильной изменчивостью. Радиация проходит через такие подобласти даже в интервалах с сильным
поглощением, но благодаря рассеянию прохождение фотонов в них сильно уменьшается. Таким
образом, в большей части теплового ИК-диапазона ослабление потоков радиации чувствительно к
распределению капель в облаке. Наиболее важные эффекты обнаруживаются в области окна
прозрачности, где при высокой концентрации капель пропускание потока радиации через облачный
слой оказывается существенно ниже, чем в «чистых» облаках при низкой концентрации капель (в
последнем случае присутствие облаков лишь незначительно влияет на потоки радиации). Наиболее
значительные эффекты нагревания и выхолаживания нижней атмосферы наблюдаются, как
считается, в области окна прозрачности. Именно в этой области загрязнение атмосферы влияет
на перенос радиации в облаках.
В тепловой ИК-области спектра простыми полукачественными способами невозможно
оценить воздействие изменений в микроструктуре облаков на их радиационные свойства. Причина
такой ситуации заключается в том, что в этой области радиус облачных капель сравним с длиной
волны, так что ни геометрическая оптика, ни теория рассеяния Рэлея здесь не верны даже
приблизительно, а коэффициенты поглощения атмосферных газов резко изменяются с большой
частотой, так что в пределах диапазона длин волн, составляющего доли микрометра, это изменение
достигает нескольких порядков величины. Во многих интервалах тепловой ИК-области спектра
поглощение настолько сильно, что можно применять приближение абсолютно чёрного тела, и тогда
микрофизические характеристики облака не имеют значения. При более подробном исследовании
оказалось, что влияние микроструктуры в ИК-диапазоне значительно слабее соответствующих
эффектов в коротковолновой области и что они также могут быть обоих знаков, т.е. иногда
усиливать, а не ослаблять коротковолновые эффекты. Эта ситуация резко контрастирует с
определённо противоположными друг другу эффектами коротковолновой и длинноволновой
радиации в подоблачном слое.
С уменьшением размера больших капель и соответственно с увеличением их концентрации
альбедо однократного рассеяния и коэффициент асимметрии индикатрисы рассеяния должны
уменьшаться или увеличиваться в зависимости от размера облачных капель. В большинстве случаев
влияние более мелких частиц является причиной увеличения оптической толщины и, следовательно,
изменения скорости радиационного нагревания или охлаждения вблизи границ облака. Верхняя
часть облака по своим радиационным свойствам приближается к чёрному излучателю, имеющему
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 167
- 168
- 169
- 170
- 171
- …
- следующая ›
- последняя »
